大型綜采工作面遠距離供電系統的設計及應用

衛 華

（山西汾西礦業集團供用電分公司，山西 介休 032000）

引言

煤礦綜采工作面設備數量多、功率大，如何對機電設備進行可靠供電至關重要。當前，我國各大礦區常用的工作面供電方式主要分為兩種，一是近距離設備列車供電，將移動式設備列車布置在距工作面150～300 m的巷道中，隨工作面推進，不斷向外遷移設備列車，對工作面設備進行供電，適用于設備功率不大、礦壓顯現較輕、推進速度較慢的常規綜采工作面；另一種是遠距離固定配電點供電，將配電點設置在工作面回采擾動范圍以外、有足夠空間且圍巖狀況較好的固定區域，適用于快速推進高產高效工作面、沖擊地壓工作面、煤與瓦斯突出工作面等，目前已在國內多個礦區推廣應用，最大供電距離超過2 000 m，但遠距離固定配電點供電的最大難題在于供電距離較遠，電壓損失率高，且設備遠距離啟停控制難度大[1-3]。本文針對某礦1601工作面的遠距離供電技術展開研究，對供電壓降損失進行優化并設計一套遠距離供電方案，從而保障工作面的高產高效和安全生產。

1 工程概況

1601工作面主采6號煤層，煤層平均厚度達到20 m，設計使用大采高放頂煤回采工藝，一次采全高，工作面傾斜長度260 m，走向長度2 300 m，設計生產能力1 000萬t/年，屬標準高產高效工作面。工作面配備液壓支架、采煤機、前部刮板輸送機、后部刮板輸送機、轉載機、破碎機、乳化液泵站（四泵兩箱）、噴霧泵站（三泵兩箱）等主要設備，如果采用傳統的移動式設備列車供電，設備列車拖掛車輛將超過50輛，總質量超過400 t，設備列車數量多、質量大、列車長，且由于工作面推進速度較快，頻繁遷移難度大，同時，設備列車占用巷道空間，減小通風斷面，增大通風阻力，縮小行人安全空間，降低了生產安全系數。基于以上因素，設計對1601工作面采用遠距離固定配電點供電模式，最大限度優化缺陷并規避不利因素。

2 遠距離供電難點

遠距離供電壓降損失對采用工頻電機的設備影響較大，比如采煤機、破碎機，對設備的啟動和控制、負荷承載力等影響較大。根據行業規定，工作面供電的壓降損失應控制在額定電壓的7%～10%，如果設備接近滿負荷運行時，壓降損失應控制在7%以內，因此，有必要對遠距離供電的壓降損失進行計算，從而對供電距離進行合理控制。供電壓降損失主要包括干線電壓損失、移動變電站內部電壓損失、支線電壓損失三部分，由于計算過程較為復雜，且行業內已有相關軟件[4-6]，輸入各項參數，按照設備電機啟動瞬間的壓降進行計算，得出1601工作面的合理供電距離應不超過1 550 m，而本工作面走向長度2 300 m，故整個工作面回采期間，需設置多處配電點，完成對整個工作面的供配電。

3 遠距離供電方案設計

根據工作面供電需求、設備具體使用情況及優化設計結果，整個工作面的供電方案設計使用三處配電點，一是距離工作面250 m范圍內設置移動設備列車，二是在距離開切眼750 m處設置一處半固定配電點，三是在工作面停采線以外設置固定配電點，如下頁圖1所示。三個配電點接力并配合對工作面設備進行供電。

根據需要，工作面移動設備列車共由15節列車組成，其中有8輛電纜車，4輛備件車，1輛集控站車，1輛放置冷卻水回收箱，1輛放置液壓絞車供遷移設備列車使用，如下頁圖2所示。設備列車隨工作面推進動態向外遷移。

圖1 1601工作面配電點設置示意圖

圖2 移動設備列車供電配置示意圖

根據總體方案設計，距工作面開切眼750 m處設置設備硐室，即布置一處半固定配電點，可將工作面使用660 V電壓的低壓電氣設備布置于此，采煤機、破碎機的供配電也由此處負責，共由6節列車組成，分別是移動變壓器和組合開關，如圖3所示。相較于移動設備列車，該處半固定配電點每推進500 m向外遷移一次。

根據總體方案設計，在工作面停采線以外設置固定配電點，需要較大的巷道或硐室空間，并進行巷道噴漿支護，以供長期使用。可將工作面液壓泵站、噴霧泵站等設備布置于此，刮板輸送機、轉載機等供電也由該處負責，分別包括移項變壓器、移動變壓器、變頻器、組合開關、液壓泵設備、噴霧泵設備等，如圖4所示。

4 應用及展望

圖3 750 m處固定配電點供電配置示意圖

圖4 停采線外固定配電點供電配置示意圖

1601工作面使用本方案對工作面設備進行供電，在整個回采期內，供電系統均正常工作，未發生大的供電故障，且壓降損失控制在合理范圍內，表明遠距離供電方案設計是合理的、可行的，其優勢體現比較明顯，設備列車數量減少至15輛，質量也降至約50 t，遷移難度大大降低，而且解決了巷道通風阻力大、行人安全空間受限等難題，提高了工作面安全系數。但是遠距離供電仍然存在一些問題，例如為控制壓降損失，往往需要增大電纜截面或增加電纜數量，設備的遠程控制的可靠性降低，存在一定延遲或不穩定狀態，形成安全隱患等，這也是煤礦機電工作者今后致力于改進的一個方向。