淺析煤礦綜采工作面供電技術(shù)

引言：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤炭企業(yè)礦井的建設(shè)正朝著自動(dòng)化、現(xiàn)代化、效率化的方向發(fā)展。井下綜采工作面是一個(gè)由采煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、瓦斯與監(jiān)控系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等部分組成的復(fù)雜體系。其中，在現(xiàn)代化大型礦井中綜采工作的供電系統(tǒng)正向著大功率、大容量、長距離的方向發(fā)展。供電系統(tǒng)是井下生產(chǎn)的動(dòng)力，能否實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定的供電，對(duì)綜采工作面的正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。本文結(jié)合現(xiàn)代化礦井綜采工作面的現(xiàn)狀，分析綜采工作面對(duì)供電系統(tǒng)的要求以及供電系統(tǒng)的基本形式，對(duì)今后煤礦企業(yè)綜采工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與管理具有一定的借鑒意義。
　　1.綜采工作面供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
　　1.1設(shè)備負(fù)荷不斷增大
　　隨著采煤技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化礦井已基本普及了綜采工作面，工作面也進(jìn)一步向著“重型化”、“大型化”的方向發(fā)展?，F(xiàn)在，國內(nèi)現(xiàn)代化的綜采工作面長度已經(jīng)達(dá)到300m，工作面最大推進(jìn)長度已達(dá)6000m，最大采高已達(dá)7m。為了滿足如此大工作面生產(chǎn)的需要，工作面設(shè)備的功率也不斷增大，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等負(fù)荷都較以前的功率有了大幅度的提高，綜采工作面的總的裝機(jī)容量已經(jīng)可以達(dá)到10000KW以上。
　　1.2供電系統(tǒng)出現(xiàn)的問題逐漸增多
　　隨著采煤工作面設(shè)備裝機(jī)容量的不斷增大，工作面的供電系統(tǒng)已表現(xiàn)出了很多的問題。
　　（1）線路未端壓降大。隨著工作面的不斷向前推進(jìn)，供電線路也不斷增長，井下大功率的采煤設(shè)備一般采取直接啟動(dòng)的啟動(dòng)方式，在全壓直接啟動(dòng)時(shí)，對(duì)井下電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，使線路中產(chǎn)生很大的電壓降，影響設(shè)備的正常啟動(dòng)，并一定程度上損害了設(shè)備的正常性能，對(duì)企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。
　　（2）系統(tǒng)中設(shè)備增多，系統(tǒng)可靠性降低。以前采煤工作面的產(chǎn)量低，使用的設(shè)備功率小，比如小功率的帶式輸送機(jī)只需要一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)就能滿足要求，但是隨著采煤工作面產(chǎn)量的不斷提升，現(xiàn)在大功率的帶式輸送機(jī)都需要兩臺(tái)或者三臺(tái)電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的增多，使供電系統(tǒng)變得更復(fù)雜，系統(tǒng)中故障點(diǎn)增多，降低了供電系統(tǒng)的可靠性。
　?。?）日常管理維護(hù)困難。煤礦井下設(shè)備電壓相對(duì)很難改變，設(shè)備功率增大后，線路中的電流相應(yīng)增加，這樣供電電纜的截面和數(shù)量以及高、低壓防爆開關(guān)的數(shù)量都會(huì)有所增加，這樣就會(huì)給供電系統(tǒng)的日常管理帶來很大的困難，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。
　　2.綜采工作面供電系統(tǒng)的要求
　　2.1安全性和可靠性
　　目前綜采設(shè)備正向著大功率、高可靠性、高強(qiáng)度的方向發(fā)展。要想實(shí)現(xiàn)工作面的高產(chǎn)高效必須要依靠采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、帶式輸送機(jī)等設(shè)備的性能和功率的提升來實(shí)現(xiàn)。保證這些設(shè)備正常工作的前提就需要綜采工作面的供電系統(tǒng)具有安全性和可靠性。為了提高工作面供電的可靠性，經(jīng)常采取使用移動(dòng)變電站將高壓輸送到工作面的方式。為了配合工作面設(shè)備容量的不斷提高，現(xiàn)在井下防爆移動(dòng)變電站的容量已經(jīng)可以達(dá)到6300KVA，組合開關(guān)的最大工作電流也達(dá)到了3500A，提高了工作面供電的可靠性。
　　煤礦井下工作面環(huán)境惡劣，很容易出現(xiàn)電纜被電氣設(shè)備壓軋或者摩擦等現(xiàn)象，造成電氣故障。發(fā)生電氣故障后如果電氣保護(hù)裝置不能及時(shí)動(dòng)作，切斷故障線路，將有可能造成設(shè)備損壞或者人員傷亡。因此，要求煤礦井下工作面供電系統(tǒng)應(yīng)具有安全性。供電系統(tǒng)功率和電壓等級(jí)的提高對(duì)供電電纜的絕緣等級(jí)、供電系統(tǒng)保護(hù)裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確性及開關(guān)器件的分?jǐn)嗄芰Φ榷继岢隽烁叩囊螅瑸榫C采工作面的供電提供可靠保證。
　　2.2便于維護(hù)和查找故障
　　綜采工作面是強(qiáng)調(diào)各設(shè)備互相配合，協(xié)同工作的系統(tǒng)，要求每一部分都正常穩(wěn)定的工作。因此，在設(shè)計(jì)采煤工作面供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在滿足工作面負(fù)荷容量和安全可靠的前提下，遵循便于施工維護(hù)，發(fā)生故障后能夠快速查找到故障點(diǎn)的原則。
　　綜采工作面供電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備及其配套裝置要保持優(yōu)良的工況，應(yīng)具有先進(jìn)的科學(xué)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控功能，系統(tǒng)除有過負(fù)荷、短路、欠過壓保護(hù)外，還應(yīng)有高壓電纜絕緣檢測(cè)，選擇性漏電保護(hù)及帶有故障查詢顯示功能，確保在最短的時(shí)間內(nèi)排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)。
　　3.綜采工作面供電系統(tǒng)的形式
　　3.1供電系統(tǒng)電壓的選擇
　　在我國的煤礦企業(yè)中，綜采工作面供電系統(tǒng)中電壓選擇配合方式主要有三種：單一的3300V電壓供電；單一的1140V電壓供電；1140V和3300V電壓混合供電。其中，單一的3300V供電方式主要適用于供電距離較遠(yuǎn)，工作面設(shè)備容量較大的安全高效綜采工作面；單一的1140V供電方式主要適用于小型礦井，工作面生產(chǎn)能力和設(shè)備功率較小的礦井；1140V和3300V電壓混合供電的方式，也是一種最常見的供電方式，采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)采用3300V供電，乳化液泵站、噴霧泵站采用1140V供電，這種配電形式有利于降低設(shè)備投入成本，被廣泛應(yīng)用于全國工作面生產(chǎn)能力和設(shè)備功率較大的礦井。
　　3.2供電系統(tǒng)設(shè)備配置形式
　?。?）移動(dòng)變電站和低壓組合開關(guān)相配合的形式。移動(dòng)變電站接受由井下中央變電所或者采區(qū)變電所輸送來的10KV（6KV）高壓，轉(zhuǎn)化為3300V中壓或者1140V、660V低壓后，由低壓組合開關(guān)輸送到用電設(shè)備。所有的供電設(shè)備都在平板車上。這種配合形式具有配套靈活、通用性強(qiáng)、系統(tǒng)能量大，便于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，特別適用于設(shè)備專業(yè)化管理使用的大型礦區(qū)的不同巷道斷面。但是這種配置方式也具有供電設(shè)備分散，占地面積大、運(yùn)輸以及安裝繁瑣，數(shù)字化程度低，不便于集中控制和管理，故障率高等缺點(diǎn)。
　?。?）動(dòng)力中心。動(dòng)力中心由礦用隔爆型高壓真空配電裝置（高壓開關(guān)）、礦用隔爆型干式變壓器（多電壓型低壓側(cè)為雙組）、礦用隔爆兼本質(zhì)安全型動(dòng)力中心用真空組合開關(guān)三部分組成，各大部件之間采用法蘭硬連接（裝卸過程可以方便的拆開）。動(dòng)力中心高壓側(cè)為6（10）KV輸入，低壓側(cè)可同時(shí)輸出3300V、1140V、660V、127V中的任意三種電壓，輸出回路可達(dá)2-12回路，輸出總電流可達(dá)2400A，裝機(jī)容量1000KVA-6300KVA可選。具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　?、侔岩苿?dòng)變電站與組合開關(guān)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，減少了低壓側(cè)電纜連接數(shù)量，降低了35%以上電纜連接的事故率，提高了礦井安全生產(chǎn)的系數(shù)；同時(shí)縮小了供電設(shè)備的占地面積，為工作面釋放了寶貴的空間；無論推進(jìn)或回采工作效率都大大提高；
　?、诘蛪簜?cè)實(shí)現(xiàn)多電壓多回路輸出，滿足了工作面全部電壓等級(jí)用電設(shè)備的需求，投資節(jié)約化，管理控制集中化；
　　③采用數(shù)字化遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和維護(hù)，為礦井的少人或無人化生產(chǎn)管理提供堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)保障，極大地促進(jìn)了礦井的安全高效生產(chǎn)；
　?、懿捎帽景残碗娐吩O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化。
　　4.結(jié)語
　　針對(duì)現(xiàn)代化礦井綜采工作面的特點(diǎn)，總結(jié)出了綜采工作面供電系統(tǒng)的要求及配置形式，對(duì)今后煤炭企業(yè)設(shè)計(jì)和管理復(fù)雜綜采工作面供電系統(tǒng)具有一定的借鑒意義。