煤矿综采工作面的供电技术

煤矿综采工作面的供电技术
发表时间：2018-05-22T16:49:33.197Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：赵志平[导读] 摘要：综采工作面供电安全技术直接关系着煤矿的安全生产，特别是随着科学技术的迅速发展，现代化矿井对综采工作面的供电系统又提出了新的要求，要求供电系统大容量、安全可靠、便于设计维护和查找故障。

国家能源集团神东煤炭集团哈拉沟煤矿陕西榆林 719315 摘要：综采工作面供电安全技术直接关系着煤矿的安全生产，特别是随着科学技术的迅速发展，现代化矿井对综采工作面的供电系统又提出了新的要求，要求供电系统大容量、安全可靠、便于设计维护和查找故障。

本文结合现代化矿井的实际情况，为了确保煤矿生产的高效和安全，要求综采工作面的供电系统具备方便查找故障与设计维护，以及大容量可靠安全的特点。

关键词：煤矿；综采工作面；供电系统；供电技术引言
综采工作面系统的组成部分是采煤机、液压支、管路、刮板运输机、转载机、通风系统、瓦斯系統、泵站、供电等等。

而综采工作面的生产装置涵盖破碎机、转载机、刮板输送机、采煤机、乳化液泵站、液压支架等。

这种自动化控制系统囊括了大功率装置与配套设备，从而使工人的劳动强度降低、生产成本低、煤炭产量增加，有助于工作面生产水平的提升。

为了更好地发展国内的煤矿产业，实现理想的安全效益与经济效益，下面，对煤矿企业中应用的现代化综采工作面供电技术问题进行了简要地分析。

一、工程概况 “22409-1至22409-5工作面走向长度分别为157.5m，713.4m，160.6m，801.3m，1753.2m，总长3591.66m；工作面长度分别为102m，179.3m，331.3m，287.1m，331.3m，总面积100.8万㎡。

工作面煤层厚度2.8～5.6m，平均煤厚4.9m，容重1.30t/m³，地质储量651.9万吨。

根据现场煤层变化情况，保证不漏矸的情况下，适当调整采高提高回收率。

（1）生产供电线路：22煤变3#电所1208柜→22409主运（MYPTJ-8.7/10 3*185+3*95/3+3*2.5电缆300m）→22409主运63联巷400A 三通接线盒（MYPTJ-8.7/10 3*95+3*50/3+3*2.5电缆）→22409主运→22409移变列车巷→移变列车变压器。

供电给采煤机、运输机、转载机、破碎机、通讯系统、照明系统、泵站、控制台、绞车、排水开关等。

（2）22409运顺供电线路：22煤变3#电所→22409主运→22409运顺。

供电给沿途排水、瓦斯断电仪、信号分站。

（3）22409辅运供电线路：22煤变3#电所→22409主运64联巷→22409辅运。

供电给沿途排水、瓦斯断电仪、信号分站、移变列车20吨绞车。

”
二、拟订供电系统图原则
（1）在保证供电可靠的前提下，力求所拟图中使用的开关、电缆等设备最省。

（2）尽可能由一台变压器向一个生产环节或工作面的机械供电，以便缩小事故所引起的停电范围。

（3）对单电源进线的采区变电所，当其变压器不超过两台且无高压馈出线时，通常可不设电源断路器；而当其变压器超过两台并有高压馈出线时，则应设进线断路器。

（4）在对生产量较大的综合机械化工作面或下山排水设备进行低压供电时，应尽量采用双回路高压电源进线及两台或两台以上的变压器，使得当一回线路或一台变压器发生故障时，另一回线路或另一台变压器仍能保证工作面正常生产及排水供电。

（5）变压器尽量采用分列运行。

这是由于当采用并列运行时，线路对地电流的增加会对安全造成威胁；电网绝缘电阻的下降可使漏电继电器的运行条件恶化，在发生漏电事故时又会因一台检漏继电器控制两台变压器的馈电开关，而使停电范围加大，从而使可靠性降低之故。

（6）一个开关只能控制一种用电设备，容量愈大的开关，应排得离电源愈近。

三、综采工作面供电技术的实际要求
现代化综采工作面供电系统的组成部分是用电装置、变压器、电源、动力电缆、开关等。

现代化综采工作面存在比较多的机电设备，电机的容量比较大，控制设备的要求也越来越高，以及大部分的供电方式是借助移动变电站，这就要求比较高的供电技术水平。

1、安全、稳定、容量大
随着迅速发展的煤炭产业机械配套技术，从业者一直向往高效、安全的煤矿采掘技术。

基于持续增加综采工作面单面采掘量的影响下，设备的功率得以提升，也持续提升了设备的智能化与自动化水平，因而实现了设备整体负荷功率的持续提高，而稳定可靠的电力供应是提高整体负荷的关键所在。

鉴于此，当前持续地提高了煤矿采掘的供电技术水平。

当今，煤矿采掘工作面能够应用6300kVA的移动变电站容量，以及应用至少2000kW的大采高电牵引采煤机功率。

2、方便维修与维护
在设计现代化综采工作面供电系统的情况下，不但兼顾采掘工艺技术的发展现状，而且兼顾有关设备的参数与构造设计，从而实现供电系统稳定性与安全性的大大提升。

除此之外，对一套功能完善、构造完美的现代化综采工作面供电系统进行设计，不但注重系统的健全和整体的配套，以实现负荷容量与设备工作的需要，而且坚持方便维修、方便查询故障、方便维护的一系列原则。

四、煤矿综采工作面的供电技术要点
1、保护与监测技术
在综采工作面的重要组成部分中，用电设备与供电系统是根本所在，一次事故停机或者是失效行为就带来的损失非常大，实时地检测设备的状态可以降低损失，从而确保煤矿企业的生产能力。

而综采工作面供电系统非常需要相关的保护和监测。

一是在线监测工作面电缆绝缘性，可以在出现单相接地故障之前准确地预测电网的绝缘能力；实现接地漏电故障保护的准确性；对故障点的具体位置进行准确地判断，避免扩大故障。

二是监测电机安全工作现状的系统，针对重点的关于定子、转子、轴承等故障问题，在开始出现的时候能够进行在线监测且对其历史改变情况进行监测，对电机是不是可以不断地安全工作进行判断，进而防止事故停机，制定高可行性的库存和检修规划，确保生产系统的稳定运行。

2、智能化技术
智能化指的是借助计算机及其一系列的方式对人类的思维模式近些模仿，从而实施有效的决策，像是智能代理、神经网络、专家系统、遗传算法等。

对于综采工作面供电系统来讲，应用智能系统重点是借助人工智能系统控制整个设备的生产过程；针对发生的供电设备故障问题，给予处理对策与维修方案，尽量地减少故障排除的时间；事先组织维修设备的规划；在数据库当中输入外部状况监测、故障参数、信息设备的工作现状、工作方式等一系列的数据信息，从而全面地进行探究，最终给出合理的建议、选取优化方案、有效地设计系统等、完成设备选型等；结合实际工作的现状，自主地调整与设置工作参数。

3、供电电压的相关技术
在综采工作面提升生产能力和增加割煤高度的影响下，持续增大了刮板运输机与采煤机等设备的整体装机功率，再者，矿井的环境的复杂性不利于增加变压器体积与电缆截面积，1.14 kV的供电电压已难以适应实际生产的要求。

务必借助高电压级别（至少3.3 kV）才可以确保稳定与安全地供电，实现大功率设备的实际用电需要。

国内综采工作面供电的主导是1.14kV的电压，部分是3.3 kV的电压，以及当今3.3 kV供电系统通常只是对工作面的三机供电问题进行处理，未曾使整个系统的3.3 kV供电实现，亟需提升供电器件的使用年限与稳定性；需要实现系统保护准确性的深入提升；需要拓展试验的领域；需要深入地检验接口、匹配参数、保护配合等问题。

即使能够使3.3 kV的整个系统供电实现，也并非工作面提升电压的最终。

当今美国综采工作面应用的供电系统电压是4160V，而波兰的供电系统是6 kV。

能够明确的是，相比较于国外的综采工作面提升电压供电方式，务必实现国内高电压等级的提升，以及不断地分析综合保护与供电方式等环节，从而对有关的配套设备与重要装置进行研发，实时地开展工业性试验，争取取得世界市场中的竞争优势地位。

4、启动和控制刮板运输机的技术
在增加刮板运输机驱动功率的影响下，启动刮板运输机的问题体现得非常显著。

在启动运输机的情况下，启动电机的电流会严重地影响到电网。

如果借助大截面供电电缆、大容量移动变电站，那么成本会增加，并且启动设备过程中的冲击影响会对设备的应用年限与应用安全等形成非常大的破坏性。

当今存在机械软启动与双速电机驱动这两种使刮板运输机启动电流减小的方式。

尽管双速驱动电机的形式使启动电流减小，可依旧是一起启动多台电机，依旧面临启动电流的影响。

机械软启动的方式可以一起启动多台电机，可是单台电机具备非常大的功率，启动每台电机的电流依旧非常大。

针对电流冲击影响与电网容量需要等问题，这两种手段就难以彻底地解决。

基于普遍应用电力电子器件与有关控制理论的发展，能够在控制运输机的电机当中应用变频调速技术，从而使软启动的问题解决。

然而，因为借助的是低压变频器，变频器只能实现1140V的输出电压，而负载的功率能够到达1000 kW，这样对软启动问题进行处理的同时。

相比较于3.3 kV供电，损耗了大量的电能。

为此，应当对中亚防爆变频器进行研发，从而对低压变频器面临的缺陷进行处理，最终实现降耗节能的目的。

结语
综上所述，煤矿综采工作面供电系统必须保证电压稳定，各项保护齐全，电流整定正确合理，确保安全生产。

正常运行时供电网络的实际电压损失必须小于网络所允许的电压损失，因此，工作面远距离供电必须解决线路压降大及线损大的问题。

当前，在建设现代化矿井的影响下，综采工作面的装机功率日益提升，因此需要越来越高的供电技术标准。

也只有实现综采工作面相配套供电技术水平的不断提升，才可以实现理想的煤矿企业经济效益。

参考文献：
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[2] 杨治国.综采工作面远距离供电设计与应用[J].煤炭技术，2012（10）：53-54.
[3] 李占平.综采工作面远距离供电供液系统设计与应用[J].煤炭开采，2012（3）：28-29.。