浅析煤矿综采工作面供电技术

引言：随着科学技术的不断进步，煤炭企业矿井的建设正朝着自动化、现代化、效率化的方向发展。井下综采工作面是一个由采煤机、带式输送机、刮板输送机、转载机、破碎机、瓦斯与监控系统、供电系统等部分组成的复杂体系。其中，在现代化大型矿井中综采工作的供电系统正向着大功率、大容量、长距离的方向发展。供电系统是井下生产的动力，能否实现安全、稳定的供电，对综采工作面的正常生产起着非常重要的作用。本文结合现代化矿井综采工作面的现状，分析综采工作面对供电系统的要求以及供電系统的基本形式，对今后煤矿企业综采工作面供电系统的设计与管理具有一定的借鉴意义。
　　1.综采工作面供电系统的现状
　　1.1设备负荷不断增大
　　随着采煤技术的不断进步，现代化矿井已基本普及了综采工作面，工作面也进一步向着“重型化”、“大型化”的方向发展。现在，国内现代化的综采工作面长度已经达到300m，工作面最大推进长度已达6000m，最大采高已达7m。为了满足如此大工作面生产的需要，工作面设备的功率也不断增大，采煤机、刮板输送机等负荷都较以前的功率有了大幅度的提高，综采工作面的总的装机容量已经可以达到10000KW以上。
　　1.2供电系统出现的问题逐渐增多
　　随着采煤工作面设备装机容量的不断增大，工作面的供电系统已表现出了很多的问题。
　　（1）线路未端压降大。随着工作面的不断向前推进，供电线路也不断增长，井下大功率的采煤设备一般采取直接启动的启动方式，在全压直接启动时，对井下电网会产生很大的冲击，使线路中产生很大的电压降，影响设备的正常启动，并一定程度上损害了设备的正常性能，对企业造成经济损失。
　　（2）系统中设备增多，系统可靠性降低。以前采煤工作面的产量低，使用的设备功率小，比如小功率的带式输送机只需要一台电机驱动就能满足要求，但是随着采煤工作面产量的不断提升，现在大功率的带式输送机都需要两台或者三台电动机来驱动。电动机的增多，使供电系统变得更复杂，系统中故障点增多，降低了供电系统的可靠性。
　　（3）日常管理维护困难。煤矿井下设备电压相对很难改变，设备功率增大后，线路中的电流相应增加，这样供电电缆的截面和数量以及高、低压防爆开关的数量都会有所增加，这样就会给供电系统的日常管理带来很大的困难，增加了工作人员的劳动强度和工作量。
　　2.综采工作面供电系统的要求
　　2.1安全性和可靠性
　　目前综采设备正向着大功率、高可靠性、高强度的方向发展。要想实现工作面的高产高效必须要依靠采煤机、转载机、带式输送机等设备的性能和功率的提升来实现。保证这些设备正常工作的前提就需要综采工作面的供电系统具有安全性和可靠性。为了提高工作面供电的可靠性，经常采取使用移动变电站将高压输送到工作面的方式。为了配合工作面设备容量的不断提高，现在井下防爆移动变电站的容量已经可以达到6300KVA，组合开关的最大工作电流也达到了3500A，提高了工作面供电的可靠性。
　　煤矿井下工作面环境恶劣，很容易出现电缆被电气设备压轧或者摩擦等现象，造成电气故障。发生电气故障后如果电气保护装置不能及时动作，切断故障线路，将有可能造成设备损坏或者人员伤亡。因此，要求煤矿井下工作面供电系统应具有安全性。供电系统功率和电压等级的提高对供电电缆的绝缘等级、供电系统保护装置动作的准确性及开关器件的分断能力等都提出了更高的要求，为综采工作面的供电提供可靠保证。
　　2.2便于维护和查找故障
　　综采工作面是强调各设备互相配合，协同工作的系统，要求每一部分都正常稳定的工作。因此，在设计采煤工作面供电系统时，应当在满足工作面负荷容量和安全可靠的前提下，遵循便于施工维护，发生故障后能够快速查找到故障点的原则。
　　综采工作面供电系统关键设备及其配套装置要保持优良的工况，应具有先进的科学监测、监控功能，系统除有过负荷、短路、欠过压保护外，还应有高压电缆绝缘检测，选择性漏电保护及带有故障查询显示功能，确保在最短的时间内排除故障，恢复生产。
　　3.综采工作面供电系统的形式
　　3.1供电系统电压的选择
　　在我国的煤矿企业中，综采工作面供电系统中电压选择配合方式主要有三种：单一的3300V电压供电；单一的1140V电压供电；1140V和3300V电压混合供电。其中，单一的3300V供电方式主要适用于供电距离较远，工作面设备容量较大的安全高效综采工作面；单一的1140V供电方式主要适用于小型矿井，工作面生产能力和设备功率较小的矿井；1140V和3300V电压混合供电的方式，也是一种最常见的供电方式，采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机采用3300V供电，乳化液泵站、喷雾泵站采用1140V供电，这种配电形式有利于降低设备投入成本，被广泛应用于全国工作面生产能力和设备功率较大的矿井。
　　3.2供电系统设备配置形式
　　（1）移动变电站和低压组合开关相配合的形式。移动变电站接受由井下中央变电所或者采区变电所输送来的10KV（6KV）高压，转化为3300V中压或者1140V、660V低压后，由低压组合开关输送到用电设备。所有的供电设备都在平板车上。这种配合形式具有配套灵活、通用性强、系统能量大，便于运输的特点，特别适用于设备专业化管理使用的大型矿区的不同巷道断面。但是这种配置方式也具有供电设备分散，占地面积大、运输以及安装繁琐，数字化程度低，不便于集中控制和管理，故障率高等缺点。
　　（2）动力中心。动力中心由矿用隔爆型高压真空配电装置（高压开关）、矿用隔爆型干式变压器（多电压型低压侧为双组）、矿用隔爆兼本质安全型动力中心用真空组合开关三部分组成，各大部件之间采用法兰硬连接（装卸过程可以方便的拆开）。动力中心高压侧为6（10）KV输入，低压侧可同时输出3300V、1140V、660V、127V中的任意三种电压，输出回路可达2-12回路，输出总电流可达2400A，装机容量1000KVA-6300KVA可选。具有以下优点：
　　①把移动变电站与组合开关进行一体化设计，减少了低压侧电缆连接数量，降低了35%以上电缆连接的事故率，提高了矿井安全生产的系数；同时缩小了供电设备的占地面积，为工作面释放了宝贵的空间；无论推进或回采工作效率都大大提高；
　　②低压侧实现多电压多回路输出，满足了工作面全部电压等级用电设备的需求，投资节约化，管理控制集中化；
　　③采用数字化远程智能控制技术，实现了远程控制和维护，为矿井的少人或无人化生产管理提供坚实可靠的技术保障，极大地促进了矿井的安全高效生产；
　　④采用本安型电路设计，实现了机电安全质量标准化。
　　4.结语
　　针对现代化矿井综采工作面的特点，总结出了综采工作面供电系统的要求及配置形式，对今后煤炭企业设计和管理复杂综采工作面供电系统具有一定的借鉴意义。