淺談大采高綜采工作面的供電技術

摘要：現代化礦井生產以實現安全、高效的生產目標。大采高綜采技術被人們廣泛地應用于厚煤層的開采工作中，文章分析了10kV入井電壓、3.3kV工作面高壓供電的優越性和可行性，以及應用于大采高綜采工作面的供電設備，簡單討論了工作面供電系統的監測和保護。

關鍵詞：大采高；綜采工作面；高壓供電

中圖分類號：TD611 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0102-02

我國厚煤層資源豐富，當前我國年產600萬到1000萬噸的具有國際領先技術水平的高產高效礦井和綜采工作面都是在厚煤層開采條件下實現的。因由此可見，厚煤層開采在我國煤炭生產中占有舉足輕重的地位。大采高綜采工作面組成復雜，其中包括很多大功率設備，供電系統的安全性和穩定性與大采高綜采工作面的安全運行密切相關。下面先講一講工作面對供電技術方面的

要求。

1 對供電技術的要求

大采高綜采工作面供電系統主要由電源、開關、變壓器、動力電纜以及各類用電設備組成。大采高綜采工作面機電設備多，電動機容量大，設備間的控制要求在不斷提高，且多采用移動變電站供電方式，這些對供電技術都提出了較高的要求。

1.1 大容量安全可靠

近年來，我國煤炭產業機械配套技術發展迅猛，安全、高校的煤炭開采技術成為從業者追求的目標。綜采工作面的單面可采儲量不斷增大，設備功率不斷增加，自動化、智能化程度不斷增高，設備的總負載功率不斷提升，而總負載功率的提升則是要依靠穩定的電力供應。因而，現代，煤礦開采對供電技術的要求也不斷提升。目前，井下綜采工作面應用的移動變電站容量已達到6300kVA，大采高電牽引采煤機總功率高達到2000kW以上。

1.2 便于維護和維修

在對大采高綜采工作面供電系統進行設計時，除了要結合采煤工藝的發展情況以外，還應綜合相關設備的結構和參數進行設計，最大限度提高供電系統的安全性和穩定性。此外，設計一套結構完善、功能齊全的大采高綜采工作面的供電系統強調總體的配套和系統的完善，除了要保障設備運行和滿足負載容量以外，還應遵循便于系統維護、便于故障查找和維修的原則。

2 高壓供電

先進的大采高綜采工作面采用的10Kv的入井電壓，工作面電壓升至3.3kV，較之前的6Kv入井電壓更能提高電網的輸送能力，滿足生產的需要，也更具備經濟效益。首先，大型礦井的電纜通常安裝在風井內，負擔井下采區的用電負荷。以往的6kV電壓供電難以滿足厚煤層開采的需要，而10kV的高壓供電卻能大大提高礦井供電系統的能力和可靠性。其次，與6KV入井電壓系統所使用的電纜相比，10KV高壓供電系統的電纜截面大約可以減少一半，減少供電系統在設備上的投資。再次，10kV入井電壓可以降低電力消耗。最后，采用10kV高壓供電，就可以省略10kV/6kV變壓環節，同樣也可以減少在配電設備上的資金投入。目前我國的厚煤層大采高綜采工作面均采用10kV入井電壓。

3 大采高綜采工作面的3.3kV供電系統

以往，我國厚煤層大采高綜采工作面采用的是1.14kV，這是有很大局限性的，例如達不到驅動裝置起動扭矩的要求、AFC驅動裝置和采煤機的功率極限受到限制等等。雖然可以通過提高供電設備的額定電流在打破這些限制，但卻需要更大界面的電纜，或者重新設計或更新一些設備。本文認為最好的辦法是提高工作面設備用電的電壓。

目前，我國大多數大采高綜采工作面都應用的是3.3kV供電系統，3.3kV供電設備（如防爆組合開關、防爆變壓器等）的設計、生產和使用已經比較成熟，并以應用于我國的各大煤礦。3.3kV供電系統的優勢主要體現在以下幾個方面：（1）3.3KV供電系統在國外以運用多年，有豐富的經驗供我們借鑒；（2）作為我國承認的電壓等級，我們自己也積累了一定的使用3.3kV設備的經驗；（3）使用3.3kV供電系統后，大采高綜采工作面電壓的穩定性為大大提高，并且可以使用功率在750kW以上的驅動裝置；（4）節約用于移動電纜的

花費。

但值得注意的是一旦3.3KV供電系統發生障礙，高電壓等級會提高系統的危害程度，這對供電系統的保護裝置提出了更高的要求。從業者在綜合考慮工作面供電系統的整體情況和特殊性后，設計性能優良的保護裝置，在發生電力故障時，確保保護裝置及時啟動，以保障井下工作者的生命安全和礦井的安全。不可否認的是，目前我國還缺少關于3.3KV供電系統保護裝置的具體標準。

4 大采高綜采工作面的供電設備

大采高綜采工作面所采用的開采設備自動化、智能化水平地不斷提高，與之配套使用的供電設備也不斷

完善。

4.1 10kV大容量礦用隔爆型移動變電站

大采高綜采工作面總裝機的超高容量對供電設備提出了很高的要求。10kV大容量礦用隔爆型移動變電站采用大容量干式變壓器，容量大、安全性高，可以為井下作業了提供更安全、更可靠的保障。

4.2 礦用隔爆型高壓真空配電裝置

大采高綜采工作面電機單機容量的增大，開采工作自動化的實施，對井下配電裝置的設計提出了很高的要求。礦用隔爆型高壓配電裝置安全可靠、操作簡單、性能穩定、維修方便，不僅提高了井下供電的安全性，確保各區域的正常用電，而且對移動變電站起到了不可替代的保護作用，保證了井下生產的安全性。

4.3 智能型大容量多組合開關

目前，市場上已經有專門適用于3.3kV供電系統的智能型大容量多組合開關，能夠對井下大采高綜采工作面設備的控制和保護功能。

5 大采高綜采工作面供電系統的監測與保護

一般來說，工作面是有用電設備和供電系統組成，供電系統的故障、失效或停機都可能會給礦井帶來巨大的損失。做好供電系統的監測和保護，對設備進行有效的維護和管理，才能保障礦井的生產能力。

對工作面供電系統的監測和保護主要包括以下兩個方面：第一，在線監測工作面電纜絕緣性能，有效防止單相接地故障的發生，并對電網的絕緣水平做出準確的預測，減少漏電故障的發生；一旦發生漏電故障，可以迅速并能夠準確的判斷出漏電部位。第二，電機安全運行狀態監測系統，主要用于監測和保護電機軸承、轉子、定子等，在故障發生之初即可檢測出來，并判斷出電機是否能繼續安全運行，從而制定出可行性更高的檢修計劃，保障工作面生產的安全可靠。

6 結語

隨著現代化礦井的建設，大采高綜采工作面的裝機功率的越來越大，對供電技術的要求也越來越高。完善與大采高綜采工作面相配套的供電技術，提高礦井的經濟效益，推動了大采高綜采技術的快速進步。

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作者簡介：馮志勤（1969—），男，山西沁水人，沁和能源集團有限公司端氏煤礦工程師，研究方向：煤礦機電。endprint