浅谈大采高综采工作面的供电技术

摘要：现代化矿井生产以实现安全、高效的生产目标。大采高综采技术被人们广泛地应用于厚煤层的开采工作中，文章分析了10kV入井电压、3.3kV工作面高压供电的优越性和可行性，以及应用于大采高综采工作面的供电设备，简单讨论了工作面供电系统的监测和保护。

关键词：大采高；综采工作面；高压供电

中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）07-0102-02

我国厚煤层资源丰富，当前我国年产600万到1000万吨的具有国际领先技术水平的高产高效矿井和综采工作面都是在厚煤层开采条件下实现的。因由此可见，厚煤层开采在我国煤炭生产中占有举足轻重的地位。大采高综采工作面组成复杂，其中包括很多大功率设备，供电系统的安全性和稳定性与大采高综采工作面的安全运行密切相关。下面先讲一讲工作面对供电技术方面的

要求。

1 对供电技术的要求

大采高综采工作面供电系统主要由电源、开关、变压器、动力电缆以及各类用电设备组成。大采高综采工作面机电设备多，电动机容量大，设备间的控制要求在不断提高，且多采用移动变电站供电方式，这些对供电技术都提出了较高的要求。

1.1 大容量安全可靠

近年来，我国煤炭产业机械配套技术发展迅猛，安全、高校的煤炭开采技术成为从业者追求的目标。综采工作面的单面可采储量不断增大，设备功率不断增加，自动化、智能化程度不断增高，设备的总负载功率不断提升，而总负载功率的提升则是要依靠稳定的电力供应。因而，现代，煤矿开采对供电技术的要求也不断提升。目前，井下综采工作面应用的移动变电站容量已达到6300kVA，大采高电牵引采煤机总功率高达到2000kW以上。

1.2 便于维护和维修

在对大采高综采工作面供电系统进行设计时，除了要结合采煤工艺的发展情况以外，还应综合相关设备的结构和参数进行设计，最大限度提高供电系统的安全性和稳定性。此外，设计一套结构完善、功能齐全的大采高综采工作面的供电系统强调总体的配套和系统的完善，除了要保障设备运行和满足负载容量以外，还应遵循便于系统维护、便于故障查找和维修的原则。

2 高压供电

先进的大采高综采工作面采用的10Kv的入井电压，工作面电压升至3.3kV，较之前的6Kv入井电压更能提高电网的输送能力，满足生产的需要，也更具备经济效益。首先，大型矿井的电缆通常安装在风井内，负担井下采区的用电负荷。以往的6kV电压供电难以满足厚煤层开采的需要，而10kV的高压供电却能大大提高矿井供电系统的能力和可靠性。其次，与6KV入井电压系统所使用的电缆相比，10KV高压供电系统的电缆截面大约可以减少一半，减少供电系统在设备上的投资。再次，10kV入井电压可以降低电力消耗。最后，采用10kV高压供电，就可以省略10kV/6kV变压环节，同样也可以减少在配电设备上的资金投入。目前我国的厚煤层大采高综采工作面均采用10kV入井电压。

3 大采高综采工作面的3.3kV供电系统

以往，我国厚煤层大采高综采工作面采用的是1.14kV，这是有很大局限性的，例如达不到驱动装置起动扭矩的要求、AFC驱动装置和采煤机的功率极限受到限制等等。虽然可以通过提高供电设备的额定电流在打破这些限制，但却需要更大界面的电缆，或者重新设计或更新一些设备。本文认为最好的办法是提高工作面设备用电的电压。

目前，我国大多数大采高综采工作面都应用的是3.3kV供电系统，3.3kV供电设备（如防爆组合开关、防爆变压器等）的设计、生产和使用已经比较成熟，并以应用于我国的各大煤矿。3.3kV供电系统的优势主要体现在以下几个方面：（1）3.3KV供电系统在国外以运用多年，有丰富的经验供我们借鉴；（2）作为我国承认的电压等级，我们自己也积累了一定的使用3.3kV设备的经验；（3）使用3.3kV供电系统后，大采高综采工作面电压的稳定性为大大提高，并且可以使用功率在750kW以上的驱动装置；（4）节约用于移动电缆的

花费。

但值得注意的是一旦3.3KV供电系统发生障碍，高电压等级会提高系统的危害程度，这对供电系统的保护装置提出了更高的要求。从业者在综合考虑工作面供电系统的整体情况和特殊性后，设计性能优良的保护装置，在发生电力故障时，确保保护装置及时启动，以保障井下工作者的生命安全和矿井的安全。不可否认的是，目前我国还缺少关于3.3KV供电系统保护装置的具体标准。

4 大采高综采工作面的供电设备

大采高综采工作面所采用的开采设备自动化、智能化水平地不断提高，与之配套使用的供电设备也不断

完善。

4.1 10kV大容量矿用隔爆型移动变电站

大采高综采工作面总装机的超高容量对供电设备提出了很高的要求。10kV大容量矿用隔爆型移动变电站采用大容量干式变压器，容量大、安全性高，可以为井下作业了提供更安全、更可靠的保障。

4.2 矿用隔爆型高压真空配电装置

大采高综采工作面电机单机容量的增大，开采工作自动化的实施，对井下配电装置的设计提出了很高的要求。矿用隔爆型高压配电装置安全可靠、操作简单、性能稳定、维修方便，不仅提高了井下供电的安全性，确保各区域的正常用电，而且对移动变电站起到了不可替代的保护作用，保证了井下生产的安全性。

4.3 智能型大容量多组合开关

目前，市场上已经有专门适用于3.3kV供电系统的智能型大容量多组合开关，能够对井下大采高综采工作面设备的控制和保护功能。

5 大采高综采工作面供电系统的监测与保护

一般来说，工作面是有用电设备和供电系统组成，供电系统的故障、失效或停机都可能会给矿井带来巨大的损失。做好供电系统的监测和保护，对设备进行有效的维护和管理，才能保障矿井的生产能力。

对工作面供电系统的监测和保护主要包括以下两个方面：第一，在线监测工作面电缆绝缘性能，有效防止单相接地故障的发生，并对电网的绝缘水平做出准确的预测，减少漏电故障的发生；一旦发生漏电故障，可以迅速并能够准确的判断出漏电部位。第二，电机安全运行状态监测系统，主要用于监测和保护电机轴承、转子、定子等，在故障发生之初即可检测出来，并判断出电机是否能继续安全运行，从而制定出可行性更高的检修计划，保障工作面生产的安全可靠。

6 结语

随着现代化矿井的建设，大采高综采工作面的装机功率的越来越大，对供电技术的要求也越来越高。完善与大采高综采工作面相配套的供电技术，提高矿井的经济效益，推动了大采高综采技术的快速进步。

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作者简介：冯志勤（1969—），男，山西沁水人，沁和能源集团有限公司端氏煤矿工程师，研究方向：煤矿机电。endprint