煤礦中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)優(yōu)化及電壓升級改造

曹永維

摘 要： 煤礦是我國的重要礦產(chǎn)資源和能源資源，在我國的資源開發(fā)與利用中占有相當(dāng)高的比重，煤礦的綜采工作進(jìn)行中，避免不了使用供電系統(tǒng)等為開采提供基礎(chǔ)保障的設(shè)施，煤業(yè)公司在進(jìn)行供電系統(tǒng)的選擇與安裝時(shí)，必須要根據(jù)各個地區(qū)煤礦的實(shí)際情況，從節(jié)約的角度出發(fā)，做出有效的優(yōu)化布局，并根據(jù)不同的中厚煤層綜采工藝，設(shè)計(jì)不同的中厚煤層綜放工作面供電電壓，從根本上實(shí)現(xiàn)煤業(yè)公司的效益最大化。本文將從資料與系統(tǒng)布置的角度入手，簡要分析中厚煤層綜放工作面的供電系統(tǒng)優(yōu)化，并針對性的提出其供電電壓的升級改造具體措施，以求為煤業(yè)公司帶來更高的效率與更高的收益。

關(guān)鍵詞：煤礦中厚層 綜放工作面 供電系統(tǒng) 優(yōu)化 電壓升級改造

中圖分類號：TD611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0272-01

前言

對于煤業(yè)公司來說，煤礦綜采工作中最重要的就是工作面供電的安全性與可靠性，以及其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的合理程度，優(yōu)化中厚層煤礦綜放工作面供電系統(tǒng)，能夠有效保證礦井下工作人員的人身安全，也一定程度上維護(hù)了礦區(qū)各種設(shè)備的使用壽命，使中厚層煤礦的綜采工作能夠順利而正常的運(yùn)行。一般情況下來說，中厚層煤礦綜放工作面的工作條件比較惡劣，供電系統(tǒng)的架構(gòu)必須要依賴于完善的前期信息收集和布置，在這兩個環(huán)節(jié)上進(jìn)行分層次的優(yōu)化才是優(yōu)化整體系統(tǒng)的基礎(chǔ)，從安全角度考慮，供電系統(tǒng)的電壓也需要進(jìn)行科學(xué)合理的升級與改造，定期檢測和維修，從而確保煤礦中厚層綜放工作面供電系統(tǒng)得以完善，提升總體工作效率。

一、中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)優(yōu)化

1.優(yōu)化資料收集

想要進(jìn)行中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)的優(yōu)化，煤業(yè)公司必須要進(jìn)行可靠的前期資料收集，確定中厚層煤礦開采的基本工藝、巷道布置、煤層相關(guān)數(shù)據(jù)、運(yùn)輸方法等，由于這些環(huán)節(jié)都需要使用供電系統(tǒng)和供電設(shè)備，其安全性與有效性便可不再多做贅述，只需明確各個環(huán)節(jié)的實(shí)際工作需要和實(shí)際工作情況，結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)手段綜合考量，切實(shí)優(yōu)化前期資料的收集問題，為煤業(yè)公司進(jìn)行中厚層煤層綜放工作面供電系統(tǒng)的優(yōu)化打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[1]。

在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)前，必須要收集特定資料作為依據(jù)，確保設(shè)計(jì)和架設(shè)的合理性和安全性，其中第一部分的資料收集，也就是中厚煤層綜放工作面中煤層的相關(guān)數(shù)據(jù)，一般情況下來說，判斷綜采區(qū)域的煤層方向與傾斜角度，測定礦井內(nèi)部的瓦斯等級是最重要的兩方面數(shù)據(jù)，直接關(guān)系著供電系統(tǒng)的材料設(shè)備選擇和電壓設(shè)定；第二部分資料的收集就是巷道布置方面，巷道的長度與區(qū)域礦的分布決定著供電系統(tǒng)的有效性，必須要進(jìn)行謹(jǐn)慎測量；第三部分，也是核心的資料部分，需要確定采煤工藝和運(yùn)輸方法，就目前來看，對中厚層煤層綜采的工藝仍然是綜合機(jī)械化放頂煤工藝的采煤方式，年產(chǎn)量在1500萬噸，因此，在進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與布置時(shí)，可以結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)和傳統(tǒng)工藝經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化方法，以供電系統(tǒng)的支持提高煤礦的年產(chǎn)量；另外，其煤層的厚度、硬度和支護(hù)方式也需要細(xì)化到分類數(shù)據(jù)中，煤業(yè)公司在資料方面占得供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)先機(jī)，能夠確保中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置，煤礦開采的成果效益得到提高[2]。

2.優(yōu)化系統(tǒng)布置

優(yōu)化煤業(yè)公司供電系統(tǒng)的第二個方面，就是優(yōu)化系統(tǒng)布置，供電系統(tǒng)布置首先就是進(jìn)行供電系統(tǒng)的擬定，即擬定綜放工作面供電系統(tǒng)結(jié)線，分析前期資料數(shù)據(jù)，確定變電所位置、高低壓開關(guān)數(shù)目、輸電線和控制型開關(guān)的數(shù)量，一般來說，供電系統(tǒng)的擬定原則以安全為首要條件，輔以電壓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的保證，最大程度上減少各種材料、設(shè)備、開關(guān)等物品的使用，最大程度且安全的節(jié)約成本，一臺啟動器的控制目標(biāo)唯一，配電箱與變壓器也對立唯一，中厚煤層綜采工作進(jìn)行時(shí)若為雙電源供電，應(yīng)當(dāng)選用兩套高壓配電設(shè)備，若變壓器不唯一，需要一定程度上分擔(dān)變壓器負(fù)荷，不要并聯(lián)運(yùn)行[3]。

通常情況下，煤業(yè)公司在架設(shè)中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)時(shí)，都會采用輻射式供電的方法，若需要上行和運(yùn)輸，干線式供電最為合適，但都要保證供電線路相對最短，并且嚴(yán)格注意在布置過程中不可使電纜等輸電材料裸露在外，嚴(yán)禁于溜道處敷設(shè)，避免回頭供電，且為減少設(shè)備間電纜截面，可以使大電容設(shè)備開關(guān)貼近配電處的進(jìn)線方向，通風(fēng)設(shè)備也需要選裝漏電保護(hù)裝置，盡量與中厚煤層綜放工作面供電系統(tǒng)分開敷設(shè)，從根本上保證綜采工作中供電系統(tǒng)的安全性，最大程度的提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約電力資源[4]。

二、中厚煤層綜放工作面供電電壓升級改造

1.供電材料

伴隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，煤礦開采的機(jī)械化程度越來越高，開采設(shè)備的科技含量也越來越高，在中厚煤層綜放工作面的供電材料中，電纜是最重要的基礎(chǔ)材料，決定著輸電過程的穩(wěn)定性和對電壓的承載能力，應(yīng)明確將電纜分為支線和干線兩種，依據(jù)電纜需要承載電壓的大小具體選擇，且需符合相關(guān)政策制度的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，目前礦用低壓電纜基本使用MCP軟電纜和MYPJ橡膠電纜等，1140V設(shè)備電纜一般為MCP，手持式機(jī)電或電器設(shè)備則要選用MYPJ。在高壓電纜的選擇方面，仍需符合標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵守井下禁止使用鋁包電纜的原則，根據(jù)實(shí)地情況換選鎧裝電纜或鋼絲、鋼帶鎧裝電纜，其區(qū)域水平差應(yīng)當(dāng)與敷設(shè)電纜水平差相適應(yīng)。

2.供電設(shè)備

煤業(yè)公司在進(jìn)行中厚煤層綜放工作面供電電壓升級改造時(shí)，還需要注意供電設(shè)備的選擇以及選擇好供電設(shè)備的電壓負(fù)載。目前為止，綜采工作所需機(jī)電設(shè)備的單機(jī)容量和工作面容量都有了技術(shù)上的決定性突破。例如，不連溝煤礦供電：礦井二回110kV供電電源，一回引自納林溝110kV變電站，一回引自大路前房子220kV變電站。以及工業(yè)場地新建一座110/35/10kV礦井變電所等，都必須要考慮到不連溝煤礦的實(shí)際供電情況，并對供電設(shè)備進(jìn)行改造升級，其中工業(yè)場地新建的礦井變電所可以采用SSZ10-31500/110型主變壓器，進(jìn)一步保證供電的可靠性。

3.供電方式

供電方式要依據(jù)綜放工作面的具體情況具體設(shè)計(jì)，一般來說，中厚煤層綜放工作面所需電壓等級為1140V、3300V，總裝機(jī)功率已達(dá)10000KW以上，綜采單面生產(chǎn)能力可達(dá)到1000萬噸以上，因此，最優(yōu)化的電壓升級改造方式就是將電壓系統(tǒng)實(shí)行雙回路供電措施，傳統(tǒng)的電壓直變?yōu)?0KV，非常不利于安全的保證和設(shè)備的相關(guān)保養(yǎng)維護(hù)，為綜采帶來很大隱患，而雙回路供電與雙電源供電有著本質(zhì)上的不同，可以將電壓控制在合理和安全的范圍中，具體可以將10KV交變?yōu)樯闲?140V，下行3300V，另外，為了進(jìn)行更好的供電電壓升級改造，還可以引入功率因素動態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)，由于功率因素動態(tài)補(bǔ)償就是對低壓電力系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測，進(jìn)行智能化的動態(tài)補(bǔ)償，實(shí)時(shí)的負(fù)載用電狀態(tài)能夠收到互感器間接監(jiān)測，從根本上強(qiáng)化了中厚煤層綜采供電系統(tǒng)電壓控制與監(jiān)測的有效性，大大提高了供電系統(tǒng)的使用效率，促進(jìn)了供電系統(tǒng)電壓的升級與改造進(jìn)程。

4.供電保護(hù)

供電保護(hù)是中厚煤層綜采工作供電電壓升級改造的最后一個環(huán)節(jié)，其優(yōu)劣程度直接關(guān)系著綜采工作的安全性和可靠性，在這一方面，必須要遵照《煤礦安全規(guī)程》，進(jìn)行供電設(shè)備的過電流保護(hù)和漏電保護(hù)，保證供電系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，發(fā)揮功率因素動態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測作用，不僅進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，還要進(jìn)行智能補(bǔ)償或切斷，加強(qiáng)中厚煤層綜采工作面的科學(xué)性，在安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大程度的效益提升，為煤業(yè)公司創(chuàng)造合理化的經(jīng)濟(jì)利潤。例如，VS1（ZN63）-12系列的高壓真空斷路器，可以將其應(yīng)用到工礦企業(yè)動力設(shè)備的保護(hù)和控制單元中，比較適用于要求額定工作電流下的頻繁操作場所，或多次開斷短路電流場所，可以對保障煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性有著很大的幫助。

結(jié)論

煤礦中厚煤層綜采供電系統(tǒng)的優(yōu)化與電壓升級改造，不僅需要優(yōu)化供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)，還要根據(jù)實(shí)際情況對供電電壓實(shí)際分析，找出切實(shí)可行的升級改造措施，時(shí)刻關(guān)注綜采工作的安全，從供電系統(tǒng)的合理化入手，進(jìn)一步加強(qiáng)電壓與系統(tǒng)優(yōu)化，進(jìn)而提高供電系統(tǒng)的工作效率，實(shí)現(xiàn)綜采工作的全面推進(jìn)，使煤業(yè)公司獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[3]王茗，李威，楊海.一種礦井直流供電系統(tǒng)漏電檢測方法[J]. 工礦自動化. 2015，11（05）：189-190.

[4]常利銘1，2.礦用直流電源板測試及老化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 工礦自動化. 2015，11（12）：118-119.