綜采工作面遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用
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摘要：針對某礦1601綜采工作面遠(yuǎn)距離供電的技術(shù)難題，對其壓降損失進(jìn)行計算，得出工作面的合理供電距離上限，并根據(jù)工作面供電需求、設(shè)備使用情況及優(yōu)化設(shè)計結(jié)果設(shè)計出1601工作面的遠(yuǎn)距離供電方案。在該供電方案中共布置一處可移動設(shè)備列車、一處半固定配電點(diǎn)、一處固定配電點(diǎn)，經(jīng)實踐證明該供電方案設(shè)計是合理的。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)距離供電;壓降損失;固定配電點(diǎn);設(shè)備列車
引言
煤礦綜采工作面設(shè)備數(shù)量多、功率大，如何對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行可靠供電至關(guān)重要。當(dāng)前，我國各大礦區(qū)常用的工作面供電方式主要分為兩種，一是近距離設(shè)備列車供電，將移動式設(shè)備列車布置在距工作面150～300m的巷道中，隨工作面推進(jìn)，不斷向外遷移設(shè)備列車，對工作面設(shè)備進(jìn)行供電，適用于設(shè)備功率不大、礦壓顯現(xiàn)較輕、推進(jìn)速度較慢的常規(guī)綜采工作面；另一種是遠(yuǎn)距離固定配電點(diǎn)供電，將配電點(diǎn)設(shè)置在工作面回采擾動范圍以外、有足夠空間且圍巖狀況較好的固定區(qū)域，適用于快速推進(jìn)高產(chǎn)高效工作面、沖擊地壓工作面、煤與瓦斯突出工作面等，目前已在國內(nèi)多個礦區(qū)推廣應(yīng)用，最大供電距離超過2000m，但遠(yuǎn)距離固定配電點(diǎn)供電的最大難題在于供電距離較遠(yuǎn)，電壓損失率高，且設(shè)備遠(yuǎn)距離啟停控制難度大[1-3]。本文針對某礦1601工作面的遠(yuǎn)距離供電技術(shù)展開研究，對供電壓降損失進(jìn)行優(yōu)化并設(shè)計一套遠(yuǎn)距離供電方案，從而保障工作面的高產(chǎn)高效和安全生產(chǎn)。
1工程概況
1601工作面主采6號煤層，煤層平均厚度達(dá)到20m，設(shè)計使用大采高放頂煤回采工藝，一次采全高，工作面傾斜長度260m，走向長度2300m，設(shè)計生產(chǎn)能力1000萬t/年，屬標(biāo)準(zhǔn)高產(chǎn)高效工作面。工作面配備液壓支架、采煤機(jī)、前部刮板輸送機(jī)、后部刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵站（四泵兩箱）、噴霧泵站（三泵兩箱）等主要設(shè)備，如果采用傳統(tǒng)的移動式設(shè)備列車供電，設(shè)備列車拖掛車輛將超過50輛，總質(zhì)量超過400t，設(shè)備列車數(shù)量多、質(zhì)量大、列車長，且由于工作面推進(jìn)速度較快，頻繁遷移難度大，同時，設(shè)備列車占用巷道空間，減小通風(fēng)斷面，增大通風(fēng)阻力，縮小行人安全空間，降低了生產(chǎn)安全系數(shù)?；谝陨弦蛩?，設(shè)計對1601工作面采用遠(yuǎn)距離固定配電點(diǎn)供電模式，最大限度優(yōu)化缺陷并規(guī)避不利因素。
2遠(yuǎn)距離供電難點(diǎn)
遠(yuǎn)距離供電壓降損失對采用工頻電機(jī)的設(shè)備影響較大，比如采煤機(jī)、破碎機(jī)，對設(shè)備的啟動和控制、負(fù)荷承載力等影響較大。根據(jù)行業(yè)規(guī)定，工作面供電的壓降損失應(yīng)控制在額定電壓的7%～10%，如果設(shè)備接近滿負(fù)荷運(yùn)行時，壓降損失應(yīng)控制在7%以內(nèi)，因此，有必要對遠(yuǎn)距離供電的壓降損失進(jìn)行計算，從而對供電距離進(jìn)行合理控制。供電壓降損失主要包括干線電壓損失、移動變電站內(nèi)部電壓損失、支線電壓損失三部分，由于計算過程較為復(fù)雜，且行業(yè)內(nèi)已有相關(guān)軟件[4-6]，輸入各項參數(shù)，按照設(shè)備電機(jī)啟動瞬間的壓降進(jìn)行計算，得出1601工作面的合理供電距離應(yīng)不超過1550m，而本工作面走向長度2300m，故整個工作面回采期間，需設(shè)置多處配電點(diǎn)，完成對整個工作面的供配電。
3遠(yuǎn)距離供電方案設(shè)計
根據(jù)工作面供電需求、設(shè)備具體使用情況及優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，整個工作面的供電方案設(shè)計使用三處配電點(diǎn)，一是距離工作面250m范圍內(nèi)設(shè)置移動設(shè)備列車，二是在距離開切眼750m處設(shè)置一處半固定配電點(diǎn)，三是在工作面停采線以外設(shè)置固定配電點(diǎn)，如下頁圖1所示。三個配電點(diǎn)接力并配合對工作面設(shè)備進(jìn)行供電。根據(jù)需要，工作面移動設(shè)備列車共由15節(jié)列車組成，其中有8輛電纜車，4輛備件車，1輛集控站車，1輛放置冷卻水回收箱，1輛放置液壓絞車供遷移設(shè)備列車使用，如下頁圖2所示。設(shè)備列車隨工作面推進(jìn)動態(tài)向外遷移。根據(jù)總體方案設(shè)計，距工作面開切眼750m處設(shè)置設(shè)備硐室，即布置一處半固定配電點(diǎn)，可將工作面使用660V電壓的低壓電氣設(shè)備布置于此，采煤機(jī)、破碎機(jī)的供配電也由此處負(fù)責(zé)，共由6節(jié)列車組成，分別是移動變壓器和組合開關(guān)，如圖3所示。相較于移動設(shè)備列車，該處半固定配電點(diǎn)每推進(jìn)500m向外遷移一次。根據(jù)總體方案設(shè)計，在工作面停采線以外設(shè)置固定配電點(diǎn)，需要較大的巷道或硐室空間，并進(jìn)行巷道噴漿支護(hù)，以供長期使用?？蓪⒐ぷ髅嬉簤罕谜?、噴霧泵站等設(shè)備布置于此，刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等供電也由該處負(fù)責(zé)，分別包括移項變壓器、移動變壓器、變頻器、組合開關(guān)、液壓泵設(shè)備、噴霧泵設(shè)備等，如圖4所示。
4應(yīng)用及展望
1601工作面使用本方案對工作面設(shè)備進(jìn)行供電，在整個回采期內(nèi)，供電系統(tǒng)均正常工作，未發(fā)生大的供電故障，且壓降損失控制在合理范圍內(nèi)，表明遠(yuǎn)距離供電方案設(shè)計是合理的、可行的，其優(yōu)勢體現(xiàn)比較明顯，設(shè)備列車數(shù)量減少至15輛，質(zhì)量也降至約50t，遷移難度大大降低，而且解決了巷道通風(fēng)阻力大、行人安全空間受限等難題，提高了工作面安全系數(shù)。但是遠(yuǎn)距離供電仍然存在一些問題，例如為控制壓降損失，往往需要增大電纜截面或增加電纜數(shù)量，設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的可靠性降低，存在一定延遲或不穩(wěn)定狀態(tài)，形成安全隱患等，這也是煤礦機(jī)電工作者今后致力于改進(jìn)的一個方向。
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作者：衛(wèi)華 單位：山西汾西礦業(yè)集團(tuán)供用電分公司