综采工作面供电可靠性分析与对策研究

综采工作面供电可靠性分析与对策研究

摘要：本文从综采工作面的基本供电模型出发，以地质环境、人员配备、管理水平以及装备结构为目标，对综采工作面的供电系统的可靠性进行了细致地分析，并提出了相应的对策。

关键词：综采工作面；供电；可靠性；对策

Reliability Analysis and Treatment Measure of Power Supply

for Full Mechanized Coal Face

Abstract: In this paper, starting from the basic power supply model of fully mechanized working face, with geological environment, personnel, management level and equipment structure as the goal, the reliability of the power supply system of fully mechanized working face are analyzed in detail, and put forward the corresponding countermeasures.

Key words：Full mechanized coal face；Power supply；Reliability；Measures

近代国内外煤炭行业的发展数据显示：与其他加工业不同，煤炭行业单纯地依靠先进的技术以及设备是很难取得与之相匹配的产量。各国的经验表明，如何有效地使用好这些先进的技术和设备才是煤炭行业实现最大利益的关键。一方面，引进先进的生产设备，将大大提高企业的产量及工作效率；另一方面，设备种类和数量的增多，也使其故障停顿时间增加，这又不利于提高产量和工效，因此研究综采生产系统供电可靠性是十分必要的。

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l0000kw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) 线路末端压降大。

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综采工作面供电可靠性分析

目前，井下普遍采用以下两种6kV高压电缆为综采工作面供电：（1）国产的UGSP型高压双屏蔽橡套电缆；（2）德国产的NYHSSYCY型高压双屏蔽监视型橡套电缆。采用以下两种连接器配合高腰电缆：（1）AGKB型的隔爆型插销式高压电缆连接器；（2）AGH型的增安型高压电缆连接器。

2.1地质环境分析

随着矿井开采的深入，地质条件日趋复杂，主要呈现以下特点:

（1）距离长，运输环节复杂，设备投入较多，比如2408、21203工作面运输设备多大7～8台，供电压力加大；

（2）为躲过较大断层或其他地质构造，综采工作面的刀把形梯形旋转形等不规则型都已经出现，设备运行环境较差；

（3）仰采俯采工作面较多，给设备管理带来一定困难；

2.2装备结构分析

伴随着先进的煤矿电气技术的更新换代，设备的替代周期也越来越短。以综采磁力启动器为例，其如今基本采用组合式智能化直读式磁力开关，设备的列车配置得到了很大的简化；液压牵引采煤机逐渐被大功率的电牵引智能化遥控操作采煤机所取代，其逐渐退出了历史舞台；工作语音控制系统引入了现场可编程技术，实现了人机界面的交互；此外，相关的矿区成功引入了防尘自动化系统、支架随机自移系统。

2.3人员配备分析

伴随着集成化控制模块技术、人机交互对话技术以及PLC控制系统等的日益广泛地应用，对操作人员的技能提出了更高的要求，人员技能培训成为当务之急。

2.4管理水平分析

由于工作本身的性质，导致了重生产轻维护的现象日益多见，在部分人员当中甚至出现减少必要的维护试验时间和次数，粗放式管理仍然存在，这都给设备运转造成潜在的隐患。

3实现综采工作面供电可靠性的对策

3.1合理选用电缆

正确选择与使用电缆直接关系到供电的安全性、可靠性和经济性，对于综采工作面使用的高压电缆，应选择监视型屏蔽橡套电缆。这种电缆具有较强的抗弯曲性能，便于移动，增加屏蔽的作用是为了防止电缆受机械力而造成损坏引起短路故障；同时可使保护装置超前动作，切断电源，防止接地故障在电缆外部产生电弧和电火花，对防止瓦斯、煤尘爆炸及人身触电事故有很大作用。

3.2连接屏蔽电缆时应注意的问题

（1）在剥离橡套电缆的护套切割绝缘层时应严格注意，勿使绝缘损伤。对使用增安型连接器的，应按照技术要求的规定做好高压电缆喇叭口胶套的绝缘浇注，操作人员应注意施工现场的卫生，手及工具应清洁，确保电缆的浇注处清洁无污垢。

（2）对主芯线外面的屏蔽层要认真清理，特别是半导体导电胶带在剥离后要用四氯化碳等溶剂将粘在绝缘层表面的导电胶或石墨粉处理干净。

（3）屏蔽层与接地芯线必须可靠接地。

（4）屏蔽层与导体裸露部分间的空气间隙不应小于60 mm 。 （5）屏蔽层与本相芯线裸露导体间的爬电距离不应小于135 mm 。 （6）电缆进入电缆连接器内的长度不应太长，从使用情况来说，最好不使主芯线的绝缘层与连接器的器壁有接触，减少芯线对地放电的条件。

（7）对使用隔爆型连接器的，其主芯线裸露部位应用裸铜线绑扎，主芯线与插座连接时可在顶丝的下方加一较合适的铜垫片，以增大主芯线与插座的接触面积和压力，提高连接的可靠性。在使用中，应防止因使用隔爆型连接器的生产厂家不同造成零部件尺寸不同而引发的事故，如有的铜质连接插杆直径小，使用中因接触不良容易导致发热, 造成短路故障。

（8）不论使用隔爆型还是增安型的连接器，在线路连接好送电前，应用二甲苯等溶剂将电缆芯线上及连接器内的污垢清除干净。平常的检修维护也应如此。

（9）在电缆入井前及拆除回收的过程中，应注意做好电缆头的保护工作。 对使用隔爆型连接器的，应用挡板将连接器的一端封堵严密。对使用增安型连接器的电缆，应将电缆头至喇叭口胶套处用塑料布或使用其他方法包扎保护好。以防电缆头在运输及安装中遭水淋、被弄脏降低绝缘甚至损坏电缆头。

3.3电缆的运行与维护

（1）在对综采工作面进行设计、安装时，有条件的矿井应将高压供电系统设在进风巷道，对移动变电站设在进风道有困难的，有关部门应积极采取措施创造条件，如改棚增加巷道的高度或宽度，有可能的可以改变风流方向，这样可以杜绝因回风道空气潮湿引发绝缘降低而造成的高压电缆连接器的接地、短路故障, 并且对低压设备的运行、检查维护高压电缆连接器及高低压电气设备都有利。

（2）电缆吊挂高度应合适，应吊挂在便于检查维护的一侧，不允许落地或浸在水中，电缆上面特别是高压电缆连接器上面不能有淋水、滴水。

（3）对高压电缆连接器应做到定期检查维护，对增安型的一般1 个月经过观察窗查看1 次，检查主芯线及瓷瓶是否有放电痕迹, 是否有积尘。对增安型和隔爆型的高压电缆连接器及移动变电站高压侧电缆连接器和高压负荷开关一般应1个季度打开1 次进行维护, 清除积尘和放电痕迹，检查连接部位有无发热和

松动现象。

3.4合理使用电缆连接器

对高压供电系统设在进风巷的，应首选增安型电缆连接器。不论使用那种连接器，其内部应清洁、无污垢，应保证器壁无锈蚀。连接器的隔爆、密封性能要符合要求。吊挂连接器时，两端的电缆应低于连接器的高度，防止在特殊情况下淋水顺着电缆流入连接器内部。为降低因空气潮湿造成的主芯线和瓷瓶对地的放电现象，可在连接器内部适当地放些干燥剂。

3.5合理选用高压开关

合理选用向综采工作面移动变电站供电的高压开关，也是提高综采工作面高压供电系统可靠运行的重要环节，因为一些必要的保护功能是与高压开关内的保护装置相配合来实现的，如上面提到的屏蔽电缆中监视线的作用。否则，不能实现有效的保护作用，有可能造成事故影响范围扩大。例如，如果高压开关没有漏电保护功能或不能正常使用，当高压系统发生漏电故障后，上级高压开关漏电保护动作，造成停电范围扩大，影响生产时间长。因此，对向综采工作面移动变电站供电的高压开关除有过负荷、短路、欠电压保护外，还应有高压电缆的监视保护、选择性漏电保护及带有故障显示的功能。

4结论

通过对综采工作面供电系统及其供电可靠性的分析，给出了提高综采工作面供电可靠性的相应对策，对综采工作面供电系统的运行和维护具有一定的借鉴意义。

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