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摘 要：针对煤矿工作面供电系统设计相关内容，现结合工程实例案例，做了简单的论述，提出了技术要点。在供电系统中，合理选择供电设备和电缆、准确计算相关参数等，进而保证系统运行的稳定性和可靠性，满足煤矿工作面运行的需求。
关键词：煤矿工作面；供电系统；设计要点
中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0163-02
近年来，采煤技术的快速发展，带动着煤矿工作面的发展，逐渐朝向大型化以及重型化等方向发展。目前，煤矿工作面长度在300m左右，最长的达到了6000m，采高达到了7m。为了保证工作面生产工作正常开展，不断增加设备运行功率，对供电系统运行，有着更高的要求。
1 煤矿工作面供电系统运行问题分析
由于煤矿工作面供电系统使用的设备数量不断增加，设备装机容量逐渐加大，逐渐凸显各类问题。具体情况如下：①线路末端压降大。随着工作面的推进，带动着供电线路的增长，煤矿开采中使用的大功率采煤设备越来越多。一般来说，设备采取直接启动的方式，在全压状态下，直接启动设备，会给电网造成极大的冲击，使得线路产生较大的电压降，影响设备正常启动，造成设备损害。②供电系统可靠性降低。煤矿工作面产量越大，设备运行的功率就越高。随着电动机和其他设备数量的增加，使得供电系统运行更加复杂，增加了运行故障点，降低了系统运行的可靠性。③增加了系统运行管理难度。为了满足开采工作需要，增加设备功率，不仅增加了线路电流，而且增加了电缆数量以及截面等，增大了管理工作的难度，增加工作强度[1]。
2 煤矿工作面供电系统设计案例分析
2.1 案例概述
以7161-2综放工作面为例。地表有江苏省的高庄及山东省的韩庄两个村庄及其农田。西北为7162-2采空区，东北靠近7161-1采空区，東南靠近上限及煤层露头，西南临近至西一轨道下山。可采面积为170007.3m2，煤层平均厚度为4.91m，容重1.35t/m3，可采储量为1.056Mt。工作面设备情况如下：①采煤机。型号为MG300/730-WD1；数量1。②支架。型号为ZF5200/16/28H、ZFG5600/16/28H；数量分别为122、2。③前部输送机。型号为SGZ-764/630；数量为1等。工作面生产作业的用电需求较大，需要做好供电系统可靠性和安全性的把控。
2.2 供电系统设计方案
供电系统主要分为：材料道供电系统、溜子道供电系统和工作面供电系统。具体情况如下：①材料道供电系统。由西一变电所供电，材料道内动力及远程供液系统由材料道干变供电，电压等级为1140V；材料道远距离供液系统负荷为喷雾泵（2×110kW，一用一备）、乳化泵（2×200kW，一用一备），电压等级为1140V。②溜子道系统。由西一变电所供电，630kVA、800kVA移变供皮带输送机、皮带、无极绳绞车（55kW）、调度绞车，电压等级为1140V，和溜子道动力系统。③工作面供电系统。由工作面移变供电：800kVA（302012）移变供刮板输送机（630kW）；1250kVA供采煤机（730kW）、破碎机（110kW）转载机（200kW）。
2.3 设备选型
供电系统运行负荷具体如下：①采煤机（730kW）；②前部溜子（2×315kW），数量2。③后部溜子（2×315kW）；数量2。④转载机（200kW）。⑤破碎机（110kW）。因7161-2工作面为综放工作面故cos？准取0.7；为保证该系统安全可靠运行需用系数取Kx=0.6。
3 煤矿工作面供电系统设计要点
3.1 合理选择供电电缆
随着矿井开采工作面不断地延伸以及工作面用电负荷的增大，在进行工作面供电系统设计，面临一个最大的问题便是电缆压降增大。为了保证煤矿工作面供电系统运行的安全性和可靠性，需要做好设计质量的全面把关[2]。在实际工作中，要合理选择供电电缆。受到各类生产因素的影响，多数煤矿企业会选择增加电缆截面的方法，控制线路压降，进而保证供电系统运行的安全性和可靠性，保证供电目标的实现。不过单纯的依靠增加电缆截面的方式，来提升供电系统运行的安全性和可靠性，会增加供电系统运行的成本。基于此，在进行煤矿工作面供电系统设计时，要准确计算。在进行计算时，对于功率因素和需求系数等，要合理选择具体的参数。不仅要保证供电系统运行的安全性和可靠性，还需要减少电缆截面积，保证高压供电的安全性和稳定性，增加煤矿工作面供电系统运行的效益[3]。
3.2 结合工作面设备工作实际需求
在进行煤矿工作面供电系统设计时，要面向整个工作面。将供电系统和相关系统结合，采取集中控制的方式。采取此方式，使得各类设备的保护、集中控制、联络作用等实现，提高设备运行的安全性和效率。从供电系统发展的趋势来说，控制系统智能化是主要方向。在开展煤矿工作面供电系统设计时，要结合工作面设备管理工作的具体需求，实现供电系统和相关系统的有效结合，进而保证各项工作顺利开展[4]。
3.3 选用集约型组合开关
在煤矿工作面供电系统中，会使用到一定的供电设备。考虑到煤矿工作面所处的环境特点，要最大程度上减少供电设备占地面积，减少地形以及巷道等的影响，保证工作面能够快速推进。从当前煤矿工作面供电系统运行的实际情况来说，供电设备数量不断增加，增加了设备占地面积控制的难度。从行业研究的实际情况来说，部分国家已经成功研发了集约型先进组合开关。使用先进组合开关，能够做好供电设备运行控制以及保护工作，提高开关的自动化水平。从设备集成化研究的实际情况来说，部分综采面使用了矿用隔爆且本质安全型的负荷中心，使得故障发生率得以有效降低。对于集中控制，多使用组合开关，应用效果较强。对于煤矿工作面移动变电站，高压开关的选择，直接影响着供电系统运行的可靠性和稳定性。基于此，需要供电高压开关具有过负荷和短路等功能。高压电缆需要具备绝缘监视保护功能。
3.4 供电设备保护配置优化
过去供电设备主要是由电子配置保护，受到相关因素的影响，比如电路配置，使得保护设备还需要进一步改进。电子技术的增速发展，其功能配置不断完善。总的来说，保护煤矿工作面供电系统的电力设备配置得到了改进。以PIR系列的智能化配置为例，其具有较强的保护作用，能够实现故障快速诊断，及时生成报告，联络作用较好，快速将监控数据发送给电力调度人员。因为煤矿工作面环境较为复杂，在使用时，保护器装置极易出现误操作情况。基于此，要选择智能化保护装置，保证供电系统稳定运行[5]。
4 结束语
综上所述，在进行煤矿工作面供电系统设计时，要结合工作面生产用电需求，做好系统设计的把控。在设计的过程中，结合工作面设备工作实际需求，合理选择供电电缆，选用集约型组合开关，优化供电设备保护配置，进而保证系统设计的质量。
参考文献
[1]安星明.大采高工作面3300V供电系统设计与应用[J].机械管理开发，2017（11）：15～16.
[2]王 聪，王苏南.浅谈采煤工作面初采安全技术设计要点[J].经营管理者，2017（22）.
[3]岳 俊.石壕煤矿工作面瓦斯地质系统设计及应用[J].现代矿业，2017（2）：187～191.
[4]王歆儒，李玉忠.煤矿综采工作面供配电系统设计[J].中国设备工程，2017（16）：127～128.
[5]钮朝辉.浅析煤矿综采工作面机电设备安装技术[J].建筑工程技术与设计，2017（9）.
收稿日期：2018-4-22
关键词：煤矿工作面；供电系统；设计要点
中图分类号：TD611 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）15-0163-02
近年来，采煤技术的快速发展，带动着煤矿工作面的发展，逐渐朝向大型化以及重型化等方向发展。目前，煤矿工作面长度在300m左右，最长的达到了6000m，采高达到了7m。为了保证工作面生产工作正常开展，不断增加设备运行功率，对供电系统运行，有着更高的要求。
1 煤矿工作面供电系统运行问题分析
由于煤矿工作面供电系统使用的设备数量不断增加，设备装机容量逐渐加大，逐渐凸显各类问题。具体情况如下：①线路末端压降大。随着工作面的推进，带动着供电线路的增长，煤矿开采中使用的大功率采煤设备越来越多。一般来说，设备采取直接启动的方式，在全压状态下，直接启动设备，会给电网造成极大的冲击，使得线路产生较大的电压降，影响设备正常启动，造成设备损害。②供电系统可靠性降低。煤矿工作面产量越大，设备运行的功率就越高。随着电动机和其他设备数量的增加，使得供电系统运行更加复杂，增加了运行故障点，降低了系统运行的可靠性。③增加了系统运行管理难度。为了满足开采工作需要，增加设备功率，不仅增加了线路电流，而且增加了电缆数量以及截面等，增大了管理工作的难度，增加工作强度[1]。
2 煤矿工作面供电系统设计案例分析
2.1 案例概述
以7161-2综放工作面为例。地表有江苏省的高庄及山东省的韩庄两个村庄及其农田。西北为7162-2采空区，东北靠近7161-1采空区，東南靠近上限及煤层露头，西南临近至西一轨道下山。可采面积为170007.3m2，煤层平均厚度为4.91m，容重1.35t/m3，可采储量为1.056Mt。工作面设备情况如下：①采煤机。型号为MG300/730-WD1；数量1。②支架。型号为ZF5200/16/28H、ZFG5600/16/28H；数量分别为122、2。③前部输送机。型号为SGZ-764/630；数量为1等。工作面生产作业的用电需求较大，需要做好供电系统可靠性和安全性的把控。
2.2 供电系统设计方案
供电系统主要分为：材料道供电系统、溜子道供电系统和工作面供电系统。具体情况如下：①材料道供电系统。由西一变电所供电，材料道内动力及远程供液系统由材料道干变供电，电压等级为1140V；材料道远距离供液系统负荷为喷雾泵（2×110kW，一用一备）、乳化泵（2×200kW，一用一备），电压等级为1140V。②溜子道系统。由西一变电所供电，630kVA、800kVA移变供皮带输送机、皮带、无极绳绞车（55kW）、调度绞车，电压等级为1140V，和溜子道动力系统。③工作面供电系统。由工作面移变供电：800kVA（302012）移变供刮板输送机（630kW）；1250kVA供采煤机（730kW）、破碎机（110kW）转载机（200kW）。
2.3 设备选型
供电系统运行负荷具体如下：①采煤机（730kW）；②前部溜子（2×315kW），数量2。③后部溜子（2×315kW）；数量2。④转载机（200kW）。⑤破碎机（110kW）。因7161-2工作面为综放工作面故cos？准取0.7；为保证该系统安全可靠运行需用系数取Kx=0.6。
3 煤矿工作面供电系统设计要点
3.1 合理选择供电电缆
随着矿井开采工作面不断地延伸以及工作面用电负荷的增大，在进行工作面供电系统设计，面临一个最大的问题便是电缆压降增大。为了保证煤矿工作面供电系统运行的安全性和可靠性，需要做好设计质量的全面把关[2]。在实际工作中，要合理选择供电电缆。受到各类生产因素的影响，多数煤矿企业会选择增加电缆截面的方法，控制线路压降，进而保证供电系统运行的安全性和可靠性，保证供电目标的实现。不过单纯的依靠增加电缆截面的方式，来提升供电系统运行的安全性和可靠性，会增加供电系统运行的成本。基于此，在进行煤矿工作面供电系统设计时，要准确计算。在进行计算时，对于功率因素和需求系数等，要合理选择具体的参数。不仅要保证供电系统运行的安全性和可靠性，还需要减少电缆截面积，保证高压供电的安全性和稳定性，增加煤矿工作面供电系统运行的效益[3]。
3.2 结合工作面设备工作实际需求
在进行煤矿工作面供电系统设计时，要面向整个工作面。将供电系统和相关系统结合，采取集中控制的方式。采取此方式，使得各类设备的保护、集中控制、联络作用等实现，提高设备运行的安全性和效率。从供电系统发展的趋势来说，控制系统智能化是主要方向。在开展煤矿工作面供电系统设计时，要结合工作面设备管理工作的具体需求，实现供电系统和相关系统的有效结合，进而保证各项工作顺利开展[4]。
3.3 选用集约型组合开关
在煤矿工作面供电系统中，会使用到一定的供电设备。考虑到煤矿工作面所处的环境特点，要最大程度上减少供电设备占地面积，减少地形以及巷道等的影响，保证工作面能够快速推进。从当前煤矿工作面供电系统运行的实际情况来说，供电设备数量不断增加，增加了设备占地面积控制的难度。从行业研究的实际情况来说，部分国家已经成功研发了集约型先进组合开关。使用先进组合开关，能够做好供电设备运行控制以及保护工作，提高开关的自动化水平。从设备集成化研究的实际情况来说，部分综采面使用了矿用隔爆且本质安全型的负荷中心，使得故障发生率得以有效降低。对于集中控制，多使用组合开关，应用效果较强。对于煤矿工作面移动变电站，高压开关的选择，直接影响着供电系统运行的可靠性和稳定性。基于此，需要供电高压开关具有过负荷和短路等功能。高压电缆需要具备绝缘监视保护功能。
3.4 供电设备保护配置优化
过去供电设备主要是由电子配置保护，受到相关因素的影响，比如电路配置，使得保护设备还需要进一步改进。电子技术的增速发展，其功能配置不断完善。总的来说，保护煤矿工作面供电系统的电力设备配置得到了改进。以PIR系列的智能化配置为例，其具有较强的保护作用，能够实现故障快速诊断，及时生成报告，联络作用较好，快速将监控数据发送给电力调度人员。因为煤矿工作面环境较为复杂，在使用时，保护器装置极易出现误操作情况。基于此，要选择智能化保护装置，保证供电系统稳定运行[5]。
4 结束语
综上所述，在进行煤矿工作面供电系统设计时，要结合工作面生产用电需求，做好系统设计的把控。在设计的过程中，结合工作面设备工作实际需求，合理选择供电电缆，选用集约型组合开关，优化供电设备保护配置，进而保证系统设计的质量。
参考文献
[1]安星明.大采高工作面3300V供电系统设计与应用[J].机械管理开发，2017（11）：15～16.
[2]王 聪，王苏南.浅谈采煤工作面初采安全技术设计要点[J].经营管理者，2017（22）.
[3]岳 俊.石壕煤矿工作面瓦斯地质系统设计及应用[J].现代矿业，2017（2）：187～191.
[4]王歆儒，李玉忠.煤矿综采工作面供配电系统设计[J].中国设备工程，2017（16）：127～128.
[5]钮朝辉.浅析煤矿综采工作面机电设备安装技术[J].建筑工程技术与设计，2017（9）.
收稿日期：2018-4-22