煤矿掘进工作面长距离供电方案设计及应用

煤矿掘进工作面长距离供电方案设计及应用

杨占鑫 王冬冬

（国电建投内蒙古能源有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

摘要：随着煤矿开采技术的不断进步，掘进工作面的距离逐渐增大，对供电系统的稳定性和可靠性提出了更高要求。煤矿掘进工作面的长距离供电面临着诸多挑战，合理设计供电方案，能有效减少电能损耗，提高供电效率，还能降低设备故障率，增强工作面的安全性。

关键词：煤矿掘进工作面；长距离供电方案设计；应用

引言

长距离供电技术在煤矿掘进工作面的应用，是提高煤矿生产效率、降低安全事故风险的重要手段。随着我国煤矿产业的快速发展，对机电设备的需求越来越大，特别是对于长距离供电技术的要求也越来越高。持续关注供电系统的技术发展，不断优化设计方案，提高供电系统的稳定性和可靠性，确保其在煤矿生产中的关键作用得以充分发挥。

1煤矿掘进工作面长距离供电的重要性

在煤矿开采过程中，掘进工作面的电力供应是保障机械设备正常运行的基础。长距离供电系统能够将电力稳定地输送到远离主电源的掘进工作面，确保钻机、输送带、通风设备等关键设备的持续运转，从而提高掘进效率，缩短开采周期。长距离供电系统增强了矿井的安全性。煤矿作业环境复杂，存在瓦斯、煤尘等安全隐患。稳定的电力供应可以保证通风系统的有效运行，及时排除有害气体，降低爆炸和中毒的风险。现代化的监控和通信设备依赖于电力，长距离供电确保了这些设备的正常工作，有助于实时监控矿井状况，及时发现并处理安全隐患。长距离供电还有助于降低能耗和维护成本。通过优化供电线路设计和采用高效的电力传输技术，可以减少电能在传输过程中的损耗，提高能源利用率。稳定的电力供应减少了因电力中断导致的设备损坏和维修成本，延长了设备的使用寿命。

2煤矿掘进工作面长距离供电技术

2.1高压直流输电技术

高压直流输电技术（HVDC）主要组成部分包括换流站、输电线路和换流变压器。换流站是HVDC系统的核心，其主要功能是将交流电转换为直流电，或者将直流电转换为交流电。输电线路是连接两个换流站的直流电线，其输电距离可以达到数百甚至数千公里。换流变压器则是将交流电转换为高压直流电的设备。HVDC技术可以大大减少输电过程中的能量损失，提高输电效率。HVDC线路的输电距离远，可以满足煤矿掘进工作面长距离供电的需求。HVDC系统的运行和维护成本较低，有利于降低煤矿的生产成本。

2.2中压交流输电技术

中压交流输电技术（MVAC）的主要组成部分包括变电站、输电线路和配电设备。变电站是MVAC系统的核心，其主要功能是将高压电转换为中压电，或者将中压电转换为低压电。输电线路是连接两个变电站的交流电线，其输电距离可以达到数十至上百公里。配电设备则是将中压电转换为低压电的设备。MVAC技术可以有效减少输电过程中的能量损失，提高输电效率。MVAC技术的输电距离适中，可以满足煤矿掘进工作面中距离供电的需求。MVAC系统的运行和维护成本较低，有利于降低煤矿的生产成本。

2.3无线电能传输技术

无线电能传输技术（RF）可以有效解决长距离供电的问题，提高供电可靠性。RF技术的主要组成部分包括发射装置、传输线路和接收装置。发射装置是RF系统的核心，其主要功能是将电能转换为高频电磁波。传输线路是连接发射装置和接收装置的高频电线，其传输距离可以达到数百甚至数千公里。接收装置则是将高频电磁波转换为电能的设备。RF技术可以大大减少输电过程中的能量损失，提高输电效率。RF技术的传输距离远，可以满足煤矿掘进工作面长距离供电的需求。RF技术的安全性较高，可以有效减少煤矿安全事故的发生。

3煤矿掘进工作面长距离供电方案设计及应用

3.1供电系统的架构设计

在煤矿掘进工作面长距离供电方案中，合理、高效的供电系统架构可以确保电力的稳定供应，提高供电可靠性，同时降低运行成本。根据煤矿掘进工作面的电力需求，确定合适的电源点和电力传输方式。这可能涉及到与电网的连接，或者设置分布式发电设施，如柴油发电机组或太阳能发电系统。设计输电线路。根据距离和工作面的移动情况，选择合适的输电线路类型，如固定式或可移动式电缆。输电线路的设计需要考虑电力传输的损耗、安全性、可靠性和维护成本。设计变电站和配电系统。变电站的主要功能是升高或降低电压，以适应不同设备和系统的需求。配电系统则负责将电能分配给工作面上的各个设备。还需要考虑供电系统的保护和控制。这包括过载保护、短路保护、接地保护等，以及远程监控和控制系统，以实现对供电状态的实时监控和远程控制。

3.2高压电缆的选择和布置

正确选择和布置高压电缆可以确保电力的稳定传输，减少损耗，提高供电可靠性。在选择高压电缆时，电缆的额定电压和容量应满足工作面的电力需求。电缆的绝缘材料和结构应能够承受掘进工作面的环境条件，如湿度、温度和机械磨损。电缆的敷设方式应根据工作面的具体条件来确定。可以是直埋、架空或沿墙敷设。敷设方式需要考虑电缆的散热条件、防护措施和维护方便性。电缆的敷设长度和接头数量也需要充分考虑。长距离供电会导致电缆损耗增加，需要选择合适的电缆长度和接头设计，以减少损耗和故障风险。

3.3移动变压器的选择和布置

移动变压器是煤矿掘进工作面长距离供电方案中的重要设备，它可以根据工作面的移动进行灵活布置，确保电力供应的连续性和稳定性。在选择移动变压器时，变压器的容量和额定电压应满足工作面的电力需求。变压器的结构和材料应能够承受掘进工作面的环境条件，如湿度、温度和机械磨损。变压器的移动性和安装方式应方便快捷，以适应工作面的不断变化。变压器应有足够的稳定性和安全性，确保在移动过程中不会发生意外事故。变压器的保护和控制系统也应充分考虑。这包括过载保护、短路保护、接地保护等，以及远程监控和控制系统，以实现对变压状态的实时监控和远程控制。移动变压器的布置位置应根据工作面的布局和电力需求来确定。

3.4电机启动和保护方案设计

合理的电机启动和保护方案可以减少启动过程中的冲击电流，降低设备的损耗，提高供电系统的稳定性。电机启动方案主要包括直接启动和变频启动两种方式。直接启动适用于功率较小、启动频率较低的电机。直接启动方式简单、成本低，但启动过程中电流较大，对电网和设备有一定的冲击。变频启动则适用于功率较大、启动频率较高的电机。变频启动可以实现电机的软启动，减小启动过程中的电流冲击，提高供电系统的稳定性。但变频启动的成本较高，对设备的控制要求也较高。电机保护方案主要包括过载保护、短路保护、过温保护等。过载保护是指在电机负载超过额定负载一定时间时，自动切断电源，以保护电机不受损坏。短路保护是指在电机绕组发生短路时，自动切断电源，以防止电机损坏和火灾事故。过温保护是指在电机温度超过允许温度时，自动切断电源，以防止电机过热损坏。

4结语

煤矿掘进工作面长距离供电方案的设计与应用，是提高煤矿生产效率、保障矿工生命安全的重要举措。通过合理设计供电方案，采用先进的供电技术，有效解决长距离供电中的难题，提高供电系统的稳定性和安全性。

参考文献

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作者简介：杨占鑫（1996.1-），男，汉族，陕西神木人，2018年7月毕业于咸阳职业技术学院，机电一体化专业，专科学历，助理工程师职称；现在国电建投内蒙古能源有限公司，长期从事煤矿采掘机电管理工作。