我國煤礦采區供電係統現狀與發展
作者：佚名
2010-06-04 08:26
來源：不詳
1 現狀
我國采煤工作麵的供電係統經曆了由380 V到3300 V 的4個發展階段。
2O世紀6O年代以前，由於我國 煤礦采用炮采落煤方式生產，采煤工作麵供電電壓為380 V，配備了相應的開關等設施，構成了采煤工作麵380 V供電係統。隨著8O機組的使用，380 V 的工作麵供電電壓已經難以適應。1964年原煤炭工業部組織人員成立了 煤礦工作麵升壓工作組，經過多次試驗，確定
將采煤工作麵供電電壓提高到660 V，並組織相關煤機廠生產專供井下使用的電壓等級為660 V的電機及相應的控製設備，構成了 煤礦采煤工作麵660V供電係統。
7O年代，以液壓支架和滾筒式采煤機為主體的綜合采煤機械化設備的引進並投入 煤礦生產，進一步提高采煤工作麵供電電壓，以適應煤礦生產需要的問題又被提到議事日程。雖然，當時正處於文革之中，我國煤炭戰線的科研人員和煤機生產企業在政府有關部門的支持和幫助下，經過近十年的努力，研製出了千伏級的采煤工作麵供電係統的全部裝備，並很快投入使用，實現了我國采煤工作麵供電係統
的又一次升級換代。
8O年代以來，在原煤炭工業部的組織和指揮下，我國煤礦向提高采煤工作麵單產、實現集中化生產和減人減麵的目標邁進，不斷地更新采煤工作麵裝備，使綜采工作麵設備的裝機容量不斷增大，出現了一批總裝機容量已達1500 kW ～2000 kW 的新型高產的綜采工作麵。1988年原煤炭工業部明確提
出了建設高產高效礦井的目標，同時，組織專門力量開展了進一步提高煤礦井下供電電壓的可行性研究，經過調查研究和反複論證，並吸收了國外煤礦井下工作麵電壓升級的經驗，1991年l1月確定將我國煤礦綜采工作麵供電電壓由1140 V提高為3300V，並將“井下采區3300 V供電係統”作為國家“八
五”期間重點項目“日產萬噸綜采設備”的一個子項目，組織煤炭科研機構和煤機廠開展相關的研究工作。1998年7月第一套國產的3300 V煤礦采區供電係統在山西省晉城礦務局古書院煤礦試驗成功，標誌著我國煤礦井下采區供電係統電壓升級工作的勝利實現，為我國煤礦的高產高效礦井建設提供了有力的保障，同時，也縮短了我國煤礦采區供電係統與國際先進水平的差距。
2 差 距
1)國外高產綜采工作麵供電係統的概況。由於綜采設備裝機功率不斷提高，9O年代初最大采煤機功率已達1220 kW(Electral000，英國)，截割電動機最大功率500 kW(EDwllo0L，德國；DR101101，日本)。1991年日本研製的DR102102型采煤機截割電動機功率達600 kW 。工作麵輸送機最大裝機功率達1125 kW，驅動電動機最大功率525 kW ，並製造3×525—1575 kW 的工作麵輸送機。順槽帶式輸送機最大裝機動功率已達1350 kW，驅動電動機最大功率420 kW。乳化液泵站最大裝機功率3×190 kW。轉載機和破碎機最大裝機功率均達到200 kW 以上。目前，國際上現代化的高產綜采麵的裝機總功率
一般在3000 kW 以上。美國煤礦井下已有裝機總功率超過4000 kW 的工作麵。同時隨著綜采工作麵和采區走向長度的不斷增長，產量的不斷提升，也都要求綜采工作麵的設備不斷增大功率(容量)，並增加輸電距離。國外綜采工作麵設備供電電壓已普遍提高，目前，實際投入使用的綜采工作麵供電電壓大體
上有2．3 kV、3．3 kV、4．16 kV、5 kV和6 kV幾種。與此同時，相應生產了大容量的移動變電站(2500kVA~4000 kVA)、多回路或組合式開關、高壓防爆電動機和高壓拖拽式電纜等配套產品，以及相關信息、數據的收集、處理係統，以滿足綜采工作麵實現集中控製和遠程操作等要求。
2)國產綜采工作麵供電係統與國際先進水平的主要差距：雖然國內已開發出供電電壓為3．3 kV的防爆電機及相應的電控產品，但和國際先進水平相比，差距仍十分明顯，主要表現為：a)移動變電站的容量偏小，隻有800 kVA～1250 kVA 的幾種產品，而且工作的穩定性不高，運行壽命較低．b)控製開關，一般隻有兩個回路，個別產品可以控製4個回路，控製範圍也比較窄，動作靈敏度偏低；3．3 kV控製開關多為仿製，如唐山開灤華光電器廠生產的KBZ2-315／3300(1140)型礦用隔爆組合開關(4～6組合)即為德國西門子公司8SK8265組合開關的仿製品；C)3．3 kV的防爆電機容量偏小，一般<500
kW，效率較低，無故障運行時間較短；d)大截麵3．3 kV拖拽式電纜產品尚處於研製階段。由於上述差距的存在，目前國內綜采工作麵的3．3 kV供電係統多數為進口產品。神東大柳塔煤礦3．3 kV綜采工作麵使用英國布拉什(Brush)公司生產的T一1500 kVA／6／3．4 kV 型礦用隔爆移動變電站，英國
B8 公司生產的LC33型負荷控製中心、TD33型電機起動器；晉城寺河煤礦3．3 kV綜采工作麵使用英國布拉什(Brush)公司生產的T一1500 kVA／6／3．4 kV 型礦用隔爆移動變電站，德國西門子公司生產的8SK9型組合開關。
3 發展
1)我國采區供電係統發展思路。綜采工作麵供電係統采用3．3 kV 供電技術與裝備，研究與開發大容量移動變電站、多控製回路智能化組合開關(負荷控製中心)、大容量供電電纜和供電係統的漏電保護係統。
2)國外采區供電係統發展情況。向高產高效工作麵供電的方式一般有2種，一種是典型的常規供電方式，即由地麵變電所兩趟電纜線路供至井下中央變電所，再由中央變電所用電纜送至設在工作麵順槽的變電站(移動變電站的數量根據工作麵總負荷而定，一般為2台～3台)，通過起動器、負荷中心等分別向采煤機、刮板輸送機、轉載機、破碎機和帶式輸送機供電；另一種供電方式是以美國為代表的由地麵變電所6 kV～12．5 kV電壓下井，入井電纜直接送至采區移動式供電中心(Power Center)。該移動式供電中心是一台大型多回路出線移動變電站裝置，一個工作麵裝一台可分別向多台不同電壓的機電設備供電。
隨著工作麵裝機容量的增大和供電電壓的升高，移動變電站和開關裝置也繼續向大容量、高電壓、組合化方向發展。目前最大容量移動變電站已超過3000 kVA，一次側電壓為6 kV～12．5 kV，二次側電壓有5 kV、4．16 kV、3．3 kV、2．3 kV、1．1 kV。美國的大型移動式供電中心則是將高壓開關、多線
圈變壓器和低壓控製開關組合在一起，容量為1000kVA～3000 kVA，一次電壓多為12．5 kV 或7．2kV，二次電壓可有416O V、2300 V、950 V、55O V、440 V、220 V等多種等級，帶饋電開關供采區的各種設備使用。澳大利亞、英國等也在發展控製工作麵設備的組合開關或負荷中心。法國采用的是5 kV電壓入井，且工作麵設備也用5 kV供電，所以工作麵裝設的是防爆幹式隔離變壓器，一次側電壓為5000 V士5 ，二次側空載電壓為5250 V，變壓器容量均在1000 kVA 以上，其主要作用是將工作麵5kV 電網與礦井供電係統隔離開，以有效限製其相對地短路電流(一般應降到3 A以下)的危害。移動變電站的一次側均裝有SF6真空斷路器，還有為 標準旋弧式SF6斷路器(其額定電流一般在500 A以上，斷路器容量在150 MVA以上)，一側帶有過流、短路保護、接地保護和漏電監測裝置及低氣壓保護，還有浪湧分流電阻器以防止浪湧電壓和開關瞬變的衝擊；二次側也均用SF6或真空斷路器(額定電流在500 A以上，)500 A以上，分斷能力在20 MVA 以上)，帶有完善的過流、短路、斷相、失壓、接地和漏電保護、低氣壓保護以及故障查詢、閉鎖和先導保護等功能，有些還帶有相敏短路保護和浪湧吸收器。中性點一般通過電抗器或電阻接地，以限製流過中性點的接地電流，並設有漏電監測和閉鎖裝置。為減少工
作麵停工時間，有些移動變電站還帶有自動重合閘裝置。礦用開關用的真空接觸器的電壽命已達100萬次以上。在一、二次側開關箱上，還設有觀察窗口，用以查看斷路器和其它設備的工作狀態及各種保護的動作情況。連接負荷用的電纜截麵多在95 mm。以下，一般均為6芯或7芯，如法國SILEC公司製造的礦用5 kV軟電纜為6芯線，動力線截麵3×(16～95)m m 。，各芯線導體用直徑0．3 mm 的紫銅絲扭成，外包聚氯乙烯絕緣，再用0．3 mm 的鍍錫銅絲編織層和半導電橡膠作成分相芯線及外套雙屏蔽結構，最外麵是幾層鍍錫鋼絲和人造纖維加強的橡膠和氯丁膠護套。用於工作麵輸送機等非經常卷動的半固定電纜，還在橡膠護套內加鋼絲鎧裝編織層加強。英國煤礦規範 標準中規定，用於向工作麵機械設備饋電的電纜一般為柔性橡膠電纜，其芯線為柔性或鍍錫銅導線，芯線間絕緣用EPR 標準的中粒度乙烯丙烯橡膠或氯丁磺化聚乙烯擠壓而成，常用的屏蔽類型有：TAC帶半導體層，半導電橡膠，銅絲尼龍編織帶
和普通軟銅絲編織帶；還可用易彎曲的鋼絲鎧裝來保證電纜的機械強度和柔韌性。襯墊和護套用重型聚氯丁烯(PCP)製成，這種材料阻燃、柔軟，而且耐磨、耐衝擊和耐滲。
關鍵詞：采區供電係統煤礦
我國采煤工作麵的供電係統經曆了由380 V到3300 V 的4個發展階段。
2O世紀6O年代以前，由於我國 煤礦采用炮采落煤方式生產，采煤工作麵供電電壓為380 V，配備了相應的開關等設施，構成了采煤工作麵380 V供電係統。隨著8O機組的使用，380 V 的工作麵供電電壓已經難以適應。1964年原煤炭工業部組織人員成立了 煤礦工作麵升壓工作組，經過多次試驗，確定
將采煤工作麵供電電壓提高到660 V，並組織相關煤機廠生產專供井下使用的電壓等級為660 V的電機及相應的控製設備，構成了 煤礦采煤工作麵660V供電係統。
7O年代，以液壓支架和滾筒式采煤機為主體的綜合采煤機械化設備的引進並投入 煤礦生產，進一步提高采煤工作麵供電電壓，以適應煤礦生產需要的問題又被提到議事日程。雖然，當時正處於文革之中，我國煤炭戰線的科研人員和煤機生產企業在政府有關部門的支持和幫助下，經過近十年的努力，研製出了千伏級的采煤工作麵供電係統的全部裝備，並很快投入使用，實現了我國采煤工作麵供電係統
的又一次升級換代。
8O年代以來，在原煤炭工業部的組織和指揮下，我國煤礦向提高采煤工作麵單產、實現集中化生產和減人減麵的目標邁進，不斷地更新采煤工作麵裝備，使綜采工作麵設備的裝機容量不斷增大，出現了一批總裝機容量已達1500 kW ～2000 kW 的新型高產的綜采工作麵。1988年原煤炭工業部明確提
出了建設高產高效礦井的目標，同時，組織專門力量開展了進一步提高煤礦井下供電電壓的可行性研究，經過調查研究和反複論證，並吸收了國外煤礦井下工作麵電壓升級的經驗，1991年l1月確定將我國煤礦綜采工作麵供電電壓由1140 V提高為3300V，並將“井下采區3300 V供電係統”作為國家“八
五”期間重點項目“日產萬噸綜采設備”的一個子項目，組織煤炭科研機構和煤機廠開展相關的研究工作。1998年7月第一套國產的3300 V煤礦采區供電係統在山西省晉城礦務局古書院煤礦試驗成功，標誌著我國煤礦井下采區供電係統電壓升級工作的勝利實現，為我國煤礦的高產高效礦井建設提供了有力的保障，同時，也縮短了我國煤礦采區供電係統與國際先進水平的差距。
2 差 距
1)國外高產綜采工作麵供電係統的概況。由於綜采設備裝機功率不斷提高，9O年代初最大采煤機功率已達1220 kW(Electral000，英國)，截割電動機最大功率500 kW(EDwllo0L，德國；DR101101，日本)。1991年日本研製的DR102102型采煤機截割電動機功率達600 kW 。工作麵輸送機最大裝機功率達1125 kW，驅動電動機最大功率525 kW ，並製造3×525—1575 kW 的工作麵輸送機。順槽帶式輸送機最大裝機動功率已達1350 kW，驅動電動機最大功率420 kW。乳化液泵站最大裝機功率3×190 kW。轉載機和破碎機最大裝機功率均達到200 kW 以上。目前，國際上現代化的高產綜采麵的裝機總功率
一般在3000 kW 以上。美國煤礦井下已有裝機總功率超過4000 kW 的工作麵。同時隨著綜采工作麵和采區走向長度的不斷增長，產量的不斷提升，也都要求綜采工作麵的設備不斷增大功率(容量)，並增加輸電距離。國外綜采工作麵設備供電電壓已普遍提高，目前，實際投入使用的綜采工作麵供電電壓大體
上有2．3 kV、3．3 kV、4．16 kV、5 kV和6 kV幾種。與此同時，相應生產了大容量的移動變電站(2500kVA~4000 kVA)、多回路或組合式開關、高壓防爆電動機和高壓拖拽式電纜等配套產品，以及相關信息、數據的收集、處理係統，以滿足綜采工作麵實現集中控製和遠程操作等要求。
2)國產綜采工作麵供電係統與國際先進水平的主要差距：雖然國內已開發出供電電壓為3．3 kV的防爆電機及相應的電控產品，但和國際先進水平相比，差距仍十分明顯，主要表現為：a)移動變電站的容量偏小，隻有800 kVA～1250 kVA 的幾種產品，而且工作的穩定性不高，運行壽命較低．b)控製開關，一般隻有兩個回路，個別產品可以控製4個回路，控製範圍也比較窄，動作靈敏度偏低；3．3 kV控製開關多為仿製，如唐山開灤華光電器廠生產的KBZ2-315／3300(1140)型礦用隔爆組合開關(4～6組合)即為德國西門子公司8SK8265組合開關的仿製品；C)3．3 kV的防爆電機容量偏小，一般<500
kW，效率較低，無故障運行時間較短；d)大截麵3．3 kV拖拽式電纜產品尚處於研製階段。由於上述差距的存在，目前國內綜采工作麵的3．3 kV供電係統多數為進口產品。神東大柳塔煤礦3．3 kV綜采工作麵使用英國布拉什(Brush)公司生產的T一1500 kVA／6／3．4 kV 型礦用隔爆移動變電站，英國
B8 公司生產的LC33型負荷控製中心、TD33型電機起動器；晉城寺河煤礦3．3 kV綜采工作麵使用英國布拉什(Brush)公司生產的T一1500 kVA／6／3．4 kV 型礦用隔爆移動變電站，德國西門子公司生產的8SK9型組合開關。
3 發展
1)我國采區供電係統發展思路。綜采工作麵供電係統采用3．3 kV 供電技術與裝備，研究與開發大容量移動變電站、多控製回路智能化組合開關(負荷控製中心)、大容量供電電纜和供電係統的漏電保護係統。
2)國外采區供電係統發展情況。向高產高效工作麵供電的方式一般有2種，一種是典型的常規供電方式，即由地麵變電所兩趟電纜線路供至井下中央變電所，再由中央變電所用電纜送至設在工作麵順槽的變電站(移動變電站的數量根據工作麵總負荷而定，一般為2台～3台)，通過起動器、負荷中心等分別向采煤機、刮板輸送機、轉載機、破碎機和帶式輸送機供電；另一種供電方式是以美國為代表的由地麵變電所6 kV～12．5 kV電壓下井，入井電纜直接送至采區移動式供電中心(Power Center)。該移動式供電中心是一台大型多回路出線移動變電站裝置，一個工作麵裝一台可分別向多台不同電壓的機電設備供電。
隨著工作麵裝機容量的增大和供電電壓的升高，移動變電站和開關裝置也繼續向大容量、高電壓、組合化方向發展。目前最大容量移動變電站已超過3000 kVA，一次側電壓為6 kV～12．5 kV，二次側電壓有5 kV、4．16 kV、3．3 kV、2．3 kV、1．1 kV。美國的大型移動式供電中心則是將高壓開關、多線
圈變壓器和低壓控製開關組合在一起，容量為1000kVA～3000 kVA，一次電壓多為12．5 kV 或7．2kV，二次電壓可有416O V、2300 V、950 V、55O V、440 V、220 V等多種等級，帶饋電開關供采區的各種設備使用。澳大利亞、英國等也在發展控製工作麵設備的組合開關或負荷中心。法國采用的是5 kV電壓入井，且工作麵設備也用5 kV供電，所以工作麵裝設的是防爆幹式隔離變壓器，一次側電壓為5000 V士5 ，二次側空載電壓為5250 V，變壓器容量均在1000 kVA 以上，其主要作用是將工作麵5kV 電網與礦井供電係統隔離開，以有效限製其相對地短路電流(一般應降到3 A以下)的危害。移動變電站的一次側均裝有SF6真空斷路器，還有為 標準旋弧式SF6斷路器(其額定電流一般在500 A以上，斷路器容量在150 MVA以上)，一側帶有過流、短路保護、接地保護和漏電監測裝置及低氣壓保護，還有浪湧分流電阻器以防止浪湧電壓和開關瞬變的衝擊；二次側也均用SF6或真空斷路器(額定電流在500 A以上，)500 A以上，分斷能力在20 MVA 以上)，帶有完善的過流、短路、斷相、失壓、接地和漏電保護、低氣壓保護以及故障查詢、閉鎖和先導保護等功能，有些還帶有相敏短路保護和浪湧吸收器。中性點一般通過電抗器或電阻接地，以限製流過中性點的接地電流，並設有漏電監測和閉鎖裝置。為減少工
作麵停工時間，有些移動變電站還帶有自動重合閘裝置。礦用開關用的真空接觸器的電壽命已達100萬次以上。在一、二次側開關箱上，還設有觀察窗口，用以查看斷路器和其它設備的工作狀態及各種保護的動作情況。連接負荷用的電纜截麵多在95 mm。以下，一般均為6芯或7芯，如法國SILEC公司製造的礦用5 kV軟電纜為6芯線，動力線截麵3×(16～95)m m 。，各芯線導體用直徑0．3 mm 的紫銅絲扭成，外包聚氯乙烯絕緣，再用0．3 mm 的鍍錫銅絲編織層和半導電橡膠作成分相芯線及外套雙屏蔽結構，最外麵是幾層鍍錫鋼絲和人造纖維加強的橡膠和氯丁膠護套。用於工作麵輸送機等非經常卷動的半固定電纜，還在橡膠護套內加鋼絲鎧裝編織層加強。英國煤礦規範 標準中規定，用於向工作麵機械設備饋電的電纜一般為柔性橡膠電纜，其芯線為柔性或鍍錫銅導線，芯線間絕緣用EPR 標準的中粒度乙烯丙烯橡膠或氯丁磺化聚乙烯擠壓而成，常用的屏蔽類型有：TAC帶半導體層，半導電橡膠，銅絲尼龍編織帶
和普通軟銅絲編織帶；還可用易彎曲的鋼絲鎧裝來保證電纜的機械強度和柔韌性。襯墊和護套用重型聚氯丁烯(PCP)製成，這種材料阻燃、柔軟，而且耐磨、耐衝擊和耐滲。
關鍵詞：采區供電係統煤礦
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