矿山供配电系统的优化设计

王宪强

【摘 要】矿山的供配电系统是一项既专业又复杂的自动化工程，在现实工作中不仅要做到技术上可行，经济上合理，又要达到节约能源的效果。本文通过对矿山的供配电系统上的分析和研究，以及对目前我国矿山供配电模式的论述，结合矿山实际情况就减少矿山用电量，降低运营成本，提出切实可行的操作方法为我国能源的节约事业做出一定的贡献。

【关键词】矿山 供配电 电能

电能在现代工业中起着举足轻重的作用，电能既能够由其他形式的能量转换而来，有能够转换为其他形式的能量，这样的特点有利于实现生产过程中的自动化。因此，做好矿山供电工作对发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。在矿山企业中，电能虽然应用比较的广泛，但是在供配电的设计上还需要有一定的优化，做好矿山企业的供电工作，对于节约资源，支援国家的经济建设有着重大的作用。矿山企业在我国经济建设中的作用不言而喻，矿山企业对供电的主要要求是供电的不间断和可靠，及时在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断的使用，在此基础上还需要保证人身安全和设备不受损害。

1 我国矿山供配电系统现况

1.1地面供电系统

我国矿上目前的供电系统一般包括地面变电所和高、低压配电网两种。地面变电所是有两路电源进线，任何一路因为故障停止供电时，则另一回路仍然能够肩负起全部的供电任务。进线的电压为35KV和6KV，较大型的矿山也有110KV的情况。变电所里面设置变压器为两台以上，以确保在一台停止运行的时候，另一台也能保证安全生产的要求。在高压的情况下则采用桥式接线的方式，用来保证提升机等设备的供电。

1.2井下供电系统

井下供电系统包括采区变电所、中央变电所、工作配电和高低压电缆网。井下中央变电所是由两回路或者高压电缆的供电。与地面供电系统一样，任意的一路停止供电时，其他的回路都能担负起全部的供电任务。中央变电所一般的设置位置是井底附近屋子内，经过高压配电箱，经由降压变压器供应车场古今的动力。

随着矿山生产集中化和机械化的发展，采区设备容量大幅度增大，工作供电的电压不断的提高。在60年代和70年代的初期，各主要矿山企业也致力于发展配电系统的优化。

2 矿山配电系统设计原则

在矿山配电系统的设计上必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。矿山供电设计是整个设计中最为重要的组成部分。矿山企业供电设计的质量直接影响到生产及发展。作为从事供电工作的人员，必须要了解和掌握矿山供电的有点知识，以便适应设计工作的需要。

2.1遵守规程，执行政策

必须准守国家有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

2.2安全可靠，先进合理

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的系统。

2.3近期为主，考虑发展

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑到以后扩建的可能性。

3 矿山供配电系统的接线方法

3.1无备用系统接线

矿山采用无备用系统的接线方法一般都是看中其运行方便，接线简单的特点，但是在这样的优势下，也有着不可避免的缺点，最大的表现便是供电系统的可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和一部分次变的二级负荷供电。无备用接线与放射式接线相结合有点的体现便更为明显，供电线路独立，线路故障相互之间几乎没有任何的影响，这样便实现了自动化的操作，停电的几率大大降低。 串联型干线式接线因干线的进出侧都是安装着隔离的开关，若是事故发生时，可以在找到故障点后，拉开相应的隔离开关后继续供电，这样便缩小的停电的范围。干线式接线的目的是为了有选择性切除线路中的故障，需要断路器和继电保护装置，延长了保护时间。

3.2有备用系统的接线

有备用系统的接线方式有双回路放射式、双回路干线式，环式和两端供电四中类型。以上四种类型的主要优点是供电的可靠性比较高，在正常使用的状况下，电压的质量比较好，但是在其这么大的优势下也存在着一些不可避免的致命缺点，那便是，有备用系统接线的设备较多，一次性投资和后期投资的资金投入量较大。

双回路供电这种供电方式，线路总长度较长，电源出线回路数和使用开关设备多，投资大，若符合不大，便会造成有色金属的浪费。其优点是当双回路同时工作时，可以减少线路上不必要的资源型浪费，比如功率性损失和电压的损失。通过优缺点的论述可以看出，这种接线方式比较适合负荷大或者需要单独供电的矿上供电系统。

环式接线系统，因为其各线路的途径不同，不容易同时发生故障，可靠性较好也比较的灵活，但是能应用到目前矿上企业中的还不是很多，其主要的原因是故障时供电的线路比较长，在线路中无谓的资源损失更是大，特别是在靠近电源附近的故障时。所以这种系统适用于负荷容量相差不大，所处的位置距离电源比较远且彼此都比较近的情况。

4.目前矿山供配电存在的问题

4.1用电的设计安装不符合规范

（1）老旧的设计类型。目前在部分矿山的供电系统中，采用的是中性点直接接地的系统进行供电，这主要存在在一些比较老旧的矿山中。在原供电系统拆除情况下所采用的供电系统，还有一些矿山是在建矿山的初期对地理环境不了解而直接设计的系统。

（2）井下接地网不规范。目前很多的矿山都存在着地网不规范的情况，而这个情况经常跟电阻较大，设计不符合要求等多种因素结合在一起，这样会造成对井下设备直接造成影响，威胁到工作人员的生命安全。

（3）井下配电中心地点不合理。井下配电中心的选址应考虑多种因素，而目前的矿山经常顾此失彼，最大的隐患便是对水汽的特点考虑不周，所以在使用的过程中会发生配电中心存在着大量的水汽的凝结，使开关设备绝缘情况下降，绝缘开关容易发生烧毁、漏电等危险情况。

4.2矿山供配电系统的人力资源问题有待妥善解决

很多矿山的工作人员在长期的工作中已经形成了固定的思维模式，对安全用电没有明显的意识，这样在工作期间就会对电气线路、设施的安装等多种情况不会进行多方面的考虑，更不会制定完善的安全用电措施来保证矿山中工作人员的安全。与此同时，由于矿山工作环境等多方面原因，人员的流动性也较大，尤其是在专业技术人员和管理人员上存在着较大缺口。工作人员数量上的缺失，综合素质的底下会导致矿山的用电技术和管理都处于停滞不前的局面，从供配电的角度来考虑都留下了较大的隐患。

5 供配电解决措施

5.1科学的进行用电设计

（1）合理选择电气设备。电气设备的额定电压都是固定的，而大多数矿区总降压变电站采用的是110KV与35KV供电，井下高压供电则采用10KV。由于井下供电距离较长，低压易采用690V供电。因此选择合适的电气设备对于矿山的安全运行非常重要。一般情况下，井下电气设备需要选择矿用安全型，具备防潮功能。

（2）对老旧设计改造。矿山的配电系统多是多年前建成的，在最初的设计中，井下接地网、配电中心地点的设置可能存在一些，不仅不能满足当前的工作需求，还容易出现安全隐患。因此，对于老旧的设计，有必要进行科学改造。

（3）做好安全设计。为了保证工作人员的人身安全，延长设备的使用寿命，在配电系统的设计中，应做好安全设计。变电器二次的总开关要有电流和漏电保护；各分路的配电开关和配电点的进线开关都要有过电流保护；电气设备需要短路保护、过负荷保护；架空线路还需要配置避雷器。

5.2强化矿山供配电系统的人力资源管理

（1）矿山企业应该从“以人为本、人性化管理”的角度出发，正确认识矿山供配电安全的重要性，从制度上保证安全用电用作的稳定型展开。在硬件技术上提高的同时在人员操作的软件上也应该配合着一起提高。矿山供配电的设计者和执行者应该坚决克服碰运气，违章指挥，违章设计和安装，或者是漠视不安全的思想，必要的投资和监督到具体落实的环节。

（2）从管理的角度出发应该建立较为严密的监督制度，这种监督制度应于供配电系统相互对应，在保证工作人员人生安全的基础上，还应该保护供电设备的安全运行。

5.3优化电网系统

电网优化首先要进行的就是对供电系统的优化，对变压器进行合理的配置，并相应的减少安装台数，从而帮助变电器能够达到负荷中心。对负荷进行合理的配置，并根据负荷的集中点对电容自动跟踪补偿装置进行安装，从而保证局网功率因数的提升。安装一个距离生活区较远的电容补充装置，并对供电线路进行优化，增大导线的截面，进一步对电力设施装置进行优化。

6 结语

随着矿山行业的快速发展，矿山企业应在安全生产活动中坚持以人为本的原则，以高度的责任心认识到矿山安全的重要性，从实际中加强对矿山内部供配电人员的职业技能的提升。当然在工作人员能力的提升基础上，采取合理的供配电系统措施对矿山系统进行优化，可以取得有效节能降低消耗的效果，不仅能够给矿山供配电系统带来巨大的经济效益，同时还可以实现有效资源的高效利用，最大限度地减少系统运行过程中对环境的影响，从而实现矿产可持续的发展。

参考文献：

[1]郑康.矿山供配电系统谐波及治理技术的探讨与应用[J].通讯世界，2014.

[2]徐晓杰，孙伟.矿山供配电无线监测系统技术解决方案[J].科学与财富，2012.

[3]董玉亭.矿山供配电线路常见的故障及预防措施[J].水能经济，2015.