矿山机电设备的供电方式改进研究

张静波

（平顶山天安煤业股份有限公司一矿，河南 平顶山 467000）

矿山机电设备是矿山采集企业提高生产力、获取经济收益、推动我国社会市场经济建设与发展的基础保障。能够切实提高矿产资源的挖掘质量与采集效率，降低生产事故，提高生产效率。但由于我国矿山机电设备的内部结构复杂、种类繁多、设备与设备间又存在紧密的内在联系，需要稳定而安全的供电方式作为保障。然而我国传统矿山机电设备的供电方式较为传统、老旧，难以满足新矿山机电设备的供电需求，因此我们需要集中精力改变传统的设备供电方式，提高设备运转的机动性、稳定性与安全性，为我国矿山挖掘与采集事业的健康发展，提供依托。

1 矿山机电设备的发展趋势

在我国社会发展对矿产资源与稀有金属的需求持续增长的背景下，矿山机电设备的整体需求量也呈现日渐增长的发展趋势。特别在大型设备与集成监控设备迅猛发展的当下，我国矿山设备虽然在生产量与使用量上位居世界前列，然而在设备环保性、实用性、可靠性及科技性等层面上确存在明显的不足。但在高新技术的研发与西方先进技术的引进下，我国机电设备在技术含量与应用效率上，却得到了更显著的发展。譬如水泵、风机、电缆、防爆开关等采矿和运输设备都相对成熟，电子集成系统与自动化技术也被广泛地应用在矿山机电设备中，并在信息技术的支持下，定位系统、通信系统、监控系统等技术也得到更为广泛地应用和发展，能够在矿山挖掘、运输作业中，发挥出难以替代的功能和作用。而在环保法律的影响下，我国矿山机电设备逐渐朝着环境友好型、绿色型及无污染的方向快速发展着，安全性、自动化与信息化程度也得到明显的提升。可以结合我国各类矿山作业的需求，提高矿山企业的经济收益与社会效率。

2 矿山机电设备的种类与供电要求

在矿山挖掘作业与采集作业中，能够切实提高矿山生产的效率和质量，提高设备运转的稳定性和实效性。而在设备类型上，我们可根据设备功能，将矿山机电设备划分为辅助设备和主要设备两种，其中主要设备具体包括压风机、电力系统、通风系统、排水系统、提升设备、掘进设备、采矿设备及运输设备等设备类型。辅助设备主要包括转运设备、支护设备、抢险设备、运输管理系统、瓦斯检测、安全系统、探矿设备、选矿设备等设备类型。其次是供电需求。矿山机电设备的供电需求量较为庞大，较为复杂，直接影响到矿山机电设备的稳定性和安全性。由于矿山井下环境较为复杂，作业方式多变，所采用的探矿设备、选矿设备与采矿设备都属于强电设备。因此对供电系统的节能性、安全性及可靠性的要求较高。如果供电系统的安全性与可靠性较差，很可能导致矿山企业的财产安全与作业人员的人身安全受到威胁，不利于矿山企业的健康、持续地发展。通常来讲我国中小型矿山开采企业主要采用单回路或单电源供电的方式对机电设备进行供电，但供电方式的稳定性和持续性确不够理想，容易导致各类线路问题的出现和发生，严重影响到机电设备的使用寿命。

3 矿山机电设备供电方式改进策略研究

综合分析井下通风、排水、压气的安全，企业在挖掘矿山资源时必须将传统的单回路或单电源改进为双回路或双电源供电。当供电故障出现时，另一回路能够继续承担井下通风、排水及压气等重要负荷，提高机电设备连续运行、安全运行的质量和效率。此外井下双回路或双电源供电通常以分列运行的形式运行的，即一个回路处于备用状态，另一回路处于运行状态，唯有如此，矿山机电设备才能够获得连续而高效地运作，切实减少供电故障对机电设备运行、运转的不利影响。对此，本文将以并列、分列供电、分列设备供电、负荷改进及挖掘设备供电为抓手，探究出具体的改进策略和方法。

（1）开采双回路供电方式的介绍。通常来讲双回路供电的运行形式主要有并列运行和分列运行两种，其中分列运行主要指一条线路正常运行，而另一条线路带电备用，两端线路的联络开关始终处于相互连接的状态。然而在总开关处，运行线路的总开关始终处于闭合状态，备用线路的总开关则处于断开状态，当供电故障出现后，连接两条线路的联络开关会闭合，使备用线路处于运转状态。而并列运行则指主线复线都处于运行状态，但两条线落的总开关都处于闭合状态。在优缺点上，分列运行能够被广泛应用在负荷需求较小的配电所或变电所中，两条线路所承载的负荷都几乎相同，有利于工作人员及时切换双回路电源。然而该运行方式的压降和工作电流都十分巨大，运行线路相对较短，难以满足矿井机电设备的实际需求。而在并列运行的层面上。并列运行能够被广泛应用在负荷需求相对较大的配电所或变电所中，线路运行的压降和电流都相对较小，线路距离也相对较长。然而由于双回路的承载负荷存在明显的差异，开关保护定值也不一致，当一条回路出现供电故障后，另一条回路的开关需要进行重新的整定，难以帮助工作人员灵活地进行双回路切换工作。

（2）分列设备的供电方式改进。在双回路的实际应用中，我们需要在110kv的变电站分接两条不同的电源线路到开闭所，以此使一条线路在发生供电故障或问题后，另一条线路能够为井下峒室和采场进行持续供电，以此保障矿山生产的连续性和可靠性。而在并列运行改进为分列运行的层面上，需要将双回路中的两个“开关整定值”进行统一处理，使两条线路的整定值相同或相近，譬如将一条线路的电流（20）和时限（0.16）改为另一条线路的电流（21）和时限值（0.15）等。此外，在供电线路搭建与运行的过程中，线路供应还容易受自然气候与工作环境的影响，如大风天气的频繁出现，容易导致绝缘瓷瓶碎裂、歪斜，进而出现供电线路跳闸或短路等供电故障和安全隐患。

（3）生产负荷供电方式的改进。通常来讲，我国矿山企业在井下生产设备供电方式上主要采用的是单回路供电，虽然能够确保供电线路拥有足够的负荷，然而却容易受供电故障、线路问题的影响。因此在机电设备供电方式改进的过程中，我们有必要将传统的单回路供电改进为双回路或双电源供电。譬如将变电站的供电线路改为两趟线路的“双回路”或“双电源”供电，一条线路从A变电站供电，另一条线路则由B变电站供电，两条线路在通过中转后，直接衔接到矿山区位，以此实现双线路供电的目标。然而在线路搭建或铺设的过程中，需要以架空线路供电为主，所采用的线缆应为LGJ-150铝绞线。

（4）采掘设备供电方式改进。我国井下峒室所采用的高压系统电压普遍以6KV为主，需要在机电设备供电方式改进的过程中，将其改进为“中性点不接地”的运行形式。而在低压系统改进上，则需要将380v的低压系统转变为适合井上作业的TN-C-S或TN-S接地系统。在此过程中，企业并不需要从井下引出IT系统，能够更好地简化作业环境或流程。根据现场情况与供电要求，我们还需要对采场配电及供电系统进行如下的改进和优化：①将传统单回路或单电源供电转变为双回路或双电源供电，以此为矿山通风、排水、压气等机电设备的稳定运行，提供电能支持；②将专供露天采场的“开闭变电站”中的，馈线柜改进为电源柜，并将传统的间接供电改进为直接供电；③改进开闭所的电网布置，将传统的并列运行转变为分列运行；④增设进出线“接地系统”，以此预防雷击对电源系统的影响；⑤改进开闭所与变电站所有线路或高压柜的系统名称；⑥改进电端电流，效验配电柜整定值。

4 改进效果分析

首先，将同杆架设的井下和露天开采设备所用的供电线路，改进为专供井下作业的双回路供电线路，能够满足井下开采对供电负荷的生产要求。由于在供电方式改进和优化的过程中，双电路和双电源是以上一级的变电站所引出的线路为主，因此符合我国相关的供电标准和要求。其次，将井下开采设备的单回路改进为双回路，能够极大地降低线路供电问题或故障对井下开采作业的影响，提高设备运转的连续性和稳定性。再次，通过将并列供电改进为分列供电，能够切实提高设备供电的效率和质量，减少故障撤离的频率，保障井下作业的安全性和有效性。最后是井下峒室和露天采场供电线路的优化与重组，可以极大地降低干线停电频率，提升牙轮转机、挖掘机、电铲等机电设备的运转效率。特别在负荷改进的背景下，企业不仅能够切实减少电能损耗几率，还能确保各大机电设备获得充足的负荷支持，提高设备运转的性能，降低相关供电事故的发生频率。

5 结语

改进并优化矿山机电设备供电方式，能够降低井下峒室和露天采场供电线路隐患所造成的安全生产与供电事故问题，确保矿山排水设备、通风设备、气压设备的稳定运行，提升了矿山机电设备的稳定性和可靠性。而在供电方式改进的过程中，本文以并列、分列供电方式改进为抓手，以开采、掘进、生产等机电设备的供电方式改进为主，层层推进地探究矿山机电设备供电方式改进的策略和方法，为我国相关企业和机构，改进机电设备供电方式，提供依据和借鉴。