礦山供配電系統的優化設計

胡秋實

摘 要：文章通過對礦山電氣供配電系統的優化設計與設備型號的詳細分析，結合礦山實際情況就減少礦山的用電量，降低運營成本進行了研究和分析，為進一步提升礦山企業的核心競爭力，為礦山企業能夠健康持續發展提供了依據。

關鍵詞：礦山供電；供電系統；優化設計

礦山企業在國民經濟建設中起著重要作用，是電能的重要用戶。隨著生產的迅速發展，機械化和自動化水平不斷提高，礦山企業對供電的要求也就更加嚴格。特別是深井井下作業，工作面不斷移動，生產環境非常復雜，因此對供電的要求更高。礦山企業供電中斷，不僅會造成減產，而且有可能引起人身事故，甚至可能毀壞礦井。因此，礦山企業對供電的最重要求是供電的可靠和不間斷，即使在電力系統發生故障的情況下，也必須保證不間斷供電，至少也得供應一部分電能以保證人身安全和設備不受

損壞。

1.礦井供電系統分析

大、中型礦井的供電電源多取自110kv或35～60kv的電力網經兩回架空線路迭到礦井總降壓站。比如一次電壓為35～60kv兩臺主變壓器的內橋式接線的典型變電所主接線，其斷路器外側設兩組隔離開關組成跨條（KT），上面接有35～60/0.4kv的所用變壓器，供變電所直流操作電源等用。在一次側進行計量的變電所，進線和母線應設準確等級符合要求的電流互感器（LH）和電壓互感器（YH）。為了防止雷電波的侵襲，母線和架空進線處接避雷器，主突壓器二次6kv側多采用單母線分段，用成套配電裝置配電。礦井一、二級負荷如通風機，主、副井提升機等由接在不同母線上的雙回路供電，以保證可靠性。

2.礦山供電系統的接線方法

按網絡接線布置方式可分為放射式、干線式、環式及兩端供電式等接線系統。按其網絡接線運行方式可分為開式和閉式接線系統。按對負荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線

系統。

2.1無備用系統接線

無備用系統接線簡單，運行方便，易于發現故障；缺點是供電可靠性差。所以這種接線主要用于對三級負荷和一部分次變的二級負荷供電。放射式接線的主要優點是供電線路獨立，線路故障互不影響，易于實現自動化，停電機會少，繼電保護簡單且易于整定，保護動作時間短，缺點是電源出線回路較多，設備和投資也多。干線式接線的主要優點是線路總長度較短，造價較低，可節約有色金屬；由于最大負荷一般不同時出現，系統中的電壓波動和電能損失較小；電源出線回路數少，可節省設備。缺點是前段線路公用，增多了故障停電的可能性。串聯型干線式接線因干線的進出側均安裝隔離開關，當發生事故時，可在找到故障點后，拉開相應的隔離開關繼續供電，從而縮小停電范圍。干線式接線為了有選擇性地切除線路故障，各段需設斷路器和繼電保護裝置，使投資增加，而且保護整定時間增長，延長了故障的存在時間，增加了電氣設備故障時的負擔。以上接線方式的優缺點，根據系統具體條件而有所不同。在確定供電系統接線方案時，主要取決于起主導作用的優缺點。

2.2有備用系統的接線

有備用系統的接線方式有雙回路放射式，雙回路干線式，環式和兩端供電式等。它們的主要優點是供電可靠性高，正常時供電電壓質量好，但是設備多，投資大。雙回路供電這種供電方式，線路總長度長，電源出線回路數和使用開關設備多，投資大，如果負荷不大，常會造成有色金屬的浪費。優點是當雙回路同時工作時，可減少線路上的功率損失和電壓損失。這種接線適用于負荷大或單獨供電的重要用戶。對于容量大，而且特別重要的用戶，可采用母線用斷路器分段接線，從而可以實現自動切換，以提高供電的可靠性。環式接線系統所用設備少，各線路途徑不同，不易同時發生故障，故可靠性較高且運行靈活。因負荷由兩條線路負擔，故負荷波動時電壓比較穩定。缺點是故障時供電線路較長。電壓損失大（特別是靠近電源附近段故障時）。因環式線路的導線截面應按故障情況下能擔負環網全部負荷考慮，所以有色金屬消耗量增加，兩個負荷大小相差越懸殊，其消耗就越大。故這種系統適于負荷容量相差不大，所處地點離電源都較遠，而彼此又較近的情況。環式接線平常可以開環運行（或稱聯絡式），也可以閉環運行。但閉環運行繼電保護較復雜，因此一般采用開環式運行方式。兩端供電式網絡和環式只有大致相同的特點，比較經濟，但必須具有兩個以上獨立電源且與各負荷點的相對位置合適。在礦山供電系統中，有備用系統接線一般多采用雙回路放射式或環式接線。

3.供配電改造方案的優化

3.1采用兩路電源供電

利用尾礦泵房低壓配電室備用的進線柜，從中礦濃縮低配室引一路0.4kV電源至此配電柜，原有的尾礦泵房受電方式不變，這樣，尾礦泵房受電變為兩路電源，當篩分供電出現斷電故障時，可及時通過人工切換到另一路供電，來確保尾礦輸送的生產。而過濾廠房低配室由于只有一個進線柜，沒有備用進線柜，要保證兩路電源供電使生產不受影響，只能從主廠房低配再引一路0.4kV電源到過濾廠房進線柜，并加裝一套雙電源自動投切裝置。這種方案優點：改造后不因篩分故障供電影響，可保證生產連續；缺點：工程投資費用較大。

3.2采用一路電源供電

利用選礦廠計劃停產時間，一是將原篩分高配室供尾礦泵房10kV電源改由主廠房高配室的同等配置高壓柜供電；二是將原來篩分廠房高壓配電供給過濾廠房的10kV電源改由主廠房高配室高壓柜供電。這種方案優點：時間最短，所需工程費用最低，材料最省，完全能滿足生產工藝要求，也符合礦山安全生產標準；缺點：需要選礦廠利用停產改造。

4.結束語

根據選礦廠生產作業各工序的分工特點，第一方案雖然是兩路供電，但是當采用篩分高配供電發生故障時，需要人工切換操作到另一路供電，其間的時間差存在著對生產作業工序連續的一定影響，不但增加了設備投資，同時也增加了電氣故障點，造成設備維護維修工作量增加，生產成本費用高。第二方案簡單可靠，能滿足選礦廠安全生產和工藝流程作業要求。通過以上分析比較，采用第二種方案經濟合理，穩定可靠，能實現選礦廠安全生產的連續性。

參考文獻：

[1]張揚，淺談大型礦山電氣節能措施[J]，科技與企業，2013

[2]李大鵬，黑色金屬礦山企業電力設計[J]，企業文化，2014