淺談中小有色金屬礦山礦井供電系統的設計和實踐

摘要：供電系統運行的穩定與安全是保證礦山礦井安全生產的重要前提。本文以中小有色金屬礦山礦井供電系統為研究對象，在實際問題研究與分析的基礎上，進行礦山礦井供電系統優化設計，并基于設計規劃進行多采區供電系統設計的實踐，用以降低電力系統電能損耗的同時，提升供電質量與安全，保證供電系統運行穩定與安全。

關鍵詞：有色金屬；礦山礦井供電系統；供電系統設計

以鉛鋅礦為主要構成要素的有色金屬礦山，其地質環境相對穩定，礦井開采區域可燃性介質相對較少。與此同時，中小有色金屬礦山礦井下的電力設備負荷等級多屬于一、二級范疇，側重于服務運輸、裝載、照明、通風等設備的運行。因此，關于中小有色金屬礦山礦井供電系統的設計，需結合實際生產情況與要求進行有針對性的優化設計與實踐，用以保證供電系統運行的科學性、安全性與可靠性。鑒于此，本文結合實際案例就中小有色金屬礦山礦井供電系統的設計與實踐進行了如下分析。

1 工程概述

本文工程項目為某礦業有限責任公司鉛鋅礦礦井供電系統改造項目。礦山礦井裝備綜采、綜挖工作面已經實現全面機械化作業。礦山礦井供電系統采用典型的“中央變電所—地面變電所—采區變電所”供電方式進行供電。礦山高壓線路達到40條以上，桿塔約為1000基。隨著礦山礦井生產技術與條件的不斷完善，為滿足礦山礦井生產要求，保證供電系統運行安全與穩定，促進供電系統優化發展成為企業與相關工作人員研究的重點。

2 設計思路與方案

供電系統設計過程中，為保證供電系統建設的科學性與運行的安全性，依據《有色金屬礦井供電系統設計規范》中的相關要求，采用中性點不接地系統進行電網中性點設計；采用“發射式+干式”法進行輸送點結線設計；采用電力設備資源集中化管理法進行設備運維管理與布置[1]。與此同時，依據礦山礦井實際需求，在進行設備資源設置過程中，需保證設備空間分布的均勻性、集中性，電能輸送電壓保持在±5%V，電源頻率保持在±2.5%波動。由于本文研究的礦山礦井的井下負荷相對較大，開采深度達到了200米以下，因此供電系統采用高壓供電形式進行井下供電，即在井筒敷設高壓電纜，在采取地表出建立配電占并向采取變電所敷設高壓線路，進行采取供電。此外，整個供電系統大致分為電源系統、高壓輸送電系統、開關系統、中央變電所系統、無功補償系統、采區配電系統等子系統。為保證系統在各生產環境中運行的穩定與安全，將在礦山礦區盡力計算機監管系統，實現對供電系統、電力設備、相關電氣參數等動態監管。并在電纜網絡體系中配置事故預警裝置，用以實現對礦山礦井電纜的安全監管。

3 供電系統設計實踐

本文主要針對礦山礦井井下供電系統設計的實踐進行分析，從電力變壓器、電氣設備、無功率補償入手，提升供電系統設計科學性、安全性、可靠性。

3.1 電力變壓器的科學選擇

在供電系統設計過程中，關于電力變壓器的科學選擇已經成為保證供電系統安全運行的重要因素。基于此，我們在進行電力變壓器選擇時，需保證變壓器容量、繞組連接參數以及電壓等級與供電系統設計要求統一。在此基礎上，建議選擇中性點不接地有色金屬礦用專用變壓器。

3.2 電力設備的選擇

電力設備作為供電系統構成的重要載體，其選擇的科學與合理直接影響供電系統質量與安全。通常情況下，中小有色金屬礦山礦金供電系統主要由高壓斷路、互感器、低壓開關、隔離開關等電力設備共同組成[2]。對此，可根據實際情況，包括電力設備配置地點、設備運行環境、配置方式等，進行設備型式的確定。其次，依據系統運行要求以及正常工作方式進行設備額定參數的確定。并在此基礎上，以質量、經濟、安全為基本原則進行設備選擇。此外，在電力設備選擇過程中應注重開關設備的有效校正，以及電力設備短路的檢測，保證設備性能與供電系統設備要求的滿足，提升設備品質。

3.3 無功補償自動化

為保證供電系統對礦山礦井生產過程中最大生產負荷要求的滿足，實現供電設備利用率的有效提升，需進行無功補償設計與實踐。對此，根據實際情況，可選用新型號的無功綜合自動調節補償裝置，進行300kvar與800kvar與1000kvar的分組補償。用以將電網功率因素提升至0.95以上，并保證工程成本的有效控制，實現供電系統的綠色設計與實踐[3]。

3.4 變電所主結線設計

在中小有色金屬礦山礦金電力系統設計與實踐過程中，變電所主結線方式的科學選擇對整個供電系統運行安全與可靠存在重要的影響作用。基于此，在堅持經濟性、簡單性、靈活性、可操作性、易維修性等原則的基礎上，進行一次、二次結線。如采用橋式結線法實現電力變壓器與受電線路之間的聯結；采用單母線結線法實現電力變壓器二次側相聯結。

4 供電系統設計經濟技術評價

實踐證明，該供電系統的設計具備安全性，其中中性點不接地設計保證了電網運行的安全，專用變壓器的選用，提升了照明系統運行的安全性。與此同時，“發射式+干式”結線法的應用，避免了設備（子系統）關聯故障的發生，提升了系統運行的穩定性與可靠性，設備質量的檢驗與安全監測系統的布設，提升了供電系統設計科學水平，保證了供電系統管理質量。無功率補償裝置的科學布設，實現了電能資源的高效應用。

5 結論

總而言之，供電系統在礦山礦井運行中具有重要地位，可以說礦山礦井運行運行的穩定與安全在一定程度上直接受供電系統安全運行的影響。因此，在當今高度重視礦山礦井安全生產的環境下，加強礦山礦井供電系統設計，提升供電系統科學性、運行有效性與安全至關重要。本文旨在通過對中小有色金屬礦山礦井供電系統設計與實踐的研究，為現代礦產企業的優化發展提供有益參考。

參考文獻：

[1]李東海.煤礦供電系統設計技術要點探析[J].內蒙古煤炭經濟，2016，（13）：3334.

[2]許哲文.關于礦山電力供電系統的新技術實踐研究[J].硅谷，2014，7（22）：132+129.

[3]聶榮華.礦山供電系統中動態無功補償裝置的設計應用[J].礦山機械，2014，42（05）：140142.

作者簡介：尤鵬（1993），男，蒙古族，內蒙古額爾古納市人，大專，機電助理工程師。