礦山供配電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王憲強(qiáng)

【摘 要】礦山的供配電系統(tǒng)是一項(xiàng)既專業(yè)又復(fù)雜的自動(dòng)化工程，在現(xiàn)實(shí)工作中不僅要做到技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，又要達(dá)到節(jié)約能源的效果。本文通過對礦山的供配電系統(tǒng)上的分析和研究，以及對目前我國礦山供配電模式的論述，結(jié)合礦山實(shí)際情況就減少礦山用電量，降低運(yùn)營成本，提出切實(shí)可行的操作方法為我國能源的節(jié)約事業(yè)做出一定的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】礦山 供配電 電能

電能在現(xiàn)代工業(yè)中起著舉足輕重的作用，電能既能夠由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，有能夠轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，這樣的特點(diǎn)有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化。因此，做好礦山供電工作對發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。在礦山企業(yè)中，電能雖然應(yīng)用比較的廣泛，但是在供配電的設(shè)計(jì)上還需要有一定的優(yōu)化，做好礦山企業(yè)的供電工作，對于節(jié)約資源，支援國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重大的作用。礦山企業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用不言而喻，礦山企業(yè)對供電的主要要求是供電的不間斷和可靠，及時(shí)在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，也必須保證不間斷的使用，在此基礎(chǔ)上還需要保證人身安全和設(shè)備不受損害。

1 我國礦山供配電系統(tǒng)現(xiàn)況

1.1地面供電系統(tǒng)

我國礦上目前的供電系統(tǒng)一般包括地面變電所和高、低壓配電網(wǎng)兩種。地面變電所是有兩路電源進(jìn)線，任何一路因?yàn)楣收贤Ｖ构╇姇r(shí)，則另一回路仍然能夠肩負(fù)起全部的供電任務(wù)。進(jìn)線的電壓為35KV和6KV，較大型的礦山也有110KV的情況。變電所里面設(shè)置變壓器為兩臺(tái)以上，以確保在一臺(tái)停止運(yùn)行的時(shí)候，另一臺(tái)也能保證安全生產(chǎn)的要求。在高壓的情況下則采用橋式接線的方式，用來保證提升機(jī)等設(shè)備的供電。

1.2井下供電系統(tǒng)

井下供電系統(tǒng)包括采區(qū)變電所、中央變電所、工作配電和高低壓電纜網(wǎng)。井下中央變電所是由兩回路或者高壓電纜的供電。與地面供電系統(tǒng)一樣，任意的一路停止供電時(shí)，其他的回路都能擔(dān)負(fù)起全部的供電任務(wù)。中央變電所一般的設(shè)置位置是井底附近屋子內(nèi)，經(jīng)過高壓配電箱，經(jīng)由降壓變壓器供應(yīng)車場古今的動(dòng)力。

隨著礦山生產(chǎn)集中化和機(jī)械化的發(fā)展，采區(qū)設(shè)備容量大幅度增大，工作供電的電壓不斷的提高。在60年代和70年代的初期，各主要礦山企業(yè)也致力于發(fā)展配電系統(tǒng)的優(yōu)化。

2 礦山配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在礦山配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。礦山供電設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中最為重要的組成部分。礦山企業(yè)供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事供電工作的人員，必須要了解和掌握礦山供電的有點(diǎn)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。

2.1遵守規(guī)程，執(zhí)行政策

必須準(zhǔn)守國家有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

2.2安全可靠，先進(jìn)合理

應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的系統(tǒng)。

2.3近期為主，考慮發(fā)展

應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮到以后擴(kuò)建的可能性。

3 礦山供配電系統(tǒng)的接線方法

3.1無備用系統(tǒng)接線

礦山采用無備用系統(tǒng)的接線方法一般都是看中其運(yùn)行方便，接線簡單的特點(diǎn)，但是在這樣的優(yōu)勢下，也有著不可避免的缺點(diǎn)，最大的表現(xiàn)便是供電系統(tǒng)的可靠性差。所以這種接線主要用于對三級(jí)負(fù)荷和一部分次變的二級(jí)負(fù)荷供電。無備用接線與放射式接線相結(jié)合有點(diǎn)的體現(xiàn)便更為明顯，供電線路獨(dú)立，線路故障相互之間幾乎沒有任何的影響，這樣便實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的操作，停電的幾率大大降低。 串聯(lián)型干線式接線因干線的進(jìn)出側(cè)都是安裝著隔離的開關(guān)，若是事故發(fā)生時(shí)，可以在找到故障點(diǎn)后，拉開相應(yīng)的隔離開關(guān)后繼續(xù)供電，這樣便縮小的停電的范圍。干線式接線的目的是為了有選擇性切除線路中的故障，需要斷路器和繼電保護(hù)裝置，延長了保護(hù)時(shí)間。

3.2有備用系統(tǒng)的接線

有備用系統(tǒng)的接線方式有雙回路放射式、雙回路干線式，環(huán)式和兩端供電四中類型。以上四種類型的主要優(yōu)點(diǎn)是供電的可靠性比較高，在正常使用的狀況下，電壓的質(zhì)量比較好，但是在其這么大的優(yōu)勢下也存在著一些不可避免的致命缺點(diǎn)，那便是，有備用系統(tǒng)接線的設(shè)備較多，一次性投資和后期投資的資金投入量較大。

雙回路供電這種供電方式，線路總長度較長，電源出線回路數(shù)和使用開關(guān)設(shè)備多，投資大，若符合不大，便會(huì)造成有色金屬的浪費(fèi)。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)雙回路同時(shí)工作時(shí)，可以減少線路上不必要的資源型浪費(fèi)，比如功率性損失和電壓的損失。通過優(yōu)缺點(diǎn)的論述可以看出，這種接線方式比較適合負(fù)荷大或者需要單獨(dú)供電的礦上供電系統(tǒng)。

環(huán)式接線系統(tǒng)，因?yàn)槠涓骶€路的途徑不同，不容易同時(shí)發(fā)生故障，可靠性較好也比較的靈活，但是能應(yīng)用到目前礦上企業(yè)中的還不是很多，其主要的原因是故障時(shí)供電的線路比較長，在線路中無謂的資源損失更是大，特別是在靠近電源附近的故障時(shí)。所以這種系統(tǒng)適用于負(fù)荷容量相差不大，所處的位置距離電源比較遠(yuǎn)且彼此都比較近的情況。

4.目前礦山供配電存在的問題

4.1用電的設(shè)計(jì)安裝不符合規(guī)范

（1）老舊的設(shè)計(jì)類型。目前在部分礦山的供電系統(tǒng)中，采用的是中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)進(jìn)行供電，這主要存在在一些比較老舊的礦山中。在原供電系統(tǒng)拆除情況下所采用的供電系統(tǒng)，還有一些礦山是在建礦山的初期對地理環(huán)境不了解而直接設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。

（2）井下接地網(wǎng)不規(guī)范。目前很多的礦山都存在著地網(wǎng)不規(guī)范的情況，而這個(gè)情況經(jīng)常跟電阻較大，設(shè)計(jì)不符合要求等多種因素結(jié)合在一起，這樣會(huì)造成對井下設(shè)備直接造成影響，威脅到工作人員的生命安全。

（3）井下配電中心地點(diǎn)不合理。井下配電中心的選址應(yīng)考慮多種因素，而目前的礦山經(jīng)常顧此失彼，最大的隱患便是對水汽的特點(diǎn)考慮不周，所以在使用的過程中會(huì)發(fā)生配電中心存在著大量的水汽的凝結(jié)，使開關(guān)設(shè)備絕緣情況下降，絕緣開關(guān)容易發(fā)生燒毀、漏電等危險(xiǎn)情況。

4.2礦山供配電系統(tǒng)的人力資源問題有待妥善解決

很多礦山的工作人員在長期的工作中已經(jīng)形成了固定的思維模式，對安全用電沒有明顯的意識(shí)，這樣在工作期間就會(huì)對電氣線路、設(shè)施的安裝等多種情況不會(huì)進(jìn)行多方面的考慮，更不會(huì)制定完善的安全用電措施來保證礦山中工作人員的安全。與此同時(shí)，由于礦山工作環(huán)境等多方面原因，人員的流動(dòng)性也較大，尤其是在專業(yè)技術(shù)人員和管理人員上存在著較大缺口。工作人員數(shù)量上的缺失，綜合素質(zhì)的底下會(huì)導(dǎo)致礦山的用電技術(shù)和管理都處于停滯不前的局面，從供配電的角度來考慮都留下了較大的隱患。

5 供配電解決措施

5.1科學(xué)的進(jìn)行用電設(shè)計(jì)

（1）合理選擇電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的額定電壓都是固定的，而大多數(shù)礦區(qū)總降壓變電站采用的是110KV與35KV供電，井下高壓供電則采用10KV。由于井下供電距離較長，低壓易采用690V供電。因此選擇合適的電氣設(shè)備對于礦山的安全運(yùn)行非常重要。一般情況下，井下電氣設(shè)備需要選擇礦用安全型，具備防潮功能。

（2）對老舊設(shè)計(jì)改造。礦山的配電系統(tǒng)多是多年前建成的，在最初的設(shè)計(jì)中，井下接地網(wǎng)、配電中心地點(diǎn)的設(shè)置可能存在一些，不僅不能滿足當(dāng)前的工作需求，還容易出現(xiàn)安全隱患。因此，對于老舊的設(shè)計(jì)，有必要進(jìn)行科學(xué)改造。

（3）做好安全設(shè)計(jì)。為了保證工作人員的人身安全，延長設(shè)備的使用壽命，在配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)做好安全設(shè)計(jì)。變電器二次的總開關(guān)要有電流和漏電保護(hù)；各分路的配電開關(guān)和配電點(diǎn)的進(jìn)線開關(guān)都要有過電流保護(hù)；電氣設(shè)備需要短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)；架空線路還需要配置避雷器。

5.2強(qiáng)化礦山供配電系統(tǒng)的人力資源管理

（1）礦山企業(yè)應(yīng)該從“以人為本、人性化管理”的角度出發(fā)，正確認(rèn)識(shí)礦山供配電安全的重要性，從制度上保證安全用電用作的穩(wěn)定型展開。在硬件技術(shù)上提高的同時(shí)在人員操作的軟件上也應(yīng)該配合著一起提高。礦山供配電的設(shè)計(jì)者和執(zhí)行者應(yīng)該堅(jiān)決克服碰運(yùn)氣，違章指揮，違章設(shè)計(jì)和安裝，或者是漠視不安全的思想，必要的投資和監(jiān)督到具體落實(shí)的環(huán)節(jié)。

（2）從管理的角度出發(fā)應(yīng)該建立較為嚴(yán)密的監(jiān)督制度，這種監(jiān)督制度應(yīng)于供配電系統(tǒng)相互對應(yīng)，在保證工作人員人生安全的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該保護(hù)供電設(shè)備的安全運(yùn)行。

5.3優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)

電網(wǎng)優(yōu)化首先要進(jìn)行的就是對供電系統(tǒng)的優(yōu)化，對變壓器進(jìn)行合理的配置，并相應(yīng)的減少安裝臺(tái)數(shù)，從而幫助變電器能夠達(dá)到負(fù)荷中心。對負(fù)荷進(jìn)行合理的配置，并根據(jù)負(fù)荷的集中點(diǎn)對電容自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置進(jìn)行安裝，從而保證局網(wǎng)功率因數(shù)的提升。安裝一個(gè)距離生活區(qū)較遠(yuǎn)的電容補(bǔ)充裝置，并對供電線路進(jìn)行優(yōu)化，增大導(dǎo)線的截面，進(jìn)一步對電力設(shè)施裝置進(jìn)行優(yōu)化。

6 結(jié)語

隨著礦山行業(yè)的快速發(fā)展，礦山企業(yè)應(yīng)在安全生產(chǎn)活動(dòng)中堅(jiān)持以人為本的原則，以高度的責(zé)任心認(rèn)識(shí)到礦山安全的重要性，從實(shí)際中加強(qiáng)對礦山內(nèi)部供配電人員的職業(yè)技能的提升。當(dāng)然在工作人員能力的提升基礎(chǔ)上，采取合理的供配電系統(tǒng)措施對礦山系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以取得有效節(jié)能降低消耗的效果，不僅能夠給礦山供配電系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)有效資源的高效利用，最大限度地減少系統(tǒng)運(yùn)行過程中對環(huán)境的影響，從而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)可持續(xù)的發(fā)展。

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