論如何提高露天煤礦供電系統(tǒng)的可靠性

柳東

（國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦供電隊(duì)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

露天煤礦生產(chǎn)條件及坑下工作環(huán)境復(fù)雜，制約煤礦供電可靠性的因素較多，因此，提高供電可靠性一直是煤礦供電管理的重要目標(biāo)。加強(qiáng)供電設(shè)備管理，煤礦各級供電專業(yè)技術(shù)、管理人員還需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新和完善各種管理方法及措施，縮短供電線路距離，合理分配供電負(fù)荷，確保設(shè)備檢修維護(hù)質(zhì)量，減少生產(chǎn)設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)設(shè)備工作效率。

一、供電系統(tǒng)的可靠性

供電系統(tǒng)的可靠性是指供電系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對相關(guān)煤礦設(shè)備進(jìn)行連續(xù)、不間斷的供電。若供電系統(tǒng)在煤礦設(shè)備運(yùn)行中突然斷電，相關(guān)機(jī)電設(shè)備就會出現(xiàn)故障甚至損壞。因此，要保證供電系統(tǒng)正常運(yùn)作，保證其能源源不斷地為相關(guān)設(shè)備輸送電，可在實(shí)際工作中準(zhǔn)備兩回電源線路。為使其安全可靠運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)，在礦井兩回電源線上不可分接別的負(fù)荷。

二、露天煤礦對供電系統(tǒng)可靠性的基本要求

供電可靠性是露天礦生產(chǎn)設(shè)備的主要?jiǎng)恿ΡＵ?，供電系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到露天煤礦生產(chǎn)設(shè)備的效率和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，也反映了一個(gè)供電單位的技術(shù)、管理水平。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》和《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》標(biāo)準(zhǔn)，露天采礦現(xiàn)場的架空供電線路不得少于兩回路。兩回路供電線路，每回路供電能力不小于總負(fù)荷的70%。采用三回路供電線路時(shí)，每回路供電能力不小于總負(fù)荷的50%。采礦場供電線路宜采用沿采場邊緣架設(shè)的環(huán)形或半環(huán)形固定式、干線式或放射式供電線路。高壓電力網(wǎng)的配電電壓應(yīng)為6kV 或10kV。35kV 及以上供電電壓偏差不得超過額定電壓的±5%。10kV 及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

三、露天煤礦供電系統(tǒng)可靠性意義

首先，煤礦供電系統(tǒng)的可靠性能有效避免事故及故障的發(fā)生，這對保證工作人員及人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有至關(guān)重要的意義；其次，煤礦供電設(shè)備系統(tǒng)的可靠性能降低供電設(shè)備維修費(fèi)用，且降低供電設(shè)備的維修周期，促使煤礦生產(chǎn)能更為順利地進(jìn)行，這從很大程度上提升了煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，無論從安全性角度出發(fā)，還是從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，露天煤礦供電系統(tǒng)可靠性對煤礦企業(yè)來說，都是能保證安全生產(chǎn)最為可靠的有效途徑，也是當(dāng)前露天煤礦生產(chǎn)的先決條件。

四、露天煤礦供電系統(tǒng)供電可靠性降低原因

（一）降低原因

通過對某露天煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行情況的分析，可知導(dǎo)致供電可靠性降低的原因主要是架空線路、供電線路等因素。

1.架空線路影響。某露天煤礦架空線路設(shè)計(jì)時(shí)，主要以南北空間為設(shè)計(jì)目標(biāo)，以減少對煤礦內(nèi)部空間的影響。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于露天煤礦外排不合理、內(nèi)排不充分等不利因素，為了滿足露天煤礦的開采需求，需拆除已建的北部架空線路。隨著露天煤礦開采程度的擴(kuò)大，對南部架空線路進(jìn)行二次設(shè)計(jì)與規(guī)劃，并在限定時(shí)間內(nèi)完成更換工作，拆除之前不合理部分，為保證架空線路的合理性，采用電桿回撤法。然而，隨著露天煤礦的不斷開采，設(shè)置的電桿也在不斷移動(dòng)，施工項(xiàng)目所需工期短，施工工藝簡單，所以能有效保證架空線路的正常運(yùn)行。由于露天煤礦區(qū)域大，因而開采的礦坑范圍大。在開采過程中，轉(zhuǎn)向情況頻繁，鋪設(shè)的供電系統(tǒng)線路大多集中在煤礦西南部，所需供電設(shè)備轉(zhuǎn)移到北部區(qū)域，此時(shí)開采設(shè)備將受到供電影響，導(dǎo)致部分架空線路供電壓力增大，超負(fù)荷工作問題嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)電擊穿嚴(yán)重，降低了露天煤礦供電系統(tǒng)的可靠性，人而影響露天煤礦的開采效率及質(zhì)量。

2.供電線路的影響。通常，在露天煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行前，需檢查線路敷設(shè)的合理性，才能進(jìn)行供電操作。由于露天煤礦礦坑情況復(fù)雜，在敷設(shè)電纜時(shí)往往需埋地、轉(zhuǎn)向、繞圈等，若無合理的敷設(shè)方案，整個(gè)露天煤礦的各種線路會相互交叉、跨越等。露天煤礦在開采過程中，所需穿采設(shè)備還需頻繁移動(dòng)，因此連接線路也需移動(dòng)。在這個(gè)過程中，會對線路造成不同程度的磨損，降低線路使用壽命，若未采取相應(yīng)的保護(hù)措施，將為后期的礦坑生產(chǎn)埋下安全隱患，降低露天煤礦供電系統(tǒng)的可靠性。另外，供電系統(tǒng)中需鋪設(shè)大量的線路，因此所選擇的線路類型及質(zhì)量成為影響供電質(zhì)量的重要因素，制約了露天煤礦供電系統(tǒng)的可靠性。

（二）供電線路可靠性

1.線路故障。在露天煤礦供電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，由于需要鋪設(shè)大量線路，線路故障時(shí)有發(fā)生。企業(yè)應(yīng)做好線路故障分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，以此提高露天煤礦供電系統(tǒng)的可靠性。通過對以往線路故障數(shù)據(jù)的分析可看出，當(dāng)前露天煤礦線路故障主要包括線路質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，長時(shí)間導(dǎo)電中的接地或短路問題；線路敷設(shè)區(qū)域無安全提示，導(dǎo)致待連接區(qū)存在水源，出現(xiàn)短路問題；由于線路敷設(shè)在露天煤礦，會有大型運(yùn)輸車輛經(jīng)過，因此，在長時(shí)間的碾壓下，會造成線路的嚴(yán)重?fù)p耗和偏移，造成線路的兩相接地或單相等問題。

2.供電距離。在分析影響露天煤礦供電系統(tǒng)可靠性原因時(shí)，工作人員最易忽略供電距離因素。露天煤礦供電系統(tǒng)線路走線設(shè)計(jì)時(shí)，往往根據(jù)前期勘察及工作人員的敷設(shè)經(jīng)驗(yàn)，制定供電距離。然而，這種線路方案的制定可能會導(dǎo)致線路鋪設(shè)過程中的多次作業(yè)，導(dǎo)致不同電壓下的穿采設(shè)備出現(xiàn)斷續(xù)工作情況。例如，當(dāng)電壓超過工作值時(shí)，穿采設(shè)備工作，當(dāng)電壓低于工作值時(shí)，設(shè)備不能正常工作，降低了露天煤礦的生產(chǎn)效率及質(zhì)量。在某露天煤礦中，使用的某系列電鏟所需的啟動(dòng)電流較大，會在內(nèi)部線路上產(chǎn)生較大的電壓差，在實(shí)際工作中，多次出現(xiàn)白天電壓達(dá)標(biāo)時(shí)工作，晚上電壓低時(shí)不工作情況，嚴(yán)重降低了生產(chǎn)設(shè)備的工作效率。針對這一情況，設(shè)計(jì)人員對供電線路進(jìn)行分析，優(yōu)化供電距離。結(jié)合監(jiān)測系統(tǒng)提供的不同時(shí)刻電壓值變化數(shù)據(jù)，可知移動(dòng)變電站的供能電壓值在白天7:00到下午3:00 處于一個(gè)高點(diǎn)，從晚上7:00到凌晨1:00、3:00、5:30，供能電壓值處于低點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算，最大日平均電壓波動(dòng)差為1kV。結(jié)合架空線路經(jīng)移動(dòng)變電站的傳輸效率、時(shí)間、距離，根據(jù)電能傳輸公式可知，該電鏟產(chǎn)生的電壓降為0.354kV，設(shè)備所需工作電壓為5.48kV。當(dāng)提供的電壓波動(dòng)值在±5%以內(nèi)時(shí)，電鏟設(shè)備能穩(wěn)定運(yùn)行。通過分析線損公式，結(jié)合設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的最低電壓及移動(dòng)變電站提供的最低電壓值，將其引入公式中，得出合理的供電距離，以提高露天煤礦供電線路的可靠性。

（三）供電系統(tǒng)可靠性對策

1.加強(qiáng)管理，減少線路故障。通過對以往線路故障問題的分析可知，要解決線路故障問題，企業(yè)需加強(qiáng)管理，保證供電線路敷設(shè)的合理性及科學(xué)性。在實(shí)際應(yīng)用中，敷設(shè)電纜時(shí)要完善員工的對接工藝，嚴(yán)格按安裝方案操作；加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的監(jiān)督管理，確保施工作業(yè)中電纜隨意扯、安裝磨損、車輛碾壓等安裝流程的合理性；所選電纜的質(zhì)量、型號不合格情況，如電纜接頭處有裂紋、褶皺、重疊等，企業(yè)應(yīng)建立專項(xiàng)采購制度，明確采購標(biāo)準(zhǔn)，確保采購線路質(zhì)量達(dá)到鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。材料進(jìn)場前，還應(yīng)對電纜質(zhì)量進(jìn)行抽樣檢查，不合格的電纜進(jìn)行更換；露天煤礦地質(zhì)中一般會有酸性土壤，會侵蝕電路，長期使用會積累熱量，加速損耗，敷設(shè)前必須全面勘察敷設(shè)環(huán)境，結(jié)合勘察數(shù)據(jù)制定合理的敷設(shè)方案，并采取科學(xué)的保護(hù)措施。通過創(chuàng)新管理技術(shù)，降低線路故障概率，以提高露天煤礦開采安全性。

2.合理規(guī)劃配電線路。由于電纜敷設(shè)距離遠(yuǎn)，種類多，在敷設(shè)前必須對配電線路進(jìn)行合理規(guī)劃。在配電線路的實(shí)際規(guī)劃中，在保證供電質(zhì)量的前提下，盡量縮短線路距離和降低線損。此外，露天煤礦供電系統(tǒng)產(chǎn)生的電網(wǎng)波動(dòng)也會影響到大型煤礦設(shè)備，針對這種情況，應(yīng)采取增加電纜寬度措施，以保證電壓傳輸?shù)姆€(wěn)定性和煤礦大型設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.定期檢查。在露天煤礦開采中，由于使用的設(shè)備種類繁多，需要一個(gè)性能強(qiáng)大的供電系統(tǒng)來保證供電的穩(wěn)定性。因此，每年還必須對供電系統(tǒng)進(jìn)行定期全面的檢查，確保供電系統(tǒng)的可靠性。需根據(jù)露天煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行情況，制定檢查方案、安全防護(hù)措施、應(yīng)急處理方案，明確工作責(zé)任，檢查責(zé)任落實(shí)到人，每項(xiàng)檢查內(nèi)容應(yīng)詳細(xì)記錄，后期可直接調(diào)取檢查。

4.提高技術(shù)水平，確保耦合器制作質(zhì)量。露天礦供電故障部分由于電纜連接裝置的耦合器故障造成的，耦合器是電纜之間、電纜與開關(guān)柜、用電設(shè)備間的連接紐帶。絕緣損壞主要發(fā)生在連接不良裝置的制作過程中；接觸電阻過大，導(dǎo)致過熱；密封墊受雨、雪、溫度和濕度影響性能降低。為克服這一困難，應(yīng)嚴(yán)格控制電纜連接裝置的制作，根據(jù)不同類型電纜及電纜連接裝置，嚴(yán)格按工藝流程制作，每根制作完的電纜應(yīng)進(jìn)行絕緣試驗(yàn)，確保絕緣合格，防止因制作原因造成的電纜受潮和絕緣降低。耦合器和分線箱配件最好是同一廠家產(chǎn)品，能保證連接件配合緊密，密封性能好；對原附件結(jié)構(gòu)不合理的部件進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，可減少線路檢修維護(hù)工作量。在使用中，還要求所有的耦合器必須上托架，以防其被水浸泡及潮氣侵蝕。

5.合理控制電纜長度，選擇相應(yīng)的電纜截面。電壓降損失是影響供電質(zhì)量的重要因素之一，因供電線路過長導(dǎo)致的設(shè)備用電不穩(wěn)定現(xiàn)象頻發(fā)，特別是容易引起變頻設(shè)備因電壓不穩(wěn)發(fā)生跳閘。因此在供電線路鋪設(shè)前，必須對設(shè)備可使用的最長供電線路，包括該線路所用電纜型號規(guī)格進(jìn)行計(jì)算，以便開展工作。針對以上問題結(jié)合露天煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，不斷優(yōu)化供電系統(tǒng)，以保證供電質(zhì)量。

6.合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)構(gòu)造?？茖W(xué)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是為煤礦供電系統(tǒng)提高安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效保障。當(dāng)前，為了確保煤礦供電系統(tǒng)的可靠性，有效途徑是雙回路、雙電源設(shè)計(jì)。因當(dāng)前礦井中的電氣設(shè)備較多，從而造成用電負(fù)荷過于巨大，所以礦井必須具有雙回路設(shè)計(jì)的獨(dú)立電源線路。當(dāng)其中的某一回路出現(xiàn)問題與故障時(shí)，其中一條回路需能承擔(dān)煤礦井內(nèi)的所有負(fù)荷，而兩條回路不能做同時(shí)運(yùn)行，但其中的一條回路在運(yùn)行中，另一條回路也必須帶電備用。此外，雙回路與雙電源也必須來自不同變壓器及不同母線，并且確保各個(gè)不同電源及回路的獨(dú)立性質(zhì)。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)完全建立后，要對其運(yùn)行方式做出科學(xué)合理的安排，并需本著經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠的原則進(jìn)行。（1）為避免因系統(tǒng)發(fā)生故障而影響回路電源的正常運(yùn)作，從而導(dǎo)致事故范圍增大，需對雙回路采用分列運(yùn)行方式；而環(huán)網(wǎng)供電則采用開環(huán)運(yùn)行方式；（2）應(yīng)加強(qiáng)對電網(wǎng)運(yùn)行模式的調(diào)度管理制度，始終對變電所內(nèi)的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)的分合閘狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度監(jiān)控與調(diào)整；（3）各種大中型機(jī)械設(shè)備應(yīng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分流管理，如此便能有效減少不必要消耗，也可保證能源的有效節(jié)約，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。

結(jié)束語：總之，在露天煤礦生產(chǎn)中，其供電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中至關(guān)重要的構(gòu)成部分，也是露天煤礦實(shí)現(xiàn)安全性能生產(chǎn)的先決因素。然而，若想要提高煤礦供電系統(tǒng)可靠性，則是一項(xiàng)具有持續(xù)性與艱巨性的長期任務(wù)。并且在煤礦生產(chǎn)中，這也是一項(xiàng)錯(cuò)綜復(fù)雜的龐大系統(tǒng)工程。若想要做好露天煤礦系統(tǒng)可靠性研究，必須采取極為有效的策略與手段，這對增強(qiáng)露天煤礦的安全性能及生產(chǎn)效率來說都起到了不可估量的重要作用。