矿山供配电系统的优化设计

胡秋实

摘 要：文章通过对矿山电气供配电系统的优化设计与设备型号的详细分析，结合矿山实际情况就减少矿山的用电量，降低运营成本进行了研究和分析，为进一步提升矿山企业的核心竞争力，为矿山企业能够健康持续发展提供了依据。

关键词：矿山供电；供电系统；优化设计

矿山企业在国民经济建设中起着重要作用，是电能的重要用户。随着生产的迅速发展，机械化和自动化水平不断提高，矿山企业对供电的要求也就更加严格。特别是深井井下作业，工作面不断移动，生产环境非常复杂，因此对供电的要求更高。矿山企业供电中断，不仅会造成减产，而且有可能引起人身事故，甚至可能毁坏矿井。因此，矿山企业对供电的最重要求是供电的可靠和不间断，即使在电力系统发生故障的情况下，也必须保证不间断供电，至少也得供应一部分电能以保证人身安全和设备不受

损坏。

1.矿井供电系统分析

大、中型矿井的供电电源多取自110kv或35～60kv的电力网经两回架空线路迭到矿井总降压站。比如一次电压为35～60kv两台主变压器的内桥式接线的典型变电所主接线，其断路器外侧设两组隔离开关组成跨条（KT），上面接有35～60/0.4kv的所用變压器，供变电所直流操作电源等用。在一次侧进行计量的变电所，进线和母线应设准确等级符合要求的电流互感器（LH）和电压互感器（YH）。为了防止雷电波的侵袭，母线和架空进线处接避雷器，主突压器二次6kv侧多采用单母线分段，用成套配电装置配电。矿井一、二级负荷如通风机，主、副井提升机等由接在不同母线上的双回路供电，以保证可靠性。

2.矿山供电系统的接线方法

按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等接线系统。按其网络接线运行方式可分为开式和闭式接线系统。按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线

系统。

2.1无备用系统接线

无备用系统接线简单，运行方便，易于发现故障；缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和一部分次变的二级负荷供电。放射式接线的主要优点是供电线路独立，线路故障互不影响，易于实现自动化，停电机会少，继电保护简单且易于整定，保护动作时间短，缺点是电源出线回路较多，设备和投资也多。干线式接线的主要优点是线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属；由于最大负荷一般不同时出现，系统中的电压波动和电能损失较小；电源出线回路数少，可节省设备。缺点是前段线路公用，增多了故障停电的可能性。串联型干线式接线因干线的进出侧均安装隔离开关，当发生事故时，可在找到故障点后，拉开相应的隔离开关继续供电，从而缩小停电范围。干线式接线为了有选择性地切除线路故障，各段需设断路器和继电保护装置，使投资增加，而且保护整定时间增长，延长了故障的存在时间，增加了电气设备故障时的负担。以上接线方式的优缺点，根据系统具体条件而有所不同。在确定供电系统接线方案时，主要取决于起主导作用的优缺点。

2.2有备用系统的接线

有备用系统的接线方式有双回路放射式，双回路干线式，环式和两端供电式等。它们的主要优点是供电可靠性高，正常时供电电压质量好，但是设备多，投资大。双回路供电这种供电方式，线路总长度长，电源出线回路数和使用开关设备多，投资大，如果负荷不大，常会造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时，可减少线路上的功率损失和电压损失。这种接线适用于负荷大或单独供电的重要用户。对于容量大，而且特别重要的用户，可采用母线用断路器分段接线，从而可以实现自动切换，以提高供电的可靠性。环式接线系统所用设备少，各线路途径不同，不易同时发生故障，故可靠性较高且运行灵活。因负荷由两条线路负担，故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时供电线路较长。电压损失大（特别是靠近电源附近段故障时）。因环式线路的导线截面应按故障情况下能担负环网全部负荷考虑，所以有色金属消耗量增加，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差不大，所处地点离电源都较远，而彼此又较近的情况。环式接线平常可以开环运行（或称联络式），也可以闭环运行。但闭环运行继电保护较复杂，因此一般采用开环式运行方式。两端供电式网络和环式只有大致相同的特点，比较经济，但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合适。在矿山供电系统中，有备用系统接线一般多采用双回路放射式或环式接线。

3.供配电改造方案的优化

3.1采用两路电源供电

利用尾矿泵房低压配电室备用的进线柜，从中矿浓缩低配室引一路0.4kV电源至此配电柜，原有的尾矿泵房受电方式不变，这样，尾矿泵房受电变为两路电源，当筛分供电出现断电故障时，可及时通过人工切换到另一路供电，来确保尾矿输送的生产。而过滤厂房低配室由于只有一个进线柜，没有备用进线柜，要保证两路电源供电使生产不受影响，只能从主厂房低配再引一路0.4kV电源到过滤厂房进线柜，并加装一套双电源自动投切装置。这种方案优点：改造后不因筛分故障供电影响，可保证生产连续；缺点：工程投资费用较大。

3.2采用一路电源供电

利用选矿厂计划停产时间，一是将原筛分高配室供尾矿泵房10kV电源改由主厂房高配室的同等配置高压柜供电；二是将原来筛分厂房高压配电供给过滤厂房的10kV电源改由主厂房高配室高压柜供电。这种方案优点：时间最短，所需工程费用最低，材料最省，完全能满足生产工艺要求，也符合矿山安全生产标准；缺点：需要选矿厂利用停产改造。

4.结束语

根据选矿厂生产作业各工序的分工特点，第一方案虽然是两路供电，但是当采用筛分高配供电发生故障时，需要人工切换操作到另一路供电，其间的时间差存在着对生产作业工序连续的一定影响，不但增加了设备投资，同时也增加了电气故障点，造成设备维护维修工作量增加，生产成本费用高。第二方案简单可靠，能满足选矿厂安全生产和工艺流程作业要求。通过以上分析比较，采用第二种方案经济合理，稳定可靠，能实现选矿厂安全生产的连续性。

参考文献：

[1]张扬，浅谈大型矿山电气节能措施[J]，科技与企业，2013

[2]李大鹏，黑色金属矿山企业电力设计[J]，企业文化，2014