摘要：在国内现代化建设步伐不断加快的时代背景之下，各领域生产活动对能源的需求量不断增加。由此，文章通过对露天煤矿供电模式的分析，提出了几点有关提高煤矿电能质量的个人想法。
关键词：露天煤矿；电能质量；采矿设备
近年来，随着露天矿采矿设备技术的发展，露天矿供电的可靠性表现得越来越突出，提高供电质量，保证采掘设备的可靠供电，减少供用电系统对生产的影响至关重要。作为露天矿供电系统：变电所—架空线路—坑边移动变电站—电缆线路—开关柜—用电设备，其电压平衡、波动、压降、电网以及用电设备的谐波、频率、非线性负载等都存在影响供用电的质量。因此，做好每个环节的供电管理，提高供电质量，是提高露天矿采矿设备的出动率，保证露天矿供电系统安全、稳定、经济、可靠具有非常重要的意义。供电质量问题是电力部门面临的一项新问题，我们还处于探索阶段。
1供电质量分析
现阶段，我国在电能质量方面基本都是在电压、频率以及谐波等几个方面，但是随我我国电网的发展，很多非线性负荷开始出现，并且呈现出不断增长的情况。这是实际上对电力系统会带来一定的影响，会降低供电质量。另外，很多复杂而精密的用电设备的使用频率也更多，随之而来的电能质量与供电需求之间的矛盾也更加突出。为了能够确保露天矿的供电质量，必须要从以下几个方面入手：一般来说，供电用电质量方面，是可以存在些许偏差的，比如电压允许偏差、三相电压允许偏差以及频率允许偏差度等等。从采矿设备的角度分析，设备容量越大，所使用的变频整流技术设备就越大型，其对于露天矿供电系统的干扰就会越多，尤其是一些进口设备，它们在使用的时候，对供电质量要求很高，因此必须要考虑到大容量非线性电机的使用因素。另外，高压断路器的分合闸，在不同时期，性质也会出现变化，在不同时期，通过电压、欠压以及浪涌等困难，在确定了高压真空断路器出现问题的时候，应该借助检测的方式对出头进行调整，进而克服启动困难。最后，电缆线的混合器触头也不能忽视，它会产生线路压降、不平衡等问题，最终影响供电质量。
2影响供用电电能质量因素分析
2.1采场变动与供电系统不协调
作为露天开采的大型煤矿，采场是在不断推进变化的过程，变化的采场必将导致供电系统的调整移设。供用电线路必须满足用电设备的电能质量，即电压波动范围、压降的损耗、功率因数等要求。不及时进行调整，线路超过一定的允许长度，线路损耗增加，压降势必增加。同时，变化的采场不及时调整，对线路也会产生不安全隐患。为此，作为采矿设计和供用电管理部门，要进行协调沟通，每一次采场的调整变动，都要按照线路允许的敷设条件，确定供电线路的走向，预留足够的平台空间，保证供电距离在允许的范围内。
2.2供电设备与实际运行环境不一致
大型采矿设备功率大，作业时负荷达2000kW以上，负荷变动大，且伴有冲击负荷，具有一定的冲击性，为此，选购供电设备时必须按照用电设备的性质进行选择。选购用电设备时必须按照当地的电网环境进行考虑，对电压要求进行特别说明，以保证设备正常作业。
2.3线路截面的匹配
线路截面越大，电压损耗越小，但也要考虑运行、检修、移设的经济性和方便性。不论环坑线路还是入坑线路，其截面的选择应根据矿山总负荷、设备的容量、供电距离、每回配电线路可能带负荷的情况进行统筹考虑，一般应按照导线的经济电流密度进行选取。例如WK-55电铲。装机容量4500kW，最大工作方式时的功率约2000kW，尾线电缆应按该式计算：S截面=/mx"m=(Pmo/V^Ue.cos准）//m式中：/_为最大工作电流，A;/m为经济电流密度，A/mm2;Pm«为最大工作负荷，kW;Ue为额定工作电压，V;cos准为设备功率因数。经计算WK-55电铲的尾线选为70mm2的铜芯电缆为宜。干线电缆的选择不仅要考虑所带负荷的情况，但要考虑用电设备的同期性。同期系数按所带设备的台数进行选择，一般取值为0.60~0.85。
2.4移动变电站的影响因素及网络电压的影响因素
移动变电站随着采场的推进，需要不断地移动，且还需能够承受冲击性负荷突变的能力，为此，移动变电站的选择既要考虑用电负荷的性质，又要考虑经济性。一般移动变电站的选择应以设计所带负荷的60%~80%考虑设置外，在网络电压不稳定的地区，还应考虑补偿装置，以降低对用电设备的影响。补偿装置可以在坑口变电所集中补偿，也可在终端设备上进行补偿，目前的快速补偿装置(如DSTATC0M)冲击负荷控制等具有较好的效果，必要时可对变电所、移动变电站的变压器选为有载调压。
2.5检修质量影响
就露天矿场各类电力设备的实际运作来看，由于其长期处于高负荷运转状态，且受冲击荷载影响极大，由此设备及线路的老化现象极为严重，所以必须加强后期检修与维护工作，及时更换老化元件，只有这样才能够在保障电能质量的同时，提高采矿过程的安全性指标。此外，当设备线路连接不符合规范要求时，也容易造成供电系统的故障，所以必须加强安装与检修工作，为供电系统的稳定运作打下坚实的基础。
3电能质量的控制策略
3.1用电设备的选购
供电系统提供的电压，如果不能满足用电设备的实际需求，那么用电设备的工作效率将很难达到设计标准，而且长期处于电压不足状态下，很容易导致用电设备的损坏。所以，在用电设备选购的过程中，必须对其额定电压及许可的电压变动区间进行充分认知，进而根据供电系统的实际情况选择具有较强适宜性的用电设备，以此确保供应的电够满足用电设备运作的实际需求。
3.2用电负荷的分配
为确保用电负荷的合理分配，在供电系统建设过程中，首先，需要根据露天矿场采矿的整体规划，提前对环坑线路的布设进行设计。而就移动变电站的移设来看，由于其在调整的过程中需要花费两到i天的时问，虽然有其它的变电站作为临时供电设施，但个别移动变电站断开连接，其它变电站将承受更大的电力荷载。所以，必须预先对变电站的移设进行合理规划，尽可能减小其移没时间。
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3.3电缆截面及线路距离的控制
在电缆截面选择的过程中，应该对配电网线路所需要承受的电力荷载进行详细确定，规划好干线、支线以及尾线电缆的截面尺寸以及其需要敷设的距离，以此确保配电网电缆的压降能够切实符合电力硬件设施对电能的需求。就尾线电缆来看，其截面不宜过粗，且铺设距离不宜预留过多，只要能够满足没备的移动需求即可，通常情况下应该在600m的范围之内。当供应电压超过允许的范围时，必须及时对没备及线路进行调整，核算好相应的线路长度以及电力负荷总量，以此满足采矿设备对电能的实际需求。
3.4保证露天矿设备电气安全
在进行露天矿用电质量控制的过程中，电气设备的安全问题非常关键。从采矿工业的特点来看，除了交流电机车之外，一般还会采用不接地的电网，35KV的电压也包括在内。中性点接地电网仅供露天矿境界外的1kV电压以下的固定用户供电。为了保证工作人员不被中性点不接地的电网电伤，一般采用通用电路装置漏电继电器。这样一种露天矿移动设备供电系统和井下电网一样，是一种传统的供电系统，然而对该系统缺乏科学、技术和经济的论证。在中性生点不接地的电网中，当其中的一相对地电弧短路时，正常工作状态向接地相状态的过渡是通过衰减振荡来实现的，振荡频率与电力系统的电感和电容量有关。电孤电流过零会导致在高电压条件下重燃电孤的熄弧。这一过程会在未损坏相上产生超过相电压的过电压。这种过电压对露天矿移动设备绝缘的危险性由于过电压持续时间长且波及电气上有关联的整个电路而更加严重。结果在绝缘削弱处会形成一些新的接地，使系统处于故障状态。6一10kV电压露天矿配电网路中，单相接地的比重相当大，在备采选公司的百分比分别为：卡奇卡纳尔采选公司为8000；维索卡亚山采选公司为8200；米哈伊洛夫卡采选公司为7200；斯托伊拉采选公司为7900。接地频率也很高：在黑色冶金部下属的矿业企业平均每月85次。所有这些缺点都是原则性的，而且在实践中常把中注点不接地系统说成是优点不多。中性点不接地电网的缺点会对拥有发达网路和大量用电设备的耗电量大的用户的工作产生极其不良的影响。在这种情况下，在系统某处发生漏电(接地短路)会导致切除所有电气设备。并使工艺设备长时间停机。在各采选公司露天矿，由于接地短路而切除所有电气设备的情况占电网所有形式切除的百分比分别为：卡奇卡纳尔采选公司为65．400；第一乌拉尔斯克矿务局为63.800；米哈伊洛夫卡采选公司为68.900；列别金采选公司为70．100。在卡奇卡纳尔采选公司，由于这个原因造成的设备停机每年分别为：电铲3441-3724小时，钻机2530—3467小时。结果，效率降低了2396矿石开采成本提高7.800。在列别金采选公司、米哈伊洛夫卡采选公司和科尔舒诺沃采选公司也有类似的情况。加之，露天矿设备配电装置缺少漏电断路继电器，而漏电(短路)一般带有瞬时性生和偶然性，从而在一般电网保护装置动作时寻找损坏地点的工作变得非常复杂。
4露天煤矿供电系统运营协同管理
4.1制定严格的电能质量管理机制
由于露天煤矿采掘场需要不断的进行变动，所以，供电系统往往需要不断地进行移设、安装，为防止变电站在移动的过程中出现各类线路不匹配的现实问题，必须制定出严格的电能质量管理机制，加强安装过程的质量监督，及时对发现的问题进行有效整治。
4.2加强供电系统的日常维护
一般来说，大型露天煤矿供电体系的入坑线路多选用插拔或是压接的方式进行线路的连接，而在接口多次连接后，其触头很容易丧失原本的工作性能，电阻将进一步增加，有可能会造成线路压降损耗的现实问题。而三相电势差不稳定，将直接导致中性电势差的偏移，电能质量将难以得到保障，所以在电缆接头拔插时，必须根据相应的规范准则加强对插头的检修与清理，严禁省略相关步骤。
4.3落实对变电站用电设备台数的控制
一定容量移动变电站带有的电力荷载是有范围制约的，在配电网系统运转的过程中，一旦用电荷载已经进行配置与修正，就不能根据经验直接对相应的线路进行转接，应该在确定现今移动变电站对应电力没备所需要的电能供给量后，再对线路结构加以适当调整。
4.4落实对坑口变电所的调压协调
在供电系统电势差产生波动的情况下，尤其在较小的供电网络系统运作时，为维护供用电网络的稳定性，保障电能供给的质量，还需要安装相应的补偿装置，实现对电势差波动的有效控制
5供电质量在线实时监测技术的应用
采用在线实时监测，克服了便携式装置短时测量、难以了解供电系统实际电能质量性能指标参数，不能进行综合性管理分析的缺点。实时监测不仅能够掌握全网的供电质量水平与状况，了解运行负荷引起供电质量指标下降的内在规律，发现污染源负荷的动态时间分布特性，探索不同污染源负荷在不同运行工况及负荷水平下对电网的污染程度，同时能够取得大量的、详实的、不同运行工况的现场数据，采用统计规律依照国家标准进行在线评估，从而使供电质量指标参数不仅只有专业人员能够分析了解，也能被广大电力工作者、用户、特别是决策领导层进行分析应用，从而指导电力安全生产，实现供电质量的综合治理。
6管理措施
多年来该矿供电一直围绕供电质量、安全、检修质量等问题进行探讨，在电压波动、负荷分配、保护系统、坑下电缆线路检修质量等问题进行分析研究，也采取了一些具体的措施，收到了一定的效果。下面就多年的积累谈几点意见：（1）充分了解设备电气特性，尤其对进口设备，在用电标准和控制等方面，要符合国家用电标准。（2）供电设备的选用，应按照矿用设备的特征要求选择。（3）做好负荷分配管理，合理选择各段电缆线路的截面，减少线路的压降损失。（4）加强电气设备的预防性试验管理，消除设备产生的谐波、不平衡等因素，保证供电设备在可靠状态下运行。（5）保护选型要保持高度警惕谐波的影响，在线监测与治理相结合。（6）用电设备的选择，做好设备的工作电压、频率的确定，以满足我国供电电压、频率的波动范围，对于大容量的用电设备应配备阻容补偿装置。（7）对于大型直流供电设备，要控制减少整流装置产生的谐波对供电电压的影响。（8）由于采掘场电缆线路较长，每条线路（300m一根电缆）耦合器的连接触头的接触电阻，也将影响电压不平衡和压降，为此做好电缆头的制作维修，以提高供电电压质量。
7结束语
总之，露天煤矿的电能质量，是采掘用电设备动用的安全可靠保证，没有稳定的供电电能质量，采掘用电设备就有可能发生失控等不安全隐患，做好露天煤矿供电电能质量管理，必须加强采矿与供电的协调、加强供电系统的检修维护、加强调度统筹协调、加强系统运行管理，改善供电环境，保障采掘设备的出动率及采掘设备的安全可靠运行。
参考文献
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论文作者:丁玉龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
标签：设备论文; 质量论文; 电能论文; 露天矿论文; 电压论文; 供电系统论文; 线路论文; 《基层建设》2019年第15期论文;