摘要：众所周知，我国地大物博，矿产资源种类丰富。矿产开采工作常常处于阴暗潮湿的环境中，为了确保开采工作顺利进行，需要借助相应的供配电系统来为各机械设备提供运行所需电能。因此，在供配电系统的运行过程中一定要注意用电安全问题，否则就会导致较为严重用电事故的发生，从而就会威胁人身安全。
关键词：采矿工程；供配电；设计
引言
当下我国的矿山开采技术已经得到了很好的发展，矿山开采水平也有所提高。但是我国对矿产资源的需求量仍然保持着上升趋势，这也给我国的矿山开采企业带来了一定的发展压力。在矿山开采过程中，电气设备的使用量也越来越多，如何保证矿山供配电线路的稳定性，会影响到矿山电气设备的运行效果。在矿山开采过程中，由于周围环境较为复杂，供配电线路在使用过程中经常出现故障，这就要求我们要做好相应的保护措施，要对矿山供配电线路进行相应的维护管理，这样才能确保矿山开采过程中，电气设备的正常使用。
1煤矿供配电系统
1.1供配电分类
由于煤矿用电设备众多且电压千差万别，因此煤矿供电系统主要由各级变电所、不同电压等级配电线路组成。根据供配电方式不同，煤矿供配电系统分为深井供电系统、浅井（平硐）供电系统两类。深井供电系统适合埋深大（＞250m）、生产能力大的矿井，一般是高压电（6kV～10kV）先配送至井下主变电站，之后再送至采区变电所转换为低压电（660/1140V）；浅井供配电系统适合埋深小（＜200m）、产量低、井下负荷及涌水量小的矿井，一般通过架空线路将高压电送至采区地面变电站，之后通过钻眼送至井下采区。
1.2供电要求
煤矿对供配电主要要求有：①供电安全，包括职工人身安全、机电设备安全、井下生产安全；②供电质量，要求能够提供24h不间断且稳定的电能，电压偏差不得超过额定电压的±5%，频率偏差不得超过0．2～0．5Hz。
1.3负荷分类
根据用途及重要性，煤矿供电负荷分为3类：①凡因突然断电可能造成人身伤亡、重要设备损坏、生产受严重影响的供电负荷称为一类负荷，包括通风机、提升机、主排水泵等。要求这类供电必须有备用电源，一般由变电所引出独立双回路供电；②因停电造成较大经济损失的为二类负荷，主要包括井下的生产设备；③生产辅助设备、修理厂、办公楼等区域为三类负荷，为减少投资，可采用一条线路为多个负荷供电。
2工程概况
以某采矿工程改造为例，此工程地处丘陵，始建于2003年，地下开采方式，斜、竖井联合开拓，矿体有六条，分成五个独立开拓系统。长期无序开采，采掘失调，缺少统一规划，造成大矿小开，秩序混乱，安全隐患大，效率低的现象。鉴于此，矿山企业根据资源分布和现有设施情况，进行技术改造，采用一套开拓系统，将原3号采区内竖井改造为主、副提升井，兼做入风井，各采区风井为回风井，坑内排水采用倒段排水。整改后处理原矿石达到100万t/a，极大提高了生产效率。通过资源优化，结束无序开采，减少对环境破坏，充分体现现行矿山环保政策前瞻性。
3采矿工程供配电设计思路构建
3.1电源及电力负荷
根据改造后资料，重新进行供配电系统规划设计。由于坑内采矿，井下排水和竖井提升人员用提升机等为一级负荷，经与矿方技术沟通后，矿区周边有两所区域变电站，分别距离矿区1.2km和3.5km，电压10kV，满足双重电源要求。在地表坑口负荷中心处，设置坑口变电所，双重电源进线，电源分别引自矿区周围两处区域变电站，电压为10kV，供配电范围：井下排水、主副提升机、空压机以及附属设施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经负荷计算，坑口变电所10kV母线侧（经高低压补偿后）矿区正常涌水时，计算结果为：
有功功率：4235.63kW；
无功功率：1392.18kvar；
视在功率：4458.56kVA；
功率因数：0.95；
年耗电量：22872MW•h。
3.2系统设计与布置
以地表坑口变电所为电力中心，采用放射式配电，向主副井提升机房、井下中央变电所、主通风机房变电所及附属设施变电所供电，电压10kV；采用铠装电力电缆埋地敷设方式，其中向井下供电采用阻燃粗钢丝铠装电力电缆。依照节能要求，优化供配电系统，在各工序负荷中心处设变电所，减少线路电能损耗，在工序变电所设补偿装置，减小变压器容量；主要变电所有坑口变电所、400m中段井下中央变电所、0m中段井下变电所、采区变电所、主通风井变电所。
（1）坑口变电所
在地表负荷中心处设变电所一座，双重电源进线，10kV单母线分段；设变压器一台，容量630kVA，电压10/0.4kV，采用节能型干式变压器。
（2）400m中段井下中央变电所
在400m中段主排水泵站旁设变电所一座，10kV单母线分段，双重电源进线，电源分别引自坑口变电所不同10kV母线段。水泵房内排水泵三台，正常涌水1用1备1检修，最大涌水2用1备，排水泵电机功率315kW，电压10kV。设两台变压器，容量125kVA，电压10/0.4kV，采用矿用一般型干式变压器，中性点不接地。
（3）0m中段井下变配电所
在0m中段水泵房旁设变电所一座，10kV单母线分段，双重电源进线，电源分别引自400m中段井下中央变配电所不同10kV母线段。水泵房内排水泵三台，正常涌水1用1备1检修，最大涌水2用1备，排水泵电机功率280kW，电压10kV。设两台变压器，容量125kVA，电压10/0.4kV，采用矿用一般型干式变压器，中性点不接地。
（4）采区变电所
设两座采区变电所，位置随采矿生产进度设置，每座设一台变压器，容量315kVA，电压10/0.4kV，采用矿用一般型干式变压器，中性点不接地。在每采区变电所内布置一套电机车牵引装置，为井下运输供电。
（5）主通风井变电所
在各处主通风井分别设变电所一座，内设一台变压器，容量500kVA，电压10/0.4kV，采用节能型干式变压器。电源进线分别引自坑口变配电所10kV母线段。主通风机采用变频调节及计算机控制系统。
3.3电能质量及继电保护
电能质量要求电压允许偏差控制在额定电压±5%以内；采用高、低压无功补偿装置，将功率因数控制在0.95以上。
在10kV配电进出线回路设微机综合保护装置，对10kV变压器采用温度保护、过负荷、过电流及电流速断保护并辅以小电流接地保护。
以上配电保护措施，可使10kV配电系统安全、可靠的运行。
结语
煤矿供配电系统对于保证矿井的安全、顺利生产有决定性影响，因此，供配电系统线路设计必须结合实际需求，分析其工艺，按节能要求，设计供配电系统，对矿山企业安全可靠生产至关重要，是矿山企业持续发展的基本保障。
参考文献：
[1]原冶金工业部长沙有色冶金设计院《有色也近企业电气设计手册》.
[2]中国航空工业规划设计研究院《工业与民用配电设计手册》（第三版）.中国电力出版社.
[3]国家标准《矿山电力设计规范》（GB50070-2009）.中国计划出版社.
[4]国家标准《有色金属矿山节能设计规范》（GB50595-2010）.中国计划出版社.
[5]于励民.矿井供电安全保护及监控系统的研究与应用[A].中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会、中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专家委员会.第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C].中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会、中国煤炭工业技术委员会信息与自动化专家委员会：中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会，2012：8.
论文作者:毕景朋,韩栋,张元杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/9
标签：变电所论文; 井下论文; 电压论文; 供配电论文; 负荷论文; 采区论文; 坑口论文; 《基层建设》2019年第20期论文;