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摘要：露天采掘场是露天矿山最重要的生产单位，因此露天采矿矿内供配电系统是否合理直接关系到露天煤矿的生产。露天采掘场内的供配电系统的设计应综合考虑露天煤矿采掘场内的生产环境特点，如采掘场内的电气设备受到自然环境如风沙、雨、雪、雷电以及酷热和严寒的影响；采矿范围大，设备分散，用电设备需随工作面的推进频繁移动；采掘场内底板多为岩石或矿石，土壤电阻率较高；部分矿山爆破时引起的震动等。所以，露天煤矿采掘场内使用的电气设备应具有外壳坚固、防水防尘及便于安装、移动的特点。本文分析了露天煤矿供配电方式及供电系统设计。
关键词：露天煤矿；供配电方式；供电系统设计；
供电系统故障时，由于缺乏电网的监测监控系统，对事故发生的地点和原因不详，很容易造成供电的二次事故，且恢复供电需要很长时间，影响厂区安全生产。
一、露天煤矿供配电方式
露天煤矿的供配电系统主要有以下4 种形式。
1.环形线—横跨线供电系统。两回电源线路沿采掘场环形布置，通过环形线路相互联络，形成环形线供电系统。在采掘场周围设置移动式变电站，由移动式变电站引至采掘场内的中压架空（或电缆）线路垂直于采矿平台引至用电设备（电铲、钻机等）或中压配电设备，形成横跨线供电系统。横跨线的优点是与工作台阶垂直，受爆破影响小，移动量较少，只须随台阶下降移动局部电杆接续即可，因而提高了供电可靠性。缺点是其纵断面不是水平的，线路维护和架设较困难，考虑到各种移动设备通过线下时，防止发生碰线事故，电杆应加高，移动较困难；高压移动电缆较长；对于电缆线路，线路敷设较困难；在可能有车辆穿过的地方，需穿镀锌钢管埋地敷设，线路移动也麻烦。
2.环形线—纵架线供电系统。两回电源线路沿采掘场环形布置，通过环形线路相互联络，形成环形线供电系统。在采掘场周围设置移动式变电站，由移动式变电站引至采掘场内的中压架空（或电缆）线路平行于采掘平台引至用电设备（电铲、钻机等）或中压配电设备，形成了纵架线配电系统。纵架线的优点是沿台阶敷设，电铲、钻机等移动设备不通过线下或从线路上通过，避免了碰线或压线等事故。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆缺点是整个线路处于工作面上，受爆破影响较大，并随着工作面的推进与延深而成段地移动，移动量较大，特别是一条线路对多台电铲供电时，由于爆破和移线而造成的电铲停电机会多，事故也较多。
3.放射—横式供电系统。与前两种供电方式相比，其采场架线方式相同，只是不设环形线，直接由矿区总变电所引来的几回线路沿垂直于采掘台阶的方向穿过采掘场敷设，并就近引至用电设备，构成放射—横式供电系统。该系统具有“环形线—横跨线供电系统”的缺点，对于大中型露天煤矿，由于采掘场供电电压等级相对较高，所以需要许多由高压变中压的移动式变电站，投资增加，移动较麻烦；由于采用多回路供电，供电可靠性提高。
4.放射—纵式供电系统。电源由矿区总变电所引来的几回线路沿采掘台阶方向穿过采掘场敷设，并就近引至用电设备，构成放射—纵式供电系统。该系统具有“环形线—纵架线供电系统”的缺点，同时对于大中型露天煤矿，由于采掘场供电电压等级相对较高，所以需要许多由高压变中压的移动式变电站，移动较麻烦。
二、供电系统设计
1.电力负荷的估算。在方案设计阶段，一般采用单位产品耗电量法估算。对生产矿山，在考虑矿山发展进行规划时，只能采用单位产品耗电量法估算矿山电力负荷。露天煤矿供电电压的等级，应根据露天矿境界范围、达产时的电力负荷、后期扩建后的电力负荷、供电距离对电压水平的影响、大型设备启动时对其他生产设备的影响、不同电压等级线路的损耗等因素来确定。考虑到生产设备分散和用电容量大的特点，矿山企业的电源电压一般选用35 kV 或66 kV。大中型露天矿一般设双回路电源。由露天采场地面变电站（所）供给采场内各用电设备的电压除考虑上述因素外，主要根据用电设备的电压等级来确定。当采场内用电设备的额定电压为6kV 时，采场内的配电电压采用6kV。当采场内采用10kV 的用电设备时，采场内配电电压为10kV。有一级负荷的矿山企业，当量电源均须经主变压器变压后供电时，应选2 台主变压器。无一级负荷时，大、中型矿山一般选用2 台主变压器；小型矿山可选用1 台主变压器。导线、电缆截面的选择合理与否，直接影响矿区电网的安全运行，以及金属消耗量和线路投资。在6～ 10 kV 配电线路或35kV 及以上供电线路，按经济电流密度选择截面，再按照允许电压损失校验所选截面是否满足要求。矿山企业的电源，应首先考虑由地区电力系统供电，在地区电力系统供电技术经济型不合理时，可根据用电负荷大小及能源条件，考虑建设自备发电厂。
2.变压器中性点接地方式。目前国内露天煤矿采掘场变压器中性点接地方式一般均采用以下几种：一是直接接地系统。直接接地系统指变压器低压侧的中性点直接与地连接的供电系统。它的优点是一相接地时，其他两相的电压不升高，不存在间歇电弧造成的过电压危险，系统的绝缘水平可降低，这样，可大大降低设备的造价。缺点是当一相接地时，短路电流很大，需要选择容量较大的开关及电气设备，并有造成系统不稳定和对通信线路的强烈干扰等。在矿山的实际应用中，考虑到采掘场内设备经常移动以及矿坑内做接地的条件，为了保证人身安全和防止单相短路对设备造成的损坏，电气设备的外壳必须做接零保护。同时，在变电站内必须安装能迅速切除线路接地故障的继电保护装置。该方式主要用于为坑内排水等固定低压用电设备供电的系统。二是不接地系统。不接地系统指变压器低压侧中性点对地绝缘的供电系统。对于系统电容电流不大的供电系统，不接地系统的优点是当一相接地时，流过故障点的电流仅为电容电流，其值很小，故危险性较小，系统可继续运行，在这期间，可进行故障的寻找和处理。但是，当系统电容电流达到时，单相接地故障点产生的电弧往往不能自行熄灭，形成间歇性灭弧和重燃相互交替的不稳定状态，使其他相产生间歇性电弧接地过电压，对系统中电气设备的绝缘造成很大威胁，尤其在绝缘薄弱环节，往往会形成相间短路。所以，采用不接地系统时，应在变压器低压侧装设能自动切断电源的检漏装置，电气设备设保护接地。三是电阻接地系统。电阻接地系统指变压器二次侧中性点经电阻接地的供电系统。由于在中性点上串联了电阻，因此，大大降低了系统中一相接地时的接地短路电流。这样，一方面通过控制接地电阻可限制弧光接地过电压，使电流限制在能自熄弧水平，对通信线路等的干扰也减少；另一方面，系统的绝缘水平可降低，降低了设备的造价。同时，通过控制电阻和接地线的阻值，可保证工作人员的人身安全。在工程应用中，引至设备的电缆选用带接地线和接地检测线的专用电缆，同时在馈电柜装设接地检测保护装置，实现接地故障跳闸。由此可见，电阻接地系统克服了直接接地系统和不接地系统的许多缺点，因此，在实际中得到了广泛的应用。
随着我国露天煤矿规模的不断扩大，采掘场内的大型用电设备的容量和数量都呈增长的趋势，供电电压等级也在逐步提高，露天煤矿采掘场的供配电系统必将得到进一步的发展和完善。
参考文献：
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［3］贺天才.煤矿电网电能质量测试分析与研究［J］. 煤炭工程，2015，（9）.
论文作者:高建新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/8
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