长春黄金设计院有限公司 吉林长春 130012
摘要：有色金属矿山，一般地质环境稳定、岩层稳固，且生产区域不具有可燃性及可爆炸性介质；井下设备负荷等级多属一、二级，为保证停电不会造成重大设备和人身事故，安全稳定运行，一级负荷应由双重独立电源供电；井下设备主要包括提绞、通风、运输、装载和排水等设备。根据以上生产条件和生产特点，中小有色金属矿山矿井供电系统均可按中小负荷供电系统设计。
关键词：中小有色金属矿山；矿井供电系统；设计实践
以金、银、铜、铁、镍、铅锌矿等为主要构成要素的有色金属矿山，其地质环境相对稳定，矿井开采区域可燃性介质相对较少。与此同时，中小有色金属矿山矿井下的电力设备负荷等级多属于一、二级范畴，侧重于服务运输、装载、采掘、照明、排水、通风等设备的运行。因此，关于中小有色金属矿山矿井供电系统的设计，需结合实际生产情况与要求进行有针对性的优化设计与实践，用以保证供电系统运行的科学性、安全性与可靠性。
1工程概述
本文工程项目为陕西鑫元公司混合井矿井供电系统改造项目。矿山矿井装备综采、综挖工作面已经实现全面机械化作业。矿山矿井供电系统采用典型的“矿区总降压变电所—井下中央变电所—采区变电所”供电方式进行供电，矿山高压线路达到20条以上。随着矿山矿井生产技术与条件的不断完善，为满足矿山矿井生产要求，保证供电系统运行安全与稳定，促进供电系统优化发展成为企业与相关工作人员研究的重点。
2设计目标和设计思想
依照《矿山电力设计规范》，为保证井下电力系统安全性，电网中低压系统中性点对地绝缘采用中性点不接地系统；为保证供电的可靠性，输送电结线方式主体采用放射式和干线式相结合的方法，同时严禁动力和照明系统混用；由于井下设备多分布范围广，原则上结合生产管理实际，要求设备资源在空间的分配要均匀和集中，尤其是电能输送距离半径大、负荷大的设备要保证其供电质量，一般电压保证在±5%，距离较远的根据输送电压的情况最低的也要保证在±7%，电源频率波动要求在±2.5%；为减少金属量的投入，方便设备设施安装、运输，同时还要考虑后继扩产、扩容等发展要求，我们要求整个系统的安装施工、技术质量等多方面的科学合理性。供电系统设计主要包括电源系统、中央变电所系统、高压输送系统、开关系统、采区低压配电系统、无功补偿系统等。
根据井下供电的设计目标，结合矿井自身条件和特点，中小型有色金属矿井供电系统可分为两种不同方式。1）井下负荷不大，开采深度200m以内时，可采用低电压向井下供电。在井底车场设置配电所，它由地面变电所的低压动力变压器供电，供电电缆沿井筒敷设，井底车场配电所再向井底车场及附近巷道的低压动力和照明负荷供电。向采区供电是由地面变电所用10kV架空线路把电送到采区地表变电所，变电所内设变压器及低压配电柜，用电缆送到井下配电所，向工作面配电点和动力设备供电。采用这种方式供电，井下电压低，比较安全。不使用昂贵的高压电缆和配电设施，比较经济。2）井下负荷大，开采深度大于200m时，必须以高压向井下供电。这时应在井筒敷设高压电缆向井底车场变电所供电。在采区地表建立高压配电室或者井下设中央配电室，敷设高压电缆向提升、排水、通风及采区变电所供电。当然有色矿井供电系统不限于以上几种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行矿井供电系统设计时应根据具体情况，对不同的方案进行经济技术比较，以确定最合理的供电系统。
3供电系统设计实践
本文主要针对矿山矿井井下供电系统设计的实践进行分析，从电力变压器、电气设备、无功补偿入手，提升供电系统设计科学性、安全性、可靠性。
3.1电力变压器的科学选择
在供电系统设计过程中，关于电力变压器的科学选择已经成为保证供电系统安全运行的重要因素。基于此，我们在进行电力变压器选择时，需保证变压器容量、绕组连接参数以及电压等级与供电系统设计要求统一。在此基础上，建议选择中性点绝缘的矿用干式变压器，照明和控制系统选用专用的照明控制变压器。
3.2电力设备的选择
电力设备作为供电系统构成的重要载体，其选择的科学与合理直接影响供电系统质量与安全。通常情况下，中小有色金属矿山矿井供电系统主要由高压开关设备，如矿用高压配电柜、真空断路器、电压电流互感器、避雷器、微机综合保护等，低压开关设备包括：矿用低压配电柜、隔离开关、熔断器、断路器、电流互感器、接触器、马达保护器等电力设备共同组成。对此，可根据实际情况，包括电力设备配置地点、设备运行环境、配置方式等，进行设备型式的确定。其次，依据系统运行要求以及正常工作方式进行设备额定参数的确定。并在此基础上，以质量、经济、安全为基本原则进行设备选择。此外，在电力设备选择过程中应注重开关设备的有效校正，以及电力设备短路的检测，保证设备性能与供电系统设备要求的满足，提升设备品质。
3.3无功补偿自动化
为保证供电系统对矿山矿井生产过程中最大生产负荷要求的满足，实现供电设备利用率的有效提升，需进行全面的无功补偿和电能利用最佳化设计与实践。根据实际情况，可选用有源无功补偿器，并实现额定容性到额定感性双向进行无功补偿，保证额定容量内系统功率因数0.99，并保证工程成本的有效控制，实现供电系统的绿色设计与实践。
3.4变电所主结线设计
在中小有色金属矿山矿井电力系统设计与实践过程中，变电所主结线方式的科学选择对整个供电系统运行安全与可靠存在重要的影响作用。基于此，在坚持经济性、简单性、灵活性、可操作性、易维修性等原则的基础上，进行一次、二次结线。如采用桥式结线法实现电力变压器与受电线路之间的联结；采用单母线结线法实现电力变压器二次侧相联结。
3.5变配电的保护
由于电力供电系统在运行中，存在着过电压危害、短路、因绝缘降低或损坏造成线路和设备漏电或接地等现象，从而影响了电力供电系统正常运行，危及到人身安全。因此有色矿山在供电系统设计中应考虑到如下几种保护：过电压保护：安装避雷针、避雷线和避雷器防止雷电破坏变电所或其它电气设备。过电流保护：当输电线路或电力供电设备短路时，利用过电流保护装置迅速切断故障源，防止对设备等造成更大危害。接地保护：在中性点不接地系统中，将电气设备正常情况下不带电的金属部分与埋在地下的接地极作良好的金属连接，以防止设备绝缘损坏、外壳带电，人及设备发生触电危险。保护接地，可以使流过人体的电流降至安全电流以下。以上谈及的三种保护是有色矿山电力供电系统设计中必须考虑的安全供电保护措施。
4矿井供电系统设计经济技术评价
实践证明，该供电系统的设计具备安全性，其中中性点不接地设计保证了电网运行的安全，专用变压器的选用，提升了照明系统运行的安全性。与此同时，“放射式+干线式”结线法的应用，避免了设备（子系统）关联故障的发生，提升了系统运行的稳定性与可靠性，设备质量的检验与安全监测系统的布设，提升了供电系统设计科学水平，保证了供电系统管理质量。无功率补偿装置的科学布设，实现了电能资源的高效应用。
结论
总而言之，供电系统在矿山矿井运行中具有重要地位，可以说矿山矿井运行的稳定与安全在一定程度上直接受供电系统安全运行的影响。因此，在当今高度重视矿山矿井安全生产的环境下，加强矿山矿井供电系统设计，提升供电系统科学性、运行有效性与安全至关重要。本文旨在通过对中小有色金属矿山矿井供电系统设计与实践的研究，为现代矿产企业的优化发展提供有益参考。
参考文献
［1］李东海．煤矿供电系统设计技术要点探析［J］．内蒙古煤炭经济，2016，（13）：33-34．
［2］许哲文．关于矿山电力供电系统的新技术实践研究［J］．硅谷，2014，7（22）：132+129．
［3］聂荣华．矿山供电系统中动态无功补偿装置的设计应用［J］．矿山机械，2014，42（05）：140-142．
论文作者:金东娜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/2
标签：供电系统论文; 矿井论文; 矿山论文; 井下论文; 变电所论文; 设备论文; 有色金属论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;