礦山機電設備的供電方式改進研究

張靜波

（平頂山天安煤業股份有限公司一礦，河南 平頂山 467000）

礦山機電設備是礦山采集企業提高生產力、獲取經濟收益、推動我國社會市場經濟建設與發展的基礎保障。能夠切實提高礦產資源的挖掘質量與采集效率，降低生產事故，提高生產效率。但由于我國礦山機電設備的內部結構復雜、種類繁多、設備與設備間又存在緊密的內在聯系，需要穩定而安全的供電方式作為保障。然而我國傳統礦山機電設備的供電方式較為傳統、老舊，難以滿足新礦山機電設備的供電需求，因此我們需要集中精力改變傳統的設備供電方式，提高設備運轉的機動性、穩定性與安全性，為我國礦山挖掘與采集事業的健康發展，提供依托。

1 礦山機電設備的發展趨勢

在我國社會發展對礦產資源與稀有金屬的需求持續增長的背景下，礦山機電設備的整體需求量也呈現日漸增長的發展趨勢。特別在大型設備與集成監控設備迅猛發展的當下，我國礦山設備雖然在生產量與使用量上位居世界前列，然而在設備環保性、實用性、可靠性及科技性等層面上確存在明顯的不足。但在高新技術的研發與西方先進技術的引進下，我國機電設備在技術含量與應用效率上，卻得到了更顯著的發展。譬如水泵、風機、電纜、防爆開關等采礦和運輸設備都相對成熟，電子集成系統與自動化技術也被廣泛地應用在礦山機電設備中，并在信息技術的支持下，定位系統、通信系統、監控系統等技術也得到更為廣泛地應用和發展，能夠在礦山挖掘、運輸作業中，發揮出難以替代的功能和作用。而在環保法律的影響下，我國礦山機電設備逐漸朝著環境友好型、綠色型及無污染的方向快速發展著，安全性、自動化與信息化程度也得到明顯的提升。可以結合我國各類礦山作業的需求，提高礦山企業的經濟收益與社會效率。

2 礦山機電設備的種類與供電要求

在礦山挖掘作業與采集作業中，能夠切實提高礦山生產的效率和質量，提高設備運轉的穩定性和實效性。而在設備類型上，我們可根據設備功能，將礦山機電設備劃分為輔助設備和主要設備兩種，其中主要設備具體包括壓風機、電力系統、通風系統、排水系統、提升設備、掘進設備、采礦設備及運輸設備等設備類型。輔助設備主要包括轉運設備、支護設備、搶險設備、運輸管理系統、瓦斯檢測、安全系統、探礦設備、選礦設備等設備類型。其次是供電需求。礦山機電設備的供電需求量較為龐大，較為復雜，直接影響到礦山機電設備的穩定性和安全性。由于礦山井下環境較為復雜，作業方式多變，所采用的探礦設備、選礦設備與采礦設備都屬于強電設備。因此對供電系統的節能性、安全性及可靠性的要求較高。如果供電系統的安全性與可靠性較差，很可能導致礦山企業的財產安全與作業人員的人身安全受到威脅，不利于礦山企業的健康、持續地發展。通常來講我國中小型礦山開采企業主要采用單回路或單電源供電的方式對機電設備進行供電，但供電方式的穩定性和持續性確不夠理想，容易導致各類線路問題的出現和發生，嚴重影響到機電設備的使用壽命。

3 礦山機電設備供電方式改進策略研究

綜合分析井下通風、排水、壓氣的安全，企業在挖掘礦山資源時必須將傳統的單回路或單電源改進為雙回路或雙電源供電。當供電故障出現時，另一回路能夠繼續承擔井下通風、排水及壓氣等重要負荷，提高機電設備連續運行、安全運行的質量和效率。此外井下雙回路或雙電源供電通常以分列運行的形式運行的，即一個回路處于備用狀態，另一回路處于運行狀態，唯有如此，礦山機電設備才能夠獲得連續而高效地運作，切實減少供電故障對機電設備運行、運轉的不利影響。對此，本文將以并列、分列供電、分列設備供電、負荷改進及挖掘設備供電為抓手，探究出具體的改進策略和方法。

（1）開采雙回路供電方式的介紹。通常來講雙回路供電的運行形式主要有并列運行和分列運行兩種，其中分列運行主要指一條線路正常運行，而另一條線路帶電備用，兩端線路的聯絡開關始終處于相互連接的狀態。然而在總開關處，運行線路的總開關始終處于閉合狀態，備用線路的總開關則處于斷開狀態，當供電故障出現后，連接兩條線路的聯絡開關會閉合，使備用線路處于運轉狀態。而并列運行則指主線復線都處于運行狀態，但兩條線落的總開關都處于閉合狀態。在優缺點上，分列運行能夠被廣泛應用在負荷需求較小的配電所或變電所中，兩條線路所承載的負荷都幾乎相同，有利于工作人員及時切換雙回路電源。然而該運行方式的壓降和工作電流都十分巨大，運行線路相對較短，難以滿足礦井機電設備的實際需求。而在并列運行的層面上。并列運行能夠被廣泛應用在負荷需求相對較大的配電所或變電所中，線路運行的壓降和電流都相對較小，線路距離也相對較長。然而由于雙回路的承載負荷存在明顯的差異，開關保護定值也不一致，當一條回路出現供電故障后，另一條回路的開關需要進行重新的整定，難以幫助工作人員靈活地進行雙回路切換工作。

（2）分列設備的供電方式改進。在雙回路的實際應用中，我們需要在110kv的變電站分接兩條不同的電源線路到開閉所，以此使一條線路在發生供電故障或問題后，另一條線路能夠為井下峒室和采場進行持續供電，以此保障礦山生產的連續性和可靠性。而在并列運行改進為分列運行的層面上，需要將雙回路中的兩個“開關整定值”進行統一處理，使兩條線路的整定值相同或相近，譬如將一條線路的電流（20）和時限（0.16）改為另一條線路的電流（21）和時限值（0.15）等。此外，在供電線路搭建與運行的過程中，線路供應還容易受自然氣候與工作環境的影響，如大風天氣的頻繁出現，容易導致絕緣瓷瓶碎裂、歪斜，進而出現供電線路跳閘或短路等供電故障和安全隱患。

（3）生產負荷供電方式的改進。通常來講，我國礦山企業在井下生產設備供電方式上主要采用的是單回路供電，雖然能夠確保供電線路擁有足夠的負荷，然而卻容易受供電故障、線路問題的影響。因此在機電設備供電方式改進的過程中，我們有必要將傳統的單回路供電改進為雙回路或雙電源供電。譬如將變電站的供電線路改為兩趟線路的“雙回路”或“雙電源”供電，一條線路從A變電站供電，另一條線路則由B變電站供電，兩條線路在通過中轉后，直接銜接到礦山區位，以此實現雙線路供電的目標。然而在線路搭建或鋪設的過程中，需要以架空線路供電為主，所采用的線纜應為LGJ-150鋁絞線。

（4）采掘設備供電方式改進。我國井下峒室所采用的高壓系統電壓普遍以6KV為主，需要在機電設備供電方式改進的過程中，將其改進為“中性點不接地”的運行形式。而在低壓系統改進上，則需要將380v的低壓系統轉變為適合井上作業的TN-C-S或TN-S接地系統。在此過程中，企業并不需要從井下引出IT系統，能夠更好地簡化作業環境或流程。根據現場情況與供電要求，我們還需要對采場配電及供電系統進行如下的改進和優化：①將傳統單回路或單電源供電轉變為雙回路或雙電源供電，以此為礦山通風、排水、壓氣等機電設備的穩定運行，提供電能支持；②將專供露天采場的“開閉變電站”中的，饋線柜改進為電源柜，并將傳統的間接供電改進為直接供電；③改進開閉所的電網布置，將傳統的并列運行轉變為分列運行；④增設進出線“接地系統”，以此預防雷擊對電源系統的影響；⑤改進開閉所與變電站所有線路或高壓柜的系統名稱；⑥改進電端電流，效驗配電柜整定值。

4 改進效果分析

首先，將同桿架設的井下和露天開采設備所用的供電線路，改進為專供井下作業的雙回路供電線路，能夠滿足井下開采對供電負荷的生產要求。由于在供電方式改進和優化的過程中，雙電路和雙電源是以上一級的變電站所引出的線路為主，因此符合我國相關的供電標準和要求。其次，將井下開采設備的單回路改進為雙回路，能夠極大地降低線路供電問題或故障對井下開采作業的影響，提高設備運轉的連續性和穩定性。再次，通過將并列供電改進為分列供電，能夠切實提高設備供電的效率和質量，減少故障撤離的頻率，保障井下作業的安全性和有效性。最后是井下峒室和露天采場供電線路的優化與重組，可以極大地降低干線停電頻率，提升牙輪轉機、挖掘機、電鏟等機電設備的運轉效率。特別在負荷改進的背景下，企業不僅能夠切實減少電能損耗幾率，還能確保各大機電設備獲得充足的負荷支持，提高設備運轉的性能，降低相關供電事故的發生頻率。

5 結語

改進并優化礦山機電設備供電方式，能夠降低井下峒室和露天采場供電線路隱患所造成的安全生產與供電事故問題，確保礦山排水設備、通風設備、氣壓設備的穩定運行，提升了礦山機電設備的穩定性和可靠性。而在供電方式改進的過程中，本文以并列、分列供電方式改進為抓手，以開采、掘進、生產等機電設備的供電方式改進為主，層層推進地探究礦山機電設備供電方式改進的策略和方法，為我國相關企業和機構，改進機電設備供電方式，提供依據和借鑒。