浅谈中小有色金属矿山矿井供电系统的设计和实践
摘要：供电系统运行的稳定与安全是保证矿山矿井安全生产的重要前提。本文以中小有色金属矿山矿井供电系统为研究对象，在实际问题研究与分析的基础上，进行矿山矿井供电系统优化设计，并基于设计规划进行多采区供电系统设计的实践，用以降低电力系统电能损耗的同时，提升供电质量与安全，保证供电系统运行稳定与安全。
关键词：有色金属；矿山矿井供电系统；供电系统设计
以铅锌矿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、照明、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。鉴于此，本文结合实际案例就中小有色金属矿山矿井供电系统的设计与实践进行了如下分析。
1 工程概述
本文工程项目为某矿业有限责任公司铅锌矿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“中央变电所—地面变电所—采区变电所”供电方式进行供电。矿山高压线路达到40条以上，杆塔约为1000基。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 设计思路与方案
供电系统设计过程中，为保证供电系统建设的科学性与运行的安全性，依据《有色金属矿井供电系统设计规范》中的相关要求，采用中性点不接地系统进行电网中性点设计；采用“发射式+干式”法进行输送点结线设计；采用电力设备资源集中化管理法进行设备运维管理与布置[1]。与此同时，依据矿山矿井实际需求，在进行设备资源设置过程中，需保证设备空间分布的均匀性、集中性，电能输送电压保持在±5%V，电源频率保持在±2.5%波动。由于本文研究的矿山矿井的井下负荷相对较大，开采深度达到了200米以下，因此供电系统采用高压供电形式进行井下供电，即在井筒敷设高压电缆，在采取地表出建立配电占并向采取变电所敷设高压线路，进行采取供电。此外，整个供电系统大致分为电源系统、高压输送电系统、开关系统、中央变电所系统、无功补偿系统、采区配电系统等子系统。为保证系统在各生产环境中运行的稳定与安全，将在矿山矿区尽力计算机监管系统，实现对供电系统、电力设备、相关电气参数等动态监管。并在电缆网络体系中配置事故预警装置，用以实现对矿山矿井电缆的安全监管。
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、无功率补偿入手，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，建议选择中性点不接地有色金属矿用专用变压器。
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金供电系统主要由高压断路、互感器、低压开关、隔离开关等电力设备共同组成[2]。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，需进行无功补偿设计与实践。对此，根据实际情况，可选用新型号的无功综合自动调节补偿装置，进行300kvar与800kvar与1000kvar的分组补偿。用以将电网功率因素提升至0.95以上，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]。
3.4 变电所主结线设计
在中小有色金属矿山矿金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。
4 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，“发射式+干式”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。
5 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].内蒙古煤炭經济，2016，（13）：3334.
[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）：140142.
作者简介：尤鹏（1993），男，蒙古族，内蒙古额尔古纳市人，大专，机电助理工程师。