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矿山供配电系统的优化设计


  摘 要:文章通过对矿山电气供配电系统的优化设计与设备型号的详细分析,结合矿山实际情况就减少矿山的用电量,降低运营成本进行了研究和分析,为进一步提升矿山企业的核心竞争力,为矿山企业能够健康持续发展提供了依据。
  关键词:矿山供电;供电系统;优化设计
  矿山企业在国民经济建设中起着重要作用,是电能的重要用户。随着生产的迅速发展,机械化和自动化水平不断提高,矿山企业对供电的要求也就更加严格。特别是深井井下作业,工作面不断移动,生产环境非常复杂,因此对供电的要求更高。矿山企业供电中断,不仅会造成减产,而且有可能引起人身事故,甚至可能毁坏矿井。因此,矿山企业对供电的最重要求是供电的可靠和不间断,即使在电力系统发生故障的情况下,也必须保证不间断供电,至少也得供应一部分电能以保证人身安全和设备不受
  损坏。
  1.矿井供电系统分析
  大、中型矿井的供电电源多取自110kv或35~60kv的电力网经两回架空线路迭到矿井总降压站。比如一次电压为35~60kv两台主变压器的内桥式接线的典型变电所主接线,其断路器外侧设两组隔离开关组成跨条(KT),上面接有35~60/0.4kv的所用變压器,供变电所直流操作电源等用。在一次侧进行计量的变电所,进线和母线应设准确等级符合要求的电流互感器(LH)和电压互感器(YH)。为了防止雷电波的侵袭,母线和架空进线处接避雷器,主突压器二次6kv侧多采用单母线分段,用成套配电装置配电。矿井一、二级负荷如通风机,主、副井提升机等由接在不同母线上的双回路供电,以保证可靠性。
  2.矿山供电系统的接线方法
  按网络接线布置方式可分为放射式、干线式、环式及两端供电式等接线系统。按其网络接线运行方式可分为开式和闭式接线系统。按对负荷供电可靠性的要求可分为无备用和有备用接线
  系统。
  2.1无备用系统接线
  无备用系统接线简单,运行方便,易于发现故障;缺点是供电可靠性差。所以这种接线主要用于对三级负荷和一部分次变的二级负荷供电。放射式接线的主要优点是供电线路独立,线路故障互不影响,易于实现自动化,停电机会少,继电保护简单且易于整定,保护动作时间短,缺点是电源出线回路较多,设备和投资也多。干线式接线的主要优点是线路总长度较短,造价较低,可节约有色金属;由于最大负荷一般不同时出现,系统中的电压波动和电能损失较小;电源出线回路数少,可节省设备。缺点是前段线路公用,增多了故障停电的可能性。串联型干线式接线因干线的进出侧均安装隔离开关,当发生事故时,可在找到故障点后,拉开相应的隔离开关继续供电,从而缩小停电范围。干线式接线为了有选择性地切除线路故障,各段需设断路器和继电保护装置,使投资增加,而且保护整定时间增长,延长了故障的存在时间,增加了电气设备故障时的负担。以上接线方式的优缺点,根据系统具体条件而有所不同。在确定供电系统接线方案时,主要取决于起主导作用的优缺点。
  2.2有备用系统的接线
  有备用系统的接线方式有双回路放射式,双回路干线式,环式和两端供电式等。它们的主要优点是供电可靠性高,正常时供电电压质量好,但是设备多,投资大。双回路供电这种供电方式,线路总长度长,电源出线回路数和使用开关设备多,投资大,如果负荷不大,常会造成有色金属的浪费。优点是当双回路同时工作时,可减少线路上的功率损失和电压损失。这种接线适用于负荷大或单独供电的重要用户。对于容量大,而且特别重要的用户,可采用母线用断路器分段接线,从而可以实现自动切换,以提高供电的可靠性。环式接线系统所用设备少,各线路途径不同,不易同时发生故障,故可靠性较高且运行灵活。因负荷由两条线路负担,故负荷波动时电压比较稳定。缺点是故障时供电线路较长。电压损失大(特别是靠近电源附近段故障时)。因环式线路的导线截面应按故障情况下能担负环网全部负荷考虑,所以有色金属消耗量增加,两个负荷大小相差越悬殊,其消耗就越大。故这种系统适于负荷容量相差不大,所处地点离电源都较远,而彼此又较近的情况。环式接线平常可以开环运行(或称联络式),也可以闭环运行。但闭环运行继电保护较复杂,因此一般采用开环式运行方式。两端供电式网络和环式只有大致相同的特点,比较经济,但必须具有两个以上独立电源且与各负荷点的相对位置合适。在矿山供电系统中,有备用系统接线一般多采用双回路放射式或环式接线。
  3.供配电改造方案的优化
  3.1采用两路电源供电
  利用尾矿泵房低压配电室备用的进线柜,从中矿浓缩低配室引一路0.4kV电源至此配电柜,原有的尾矿泵房受电方式不变,这样,尾矿泵房受电变为两路电源,当筛分供电出现断电故障时,可及时通过人工切换到另一路供电,来确保尾矿输送的生产。而过滤厂房低配室由于只有一个进线柜,没有备用进线柜,要保证两路电源供电使生产不受影响,只能从主厂房低配再引一路0.4kV电源到过滤厂房进线柜,并加装一套双电源自动投切装置。这种方案优点:改造后不因筛分故障供电影响,可保证生产连续;缺点:工程投资费用较大。
  3.2采用一路电源供电
  利用选矿厂计划停产时间,一是将原筛分高配室供尾矿泵房10kV电源改由主厂房高配室的同等配置高压柜供电;二是将原来筛分厂房高压配电供给过滤厂房的10kV电源改由主厂房高配室高压柜供电。这种方案优点:时间最短,所需工程费用最低,材料最省,完全能满足生产工艺要求,也符合矿山安全生产标准;缺点:需要选矿厂利用停产改造。
  4.结束语
  根据选矿厂生产作业各工序的分工特点,第一方案虽然是两路供电,但是当采用筛分高配供电发生故障时,需要人工切换操作到另一路供电,其间的时间差存在着对生产作业工序连续的一定影响,不但增加了设备投资,同时也增加了电气故障点,造成设备维护维修工作量增加,生产成本费用高。第二方案简单可靠,能满足选矿厂安全生产和工艺流程作业要求。通过以上分析比较,采用第二种方案经济合理,稳定可靠,能实现选矿厂安全生产的连续性。
  参考文献:
  [1]张扬,浅谈大型矿山电气节能措施[J],科技与企业,2013
  [2]李大鹏,黑色金属矿山企业电力设计[J],企业文化,2014
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