矿山供电系统技术改造及优化.pdf

世界有色金属2023年7月上154矿山供电系统技术改造及优化李艳秋1，栗明旭2（1.新汶矿业集团（伊犁）能源开发有限责任公司一矿，新疆 伊犁 8 3 5 0 0 0；2.新疆天成鲁源电气工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0）摘 要：以往矿山供电系统的电容量较低，而且系统运行成本较高。继电保护整定困难和设计不合理等问题对矿山供电系统的正常运行产生了很大影响，这直接影响到了矿山企业的生产。因此，供电相关部门应对矿山供电系统进行全面的技术改造和优化，以提高矿山生产的稳定性。为此，需要加大工作人员的培训力度，定期排查矿山电气设备和供电系统存在的故障问题，并在必要时采用现代智能化技术及时发现设备和供电系统中的问题，以便有效解决，从而提高供电设备的运行效率。关键词：矿山；供电系统；技术优化中图分类号：T D 6 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 3-0 1 5 4-3Technical Transformation and Optimization of Mine Power Supply SystemLIYan-qiu1,LIMing-xu2(1.X i n w e n Mi n i n g G r o u p (I l i)E n e r g y D e v e l o p me n t C o.,L t d.No.1 Mi n e,Y i l i 8 3 5 0 0 0,C h i n a;2.X i n j i a n g T i a n c h e n g L u y u a n E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g C o.,L t d,Ur u mq i 8 3 0 0 0 0,C h i n a)Abstract:I n t h e p a s t,t h e c a p a c i t y c o n f i g u r e d i n t h e mi n e p o w e r s u p p l y s y s t e m w a s l o w,a n d t h e s y s t e m o p e r a t i o n c o s t w a s r e l a t i v e l y h i g h.Re l a y p r o t e c t i o n s e t t i n g i s d i f f i c u l t,u n r e a s o n a b l e d e s i g n a n d o t h e r i s s u e s h a v e a g r e a t i mp a c t o n t h e n o r ma l o p e r a t i o n o f t h e mi n e p o w e r s u p p l y s y s t e m,w h i c h w i l l d i r e c t l y a f f e c t t h e p r o d u c t i o n o f c o a l e n t e r p r i s e s.T h e r e f o r e,t h e p o w e r s u p p l y r e l a t e d d e p a r t me n t s s h o u l d c a r r y o u t c o mp r e h e n s i v e t e c h n i c a l t r a n s f o r ma t i o n a n d o p t i mi z a t i o n o f t h e mi n e p o w e r s u p p l y s y s t e m,s o a s t o i mp r o v e t h e s t a b i l i t y o f mi n e p r o d u c t i o n.B a s e d o n t h i s,i t i s n e c e s s a r y t o s t r e n g t h e n t h e t r a i n i n g o f s t a f f,r e g u l a r l y c h e c k t h e f a u l t p r o b l e ms e x i s t i n g i n t h e o p e r a t i o n o f mi n e e l e c t r i c a l e q u i p me n t a n d p o w e r s u p p l y s y s t e m,a n d i f n e c e s s a r y,u s e mo d e r n i n t e l l i g e n t t e c h n o l o g y t o t i me l y f i n d t h e p r o b l e ms e x i s t i n g i n e q u i p me n t a n d p o w e r s u p p l y s y s t e m f o r e f f e c t i v e s o l u t i o n,s o a s t o i mp r o v e t h e o p e r a t i o n e f f i c i e n c y o f p o w e r s u p p l y e q u i p me n t.Keywords:mi n e;P o w e r s u p p l y s y s t e m;T e c h n i c a l o p t i mi z a t i o n收稿日期：2 0 2 3-0 4作者简介：李艳秋，女，汉族，生于1 9 9 3 年，河南人，本科，机械电气助理工程师，研究方向：电力工程。当前，对于矿山机械设备的自动化来说，它是推动矿山快速发展的前提，而供电系统在矿山生产和发展中也占据着重要地位。因此，加强对矿山企业电力系统的优化是必要的，需要对当前矿山供电系统技术进行不断优化和更新，以现代化技术为核心，全面推动供电系统的安全性。1 供电系统的基本特征矿山供电网主要由发电机、升降变压器、各种不同电压等级的输配线路的用户组成。矿山是电网用户的一级用户，由于生产环境的复杂性，对供电系统有以下几点要求：首先是可靠性，供电系统的供电电源应采用两条独立的电源线，并且不能在电源线上进行负荷分配。其次是安全性，矿山地质环境具有特殊复杂性和地质条件较差等特点，导致矿山供电系统无法有效保护。因此，在供电系统的实际运行中，必须采取防爆、防触电、超负荷、过电流等安全防护措施，并制定相关的安全管理体系。第三是技术的合理性，矿山供电系统的电压变化应小于5%，在0.20.5Hz的区间内，供电系统的系统功率不能低于0.9。最后是财务方面的考虑，取得经济利益是矿山的最终目标。因此，矿山的供电系统应尽可能简化，安装和运行操作也应尽可能简化，并且要尽量降低电力设备的投资和运营成本。2 矿山对供电的要求2.1 可靠性高供电可靠性主要指的是整个供电系统在运行时能够持续供电，并且始终保持最佳的工作状态，从而增加电力供应的理想化程度。实际使用中，可靠性高意味着在矿山工作过程中，即使出现了电力供应中断、设备设施故障、线路老化等问题，也可以采取紧急措施，加强电力供应的不中断性1。在矿山供电系统的实际运行中，为了确保最佳的供电条件，通常采用较为稳定的二次供电方式，以提高矿井的一次负载容量。同时，还要加强关键设施的防护措施，采用双回路设计，这不仅可以使供电线路更加可靠，还可以规避各种供电负荷问题，保证供电系统的正常运行。实践证明，要想改善电力供应系统的可靠性，必须注重电力供应的持续性，同时从根源上减少故障发生，既能确保矿山的生产质量，又能降低电力设备的维修费用。此外，通过先进的系统，还可以减轻检修人员的工作强度，利用稳定的供电系统来保障矿井的生产效率。2.2 具有安全保障矿山供电系统在运行过程中应该采取良好的安全保护2023年7月上 世界有色金属 155措施，以确保其运行的安全性。研究结果表明，矿山本身具有特殊情况和复杂程度，容易受到不稳定的自然环境因素的干扰，因此在供电系统的规划过程中，应尽量避免这些因素的影响2。供电系统的安全性直接影响到矿山的质量，并与矿山产量密切相关。要想更好地提升矿山供电系统的安全性，必须对供电系统进行精密化设计，并且采取合理的防爆、防触电等措施，将防漏电措施落实到位。同时，加强供电系统的安全运行，利用现代化技术监控系统设备运行的各项参数信息，全面了解电力设备和线路运行情况，实现对电力设备和线路的动态监控，实现电力设备的整体升级，确保矿山供电系统的规范和安全操作。2.3 技术合理矿山供电系统不仅需要保证其安全性和可靠性，还需要保证技术上的合理性。在实践中，技术上的合理性意味着必须在现有技术支持下，持续进行矿山供电的维修和稳定，并且熟练运用技术，不断改进技术，确保所采用的技术与实际需求相匹配，达到理想的管理目标3。在不断改进矿山电力供应体系的过程中，需要关注负载分配，合理安排供电，尽量提高配电网络的精确性，从根源上减少线损。此外，为了保证矿山的安全运行，必须科学设定防护设备的各项指标，并进行专门的培训，在电力供应不稳定的情况下，适当调整电力设备，以保证矿山的安全运行。针对这种情况，采取电气安全的方法，从根源上避免危险，实现对电力电缆的安全防护。同时，还需要采用现代化技术手段，对系统设备运行的各项参数进行科学化管理，并采取有针对性的管控措施，提升供电系统的运行水平。3 矿山供电系统发展现状矿山供电系统的用电负荷分为三个等级，实际运行中需要根据不同等级进行不同项目的工作。一级负荷指矿井内的风机、升降人员的起重设备、主提升设备、矿井内的抽气设备以及未进行地下电力变电的站点。二级负荷包括矿山企业、井上和井下的电力、照明设备、矿井内的充电器和电力设备，电机车作为主要交通工具。三级负荷主要指第一和第二部分的供电系统。经过多年的发展，矿井供电安全性和供电可靠性得到了显著改善。然而，由于外部条件等原因，国内矿山的供电系统仍存在某些问题4。首先，电力系统无法及时发现设备的安全问题；其次，在供电系统的运行过程中，电压会出现较大的变化，当温度升高到一定程度时，可能引发大量发热现象，导致供电系统故障。同时，目前国内继电器防护技术还需改进。国内采用的是基于单端电压的电流保护方式，然而供电系统越来越少、等级也越来越高，电力设备与供电系统之间的差距日益扩大，降低了矿山供电系统的安全性。4 矿山供电系统技术改造及优化措施4.1 稳定供电系统负荷根据矿山生产实践，发现矿山供电系统在使用过程中，经常会出现负荷变化的情况。通过对供电系统进行分析，认为供电系统的均衡是保证其适应能力和总体稳定的基本要求，不容忽视。在电力市场运营中，大容量的电力设施的应用是不可或缺的，因此与电力有关的操作应尽量标准化。在技术执行之前，需要进行充分的沟通，并制定相应的防护措施，以降低负载的变动。根据之前的工作经验，施工临时接电线非常具有挑战性。在单相负载线路中，为了避免危险并消除安全隐患，在技术人员的引导下，应合理高效地完成电网的接入，尽量减少人为因素对电网的不利影响，多角度、全方位地规避负载不均衡的问题。在实际运行中，应选择质量更好的三相四线制线束，并对其进行整合，并将其扩展到各个装置上，从而降低因地理位置而导致的各种问题，确保单相负载的合理组合，提高电网的稳定性。由于矿井条件较差且存在较差的设备工作条件，在线路安装过程中需要进行科学、系统的规划，并全面加强对电缆的防护，以降低周围环境的影响，增加电缆的安全性。同时，针对重要的电力设施，制定合理的电力线使用计划，尽量减少其他设备故障对主要电力线的影响，防止电网停机现象的发生。在实际使用中，该系统出现了一些问题，但没有对供电系统的运行造成任何干扰，并且使用结果比较满意5，6。为了解决电力线缆在使用过程中常见的挤压、损坏等问题，必须通过优化配电箱体结构，在设计阶段增加防漏装置，并采用先进的技术手段，以减少漏电事件的发生，降低对供电系统高效、持续运转的影响。同时，在供电系统的设计中，应选择低压技术，并采用较高水平的技术和各种手段，从根本上预防供电系统的危险。4.2 完善系统设备型号在实际生产中，为了解决矿山供电系统低效问题，需要改进装备、提高配套性，并对矿山生产和技术状况进行全面研究。这样可以优化矿山供电系统并进行技术升级，确保其可靠性。具体做法有以下几点：首先，在新设备替换时，要对选定的装置有一个大致的认识，并根据现有的供电条件和指标选用新的电器，以降低不符合的概率。其次，要根据实际情况对电力设施进行调整，以确保新的电力设备能够尽快融入到供电系统中，并达到安全合理的应用。同时，对于非线性特性的电子设备，需要安装滤波器，并注意现场的补偿原理。另外，要谨慎选择各种补偿装置，并与装置同步并进行实时转换，以增加电力稳定性。在这些对策的基础上，还应进一步提高矿井供电系统的能力，制定健全的替代方案，扩大防爆补偿范围，提高供电系统的供电性能和运行效率。同时，对矿井电力设备来说，在新环境下，需要引入先进技术手段，对不适配的设备和参数进行优化和革新，全面提升世界有色金属2023年7月上156供电系统的运行安全性。在供电系统实际运行中，还需要发挥技术管理作用，定期检修电力设备，确保故障排查工作到位，更新新老设备，改造保护装置，提高设备灵敏性，确保系统稳定。这样可以充分利用电力，为矿井的正常运行起到重要作用。4.3 抗谐波污染的技术应用从实践中可以观察到，矿山供电系统需要不仅保证其工作状态和连续性，还要具备防止共振的功能，以降低对生态环境的冲击，从而增加矿山的经济效益。经过调查，发现电力系统中的谐波污染具有很高的危险性，并且对电力供应产生巨大影响。根据多方论证，目前最常见的解决方法是加强对电网谐波的补偿。利用电网的调频设备，可以使电力系统运行更加稳定7。在当前市场上，存在许多谐波补偿设备。根据先前的工作实践，被动滤波技术被认为是目前使用最广泛且经济性最好的一种技术，它具有最低的成本和最先进的技术。其基本思想是通过电感等元件来实现，并将相应的器件串联，从而在整个系统中建立适当的滤波器，使三次谐波电流完全被过滤掉。在实际情况下，为了使其正常工作，必须了解其使用方法和安装时需要考虑的问题，必须尽量靠近电器，并在一定程度上消除谐波的干扰。实际应用证明，为了正常利用低功耗电器，可以采用中央补偿方式，并采取超前方式，对电力设施进行适当的投资。4.4 科学选择变压器变压器是整个矿山供电系统的重要组成部分，因此选择变压器必须符合实际情况，以确保供电系统能够安全稳定地运行。然而，在实际情况中很容易出现一些问题，例如变压器过热引发的安全问题以及变压器超负荷运行对整个矿山企业造成的巨大负担和浪费等问题8。在选择变压器时需要考虑以下几点：首先，从安全性出发，确保变压器具有较好的耐压性能；其次，能够确保变压器具备较好的耐高温性能；最后，要保证变压器具备足够的容量能力。此外，在选择过程中还需要注意，在实际操作过程中确保每个环节都有相应的负责人负责。4.5 加强变电所及其管理工作矿山变电所是矿山供电系统中至关重要的组成部分，其工作质量直接关系到矿山的安全生产。加强变电所管理工作可以提升变电所人员的管理水平，提高整个变电所的安全性能。首先，可以从管理制度方面入手，制定一套完整的工作规章制度，使变电所的各项管理工作有章可循，规范内部秩序，提高管理水平。其次，可以将变电所设备和系统纳入整个生产过程中。例如，在矿山开采工程施工过程中，需要按规定安装相关的保护设备和设施等。在工作中还要注意全面了解矿山企业的电力供电系统，确保其合理规划运行、安全可靠。此外，还需建立完善的变电所安全体系，例如在工作中出现异常情况时应及时向生产调度处报告并进行处理。最1王金.矿山高压供电系统漏电保护技术研究J.电力设备管理,2022(8):190-192.2刘朝鑫,石耀龙,岁攀峰.矿山供电系统防越级技术现状分析与供电无人值守技术的应用J.矿山机械,2022,43(7):136-138.3刘利霞,常海莎,田立江.无人值守改造技术在矿山供电系统的应用J.集成电路应用,2021,38(8):166-167.4常海莎,刘占波,刘利霞.矿山电力设备状态监测与故障诊断技术研究J.数码设计（上）,2021,10(1):86-87.5王朋.矿山机械设备自动化供电系统思考J.内蒙古煤炭经济,2020(3):190.6张文琦.矿山供电系统漏电保护措施研究J.世界有色金属,2020(24):187-188.7李飞龙.矿山电力设备状态监测与故障诊断技术研究J.世界有色金属,2019(2):290-291.8殷鹏.矿山供电系统防越级跳闸技术的分析及应用J.机械管理开发,2020,35(4):140-141,192.9宋跃君.矿山供电应推广电气试验的探讨J.煤,2022,31(1):107-108.后，要加强相关人员的培训与学习，使变电所管理人员对矿山供电系统有深入了解。同时，应加强变电所管理人员的培训与考核，并在此基础上完善相应的管理制度体系和监督机制。在矿山供电系统改造过程中，还需加强对相关人员的培训，以确保其具备较高水平和综合素质，提高矿山供电系统的安全可靠性和经济性9。目前，我国矿山供电系统技术改造工作仍存在一定问题，为提升矿山企业在市场经济中的竞争优势和经济效益，这是一项非常重要的任务。4.6 优化改革矿山供电系统目前，要对矿山供电系统进行优化改革，首先需要从供电系统所使用的设备和元件入手，做好对供电系统中的电线电缆的保护工作。供电系统的电缆在实际运行中容易受到周围环境的物理损害，例如挤压、砸击、割裂等，并且潮湿的地面也会影响供电系统的漏电事故率。因此，在安装矿山的电线电缆时，还需要加强对电缆的防护，防止周围环境对电缆造成损坏。在矿山供电系统中应安装漏电保护装置，并做好关闭电源设施以减少电源泄漏的危险。为确保供电系统的可靠性，保证供电设备的正常运行，防止因设备老化或短路而导致电力设备故障。同时，在设计和选取矿山供电系统时，必须选择较小、技术先进、可靠的设备，以确保供电系统的安全运行。5 结论综上所述，为提高矿山供电系统的运行效率和安全性，必须对电网进行科学的优化和技术创新。因此，需要重点分析供电系统的供电需求，探讨改进措施和技术改造方案。随着科技的不断发展和应用推广，我国矿山企业必将得到快速发展，为矿山事业的发展提供有力保障，全面推进矿山开采工作的顺利进行。