论如何提高露天煤矿供电系统的可靠性

柳东

（国家能源集团准能集团黑岱沟露天煤矿供电队，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

露天煤矿生产条件及坑下工作环境复杂，制约煤矿供电可靠性的因素较多，因此，提高供电可靠性一直是煤矿供电管理的重要目标。加强供电设备管理，煤矿各级供电专业技术、管理人员还需不断总结经验，创新和完善各种管理方法及措施，缩短供电线路距离，合理分配供电负荷，确保设备检修维护质量，减少生产设备故障停机时间，提高生产设备工作效率。

一、供电系统的可靠性

供电系统的可靠性是指供电系统能正常运转，对相关煤矿设备进行连续、不间断的供电。若供电系统在煤矿设备运行中突然断电，相关机电设备就会出现故障甚至损坏。因此，要保证供电系统正常运作，保证其能源源不断地为相关设备输送电，可在实际工作中准备两回电源线路。为使其安全可靠运行得以实现，在矿井两回电源线上不可分接别的负荷。

二、露天煤矿对供电系统可靠性的基本要求

供电可靠性是露天矿生产设备的主要动力保障，供电系统的可靠性直接关系到露天煤矿生产设备的效率和经济效益。同时，也反映了一个供电单位的技术、管理水平。根据国家标准《矿山电力设计规范》和《电能质量供电电压允许偏差》标准，露天采矿现场的架空供电线路不得少于两回路。两回路供电线路，每回路供电能力不小于总负荷的70%。采用三回路供电线路时，每回路供电能力不小于总负荷的50%。采矿场供电线路宜采用沿采场边缘架设的环形或半环形固定式、干线式或放射式供电线路。高压电力网的配电电压应为6kV 或10kV。35kV 及以上供电电压偏差不得超过额定电压的±5%。10kV 及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

三、露天煤矿供电系统可靠性意义

首先，煤矿供电系统的可靠性能有效避免事故及故障的发生，这对保证工作人员及人民生命财产安全具有至关重要的意义；其次，煤矿供电设备系统的可靠性能降低供电设备维修费用，且降低供电设备的维修周期，促使煤矿生产能更为顺利地进行，这从很大程度上提升了煤矿生产的经济效益。因此，无论从安全性角度出发，还是从经济性角度出发，露天煤矿供电系统可靠性对煤矿企业来说，都是能保证安全生产最为可靠的有效途径，也是当前露天煤矿生产的先决条件。

四、露天煤矿供电系统供电可靠性降低原因

（一）降低原因

通过对某露天煤矿供电系统运行情况的分析，可知导致供电可靠性降低的原因主要是架空线路、供电线路等因素。

1.架空线路影响。某露天煤矿架空线路设计时，主要以南北空间为设计目标，以减少对煤矿内部空间的影响。但在实际应用中，由于露天煤矿外排不合理、内排不充分等不利因素，为了满足露天煤矿的开采需求，需拆除已建的北部架空线路。随着露天煤矿开采程度的扩大，对南部架空线路进行二次设计与规划，并在限定时间内完成更换工作，拆除之前不合理部分，为保证架空线路的合理性，采用电杆回撤法。然而，随着露天煤矿的不断开采，设置的电杆也在不断移动，施工项目所需工期短，施工工艺简单，所以能有效保证架空线路的正常运行。由于露天煤矿区域大，因而开采的矿坑范围大。在开采过程中，转向情况频繁，铺设的供电系统线路大多集中在煤矿西南部，所需供电设备转移到北部区域，此时开采设备将受到供电影响，导致部分架空线路供电压力增大，超负荷工作问题严重时会出现电击穿严重，降低了露天煤矿供电系统的可靠性，人而影响露天煤矿的开采效率及质量。

2.供电线路的影响。通常，在露天煤矿供电系统运行前，需检查线路敷设的合理性，才能进行供电操作。由于露天煤矿矿坑情况复杂，在敷设电缆时往往需埋地、转向、绕圈等，若无合理的敷设方案，整个露天煤矿的各种线路会相互交叉、跨越等。露天煤矿在开采过程中，所需穿采设备还需频繁移动，因此连接线路也需移动。在这个过程中，会对线路造成不同程度的磨损，降低线路使用寿命，若未采取相应的保护措施，将为后期的矿坑生产埋下安全隐患，降低露天煤矿供电系统的可靠性。另外，供电系统中需铺设大量的线路，因此所选择的线路类型及质量成为影响供电质量的重要因素，制约了露天煤矿供电系统的可靠性。

（二）供电线路可靠性

1.线路故障。在露天煤矿供电系统的实际运行中，由于需要铺设大量线路，线路故障时有发生。企业应做好线路故障分析，及时发现存在的问题，以此提高露天煤矿供电系统的可靠性。通过对以往线路故障数据的分析可看出，当前露天煤矿线路故障主要包括线路质量不达标，长时间导电中的接地或短路问题；线路敷设区域无安全提示，导致待连接区存在水源，出现短路问题；由于线路敷设在露天煤矿，会有大型运输车辆经过，因此，在长时间的碾压下，会造成线路的严重损耗和偏移，造成线路的两相接地或单相等问题。

2.供电距离。在分析影响露天煤矿供电系统可靠性原因时，工作人员最易忽略供电距离因素。露天煤矿供电系统线路走线设计时，往往根据前期勘察及工作人员的敷设经验，制定供电距离。然而，这种线路方案的制定可能会导致线路铺设过程中的多次作业，导致不同电压下的穿采设备出现断续工作情况。例如，当电压超过工作值时，穿采设备工作，当电压低于工作值时，设备不能正常工作，降低了露天煤矿的生产效率及质量。在某露天煤矿中，使用的某系列电铲所需的启动电流较大，会在内部线路上产生较大的电压差，在实际工作中，多次出现白天电压达标时工作，晚上电压低时不工作情况，严重降低了生产设备的工作效率。针对这一情况，设计人员对供电线路进行分析，优化供电距离。结合监测系统提供的不同时刻电压值变化数据，可知移动变电站的供能电压值在白天7:00到下午3:00 处于一个高点，从晚上7:00到凌晨1:00、3:00、5:30，供能电压值处于低点，经计算，最大日平均电压波动差为1kV。结合架空线路经移动变电站的传输效率、时间、距离，根据电能传输公式可知，该电铲产生的电压降为0.354kV，设备所需工作电压为5.48kV。当提供的电压波动值在±5%以内时，电铲设备能稳定运行。通过分析线损公式，结合设备正常运行时的最低电压及移动变电站提供的最低电压值，将其引入公式中，得出合理的供电距离，以提高露天煤矿供电线路的可靠性。

（三）供电系统可靠性对策

1.加强管理，减少线路故障。通过对以往线路故障问题的分析可知，要解决线路故障问题，企业需加强管理，保证供电线路敷设的合理性及科学性。在实际应用中，敷设电缆时要完善员工的对接工艺，严格按安装方案操作；加强对施工现场的监督管理，确保施工作业中电缆随意扯、安装磨损、车辆碾压等安装流程的合理性；所选电缆的质量、型号不合格情况，如电缆接头处有裂纹、褶皱、重叠等，企业应建立专项采购制度，明确采购标准，确保采购线路质量达到铺设标准。材料进场前，还应对电缆质量进行抽样检查，不合格的电缆进行更换；露天煤矿地质中一般会有酸性土壤，会侵蚀电路，长期使用会积累热量，加速损耗，敷设前必须全面勘察敷设环境，结合勘察数据制定合理的敷设方案，并采取科学的保护措施。通过创新管理技术，降低线路故障概率，以提高露天煤矿开采安全性。

2.合理规划配电线路。由于电缆敷设距离远，种类多，在敷设前必须对配电线路进行合理规划。在配电线路的实际规划中，在保证供电质量的前提下，尽量缩短线路距离和降低线损。此外，露天煤矿供电系统产生的电网波动也会影响到大型煤矿设备，针对这种情况，应采取增加电缆宽度措施，以保证电压传输的稳定性和煤矿大型设备的稳定运行。

3.定期检查。在露天煤矿开采中，由于使用的设备种类繁多，需要一个性能强大的供电系统来保证供电的稳定性。因此，每年还必须对供电系统进行定期全面的检查，确保供电系统的可靠性。需根据露天煤矿供电系统运行情况，制定检查方案、安全防护措施、应急处理方案，明确工作责任，检查责任落实到人，每项检查内容应详细记录，后期可直接调取检查。

4.提高技术水平，确保耦合器制作质量。露天矿供电故障部分由于电缆连接装置的耦合器故障造成的，耦合器是电缆之间、电缆与开关柜、用电设备间的连接纽带。绝缘损坏主要发生在连接不良装置的制作过程中；接触电阻过大，导致过热；密封垫受雨、雪、温度和湿度影响性能降低。为克服这一困难，应严格控制电缆连接装置的制作，根据不同类型电缆及电缆连接装置，严格按工艺流程制作，每根制作完的电缆应进行绝缘试验，确保绝缘合格，防止因制作原因造成的电缆受潮和绝缘降低。耦合器和分线箱配件最好是同一厂家产品，能保证连接件配合紧密，密封性能好；对原附件结构不合理的部件进行进一步改进，可减少线路检修维护工作量。在使用中，还要求所有的耦合器必须上托架，以防其被水浸泡及潮气侵蚀。

5.合理控制电缆长度，选择相应的电缆截面。电压降损失是影响供电质量的重要因素之一，因供电线路过长导致的设备用电不稳定现象频发，特别是容易引起变频设备因电压不稳发生跳闸。因此在供电线路铺设前，必须对设备可使用的最长供电线路，包括该线路所用电缆型号规格进行计算，以便开展工作。针对以上问题结合露天煤矿生产现场的实际情况，不断优化供电系统，以保证供电质量。

6.合理设计电网构造。科学合理的电网结构是为煤矿供电系统提高安全稳定运行的有效保障。当前，为了确保煤矿供电系统的可靠性，有效途径是双回路、双电源设计。因当前矿井中的电气设备较多，从而造成用电负荷过于巨大，所以矿井必须具有双回路设计的独立电源线路。当其中的某一回路出现问题与故障时，其中一条回路需能承担煤矿井内的所有负荷，而两条回路不能做同时运行，但其中的一条回路在运行中，另一条回路也必须带电备用。此外，双回路与双电源也必须来自不同变压器及不同母线，并且确保各个不同电源及回路的独立性质。在电网结构完全建立后，要对其运行方式做出科学合理的安排，并需本着经济适用、安全可靠的原则进行。（1）为避免因系统发生故障而影响回路电源的正常运作，从而导致事故范围增大，需对双回路采用分列运行方式；而环网供电则采用开环运行方式；（2）应加强对电网运行模式的调度管理制度，始终对变电所内的母线联络开关的分合闸状态进行调度监控与调整；（3）各种大中型机械设备应进行网络分流管理，如此便能有效减少不必要消耗，也可保证能源的有效节约，从而实现企业经济运行模式。

结束语：总之，在露天煤矿生产中，其供电系统是煤矿生产中至关重要的构成部分，也是露天煤矿实现安全性能生产的先决因素。然而，若想要提高煤矿供电系统可靠性，则是一项具有持续性与艰巨性的长期任务。并且在煤矿生产中，这也是一项错综复杂的庞大系统工程。若想要做好露天煤矿系统可靠性研究，必须采取极为有效的策略与手段，这对增强露天煤矿的安全性能及生产效率来说都起到了不可估量的重要作用。