王鑫
神华北电胜利能源有限公司 内蒙古 锡林浩特026000
摘要：供电系统的安全稳定运行对露天煤矿生产有着很大的影响，提高煤矿供电系统质量是一个庞大的系统工程，需要设备、材料、人员、管理、制度相互协作，一同梳理煤矿供电系统中薄弱环节，从而加强管理与维护。本文就对胜利露天煤矿供电系统中存在的问题和优化方案进行了进行全面阐述，用实际数据论证了优化供电系统对露天煤矿的重要性。
1.引言
胜利露天煤矿成立于2005年4月，隶属于神华北电胜利能源有限公司，位于胜利煤田的中西部，东西平均长6.84km，南北平均宽5.43km，矿区储量丰富、资源可靠、开采条件优越。该矿目前采用单斗-卡车工艺进行剥离生产，主采设备包括6台wk-35电铲、2台wk-10B电铲、2台EX2500液压正铲、2台EX1900液压反铲。该矿供电系统由胜利110kV变电站引出的两条35kV环坑架空线路“T”接35／6．3kV移动变电站，再由移动变电站配出柜向各平盘用电负荷供电等部分组成。露天矿供电线路则由移动变电站、高压开关柜、分线箱、用电设备组成，设备之间采用多根矿用高压电缆进行连接，电缆连接采用电缆耦合方式。
露天矿供配电系统的可靠性，是指露天矿供电系统在用电设备正常作业时可持续供电的能力，考核指标为停电时间、停电次数。降低供电系统可持续性的原因分为设备及线路故障停电影响和非故障停电影响。如何提高矿山供电的可持续性，是保障矿山能够正常连续安全生产的前提。
2.露天矿供电系统概况
胜利露天煤矿供电系统设备采用加拿大UEE公司生产的35／6.3kV移动式变电站、6.3kV高压开关柜和高压分线箱供电。与之配套的生产设备为WK-35电铲、WK-10B电铲、EX2500液压反铲等大型矿用设备。设备之间采用安装有电缆耦合器的矿用高压电缆进行连接。35kV移动变电站及配套的高压开关柜采用底部采用滑撬设计，适合在露天矿长距离的拖拽。目前露天矿可供采掘配电使用的35kV变电站共有6台。根据采掘场负荷分布情况，6台35kV移动变电站分别布置在两条不同的35kV环坑线路上，其中北段帮2台移动变电站，南部4台。14台6kV开关柜根据设备需要，分布在露天矿各处。
3.供电可靠性降低原因及其分析
（一）露天煤矿电铲移动较为频繁，并且随着生产任务的不断增加，每台电铲生产位置不能固定，需要不定期地进行位置调整。在此情况下往往会需要对生产道路改动、电缆桥移设及供电线路调整。在供电线路调整时首先得考虑35KV移动变电站变压器容量，根据电铲负荷情况不得超过35KV移动变电站变压器容量的85%，其次还需考虑6KV高压供电半径，压降不得小于电铲的启动电压，第三还需考虑各生产道路的跨越和电缆的经济利用。
（二）在露天煤矿供电系统中，电缆敷设需要跨台阶、地埋、绕行道路等，易造成线路交叉、跨越。同时随着采剥设备的行走作业，电缆需要经常移动，易造成电缆及其接头老化、损坏，缩短使用周期，提高了线路故障。同时，电缆的型号选择和供电线路长度，同样制约着供电可靠性。
（三）露天矿线路故障较多，包括电缆连接装置制作不规范，造线路短路或接地；连接装置未放置安全可靠地段，造成连接装置浸水，易发生短路；电缆因掉块、车辆碾压、生拉硬拽等因素造成绝缘层损伤，使电缆绝缘强度不够，发生线路单相或两相接地等。
4.优化供电系统在实际生产中的运用
4.1降低线路故障
根据线路故障特点，需要加强员工电缆连接装置制作工艺，严格按照标准流程制作；在作业过程中生拉硬拽、安装时受损、车辆碾压等，解决方法是严控作业流程，加强现场监督检查；绝缘老化变质，即电缆敷设过程中受到环境不良、酸性土壤等，会因本身过热而使绝缘加速损坏，解决方法是提前查看敷设地点，合理制定敷设方案，采取合理措施。同时做好技术创新工作，利用创新降低电缆故障，提高安全性和经济性。
例如采取“双孔电缆桥架设法”技术创新，让单孔桥洞增加为双孔，拓宽电缆桥宽度，分清重车道、空车道，从根本上解决电缆埋设过路的问题，提高了作业过程中的安全性，同时大大加大运输车辆通行率。2019年全年全年完成长短距离移铲128余次，移设开关柜6次，架设电缆桥72座，拆接钻机105次。实现了安全生产零事故。
4.2合理规划配电线路
（1）提前对露天矿电缆的延伸移设等进行规划和部署。这一点主要是因为露天矿电缆延伸移设工作量相对较大，涉及到的设备相对较多，若不能提前做好规划和部署，那么滞后问题将很有可能导致电缆、开关柜与电铲之间的距离过长。在规划部署过程中，供电队作业人员提前掌握露天矿推进线路，进而在此基础之上做好准备工作，保障供电系统与露天矿变动之间的有效协调，缩短供电距离，尽量减少线路损耗。
（2）根据设备工作面的变化及时调整供电电缆。在露天矿生产现场，采掘设备经常因为工作任务变动而移设电铲，为了确保电力供应能充分与设备运作结合起来，供电队作业人员从主线、支线、尾线几方面对供电电缆是否需要调节进行衡量，利用最短的时间，最少的电缆，尽量降低电缆调整对露天煤矿开采作业进度的影响。2019年全年，共节省矿用高压电缆3600米，高压开关柜从2018年移设28次减少到今年的6次，在提高供电质量的同时，也能确保矿山供电经济性。
（3）针对电缆型号的选择及线路距离的控制方面，供电队作业人员在准确计算配电电缆所带负荷的基础上做好电缆型号及长度的规划工作，确保规划方法能满足用电设备的用电需求。其次，为避免供电线路过长，从而导致供电系统运行过程中所产生的压降损失较大，供电队作业人员对开关柜位置及电缆长度进行严密控制，确保利用最短的距离、型号最适合的电缆进行供电。
4.3做好日常维护工作
（1）做好供电系统每年的春、秋季设备大检查，进一步夯实安全生产基础，确保全年供电质。春、秋检前，供电队提前制定工作计划、安全技术措施和应急预案，对参检人员开展“安全技术操作规程”、“岗位职责”、“检修技术规范”、“触电急救”等的内容的教育培训，做到管理到位，责任到人，坚持“谁主管谁负责，谁分管谁负责，谁在现场谁负责，谁检修谁负责”的原则，对所有“检修”项目做好记录，做到有案可查。作业过程中，严格按照规定执行两票三制度，杜绝误操作和无票作业、无票操作，对供电系统各部位进行细查、严查，对发现的隐患及时处理，对磨损零部件及时进行更换。做到应修必修，修必修好。
（2）露天煤矿电缆大部分使用耦合器连接，而耦合器在长期使用后必然会产生变形、氧化、污染等问题，接头处接触电阻增大，出现三相不平衡现象，最终导致线路压降损耗升高，影响到系统整体的供电质量。针对此类问题，供电队将供电系统的日常维护工作重视起来，要求相关人员在操作过程中注意方式方法，及时清理接头处的污染。对接头处老化严重，且已经对系统电能质量产生影响的耦合器，及时通过更换来进行处理，确保存在的老化、污染以及各类隐患及时消除。?
（3）提高功率因数，降低无功损耗可大幅度提高供电质量。功率因数是衡量煤矿供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，煤矿供电的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大。在各大型企业中常见的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和就地补偿。例如煤矿生产供电的电动机均为大功率的高压电机，采用高压集中补偿可以设置在地面变电所的6KV母线上集中装设移相电容器组，电容器组的装设一般设置在电容器室，并保证电容器室通风良好，配有可靠的接地放电线圈。由于煤矿大型设备无功功率的变化比较大，固定的无功补偿效果较差，不能根据无功负荷大小自行判断投切，并且投切组数和系统无功负荷不对称，从而利用率较低。在现有的新技术下应选择动态式无功补偿装置，在大型企业中功率变化较大的煤矿应用，动态式无功补偿可时刻监视系统中无功功率及时调整补偿，实现自动化补偿，提高供电的质量，降低生产成本。
5. 结论
据不完全统计，该矿供电部门按照露天矿生产计划，根据露天矿电铲位置，有序地对35kV移动变电站、6kV开关柜进行调整，极大地缩短供电半径，2019年节省矿用高压电缆4000多米，并总结出“边邦连续供电法”、“交接班加电缆提效法”、“ 露天矿双孔电缆桥架设法”等经验，投入到生产实际中，6kV开关柜移设工作从2019年的28次减少到2020年的6次，有效地缩短、减少了电铲的停电和待令时间。