兼并重组煤矿地面供电系统的改造

2014-08-15郝仲怀

江西煤炭科技 2014年3期

郝仲怀

（阳煤集团五鑫煤业有限公司，山西忻州 036604）

随着地方及私营煤矿的兼并重组，原来的一些小型地方煤矿及私营煤矿被整合成由国营控股的矿井，这些被整合后的矿井，供电系统大部分不符合《煤矿安全规程》的要求，尤其是地面一级用户和二级用户，都不是双回路供电，因此必须进行供电改造。由于原来煤矿生产规模都比较小，兼并后虽然有部分合并成为比较大的矿井，但还有相当一部分煤矿年生产规模在100万吨以下。这些煤矿大部分地面建设比较集中，地面设施也比较简单，同时原煤矿与国家供电电压等级一致（与煤矿入井电压不一致），入井电缆电压为10kV。为了减少投资，同时又能满足煤矿生产的要求，建议采用双回路35kV 电压等级供电；由于负荷比较集中，35kV 变电站与10kV 变电站联建；10kV入井，这样节省了建筑面积，减少了10kV 开关柜，从而降低投资。

1 供电电压的选择

供电电压是指供配电系统从电力系统所取得的电源电压。

1.1 矿井进线采用35kV 供电

兼并前矿井生产规模较小，大部分采用10kV 进线供电。兼并重组后煤矿生产规模比兼并前翻了几翻，用电设备增加，尤其是大功率设备增加，用电量也大大提高。原来的10kV 线路输送距离远，电压降太大，不能满足供电设备的要求。为此，选用35kV 电压供电，进矿选用35kV输电线路，新建35kV 变电站。

1.2 高压配电设备采用10kV 供电

由于兼并前矿井采用10kV 电压供电，大部分设备是10kV 电压，如井下中央配电室高压开关、入井电缆、地面配电室设备等，为了兼并后这些设备能继续使用，减少设备投资，矿井兼并后，高压供电配电设备仍采用10kV 电压供电；其次，现在国内外生产的10kV 电压的防爆设备也很多，如主要通风机、压缩机、主提升皮带等都有额定电压为10kV 电压等级的设备，可供煤矿选用；第三，我国目前供电电压以10kV 电压最为常见，选用10kV 供电与国家企业供电电压等级一致。因此，优先采用10kV 高压配电电压。

1.3 低压配电电压

地面低压供电设备选用380V／220V 供电，为了和井下电器设备和额定电压一致，井下低压供电选用1140 V和660V 供电。

2 35kV 变电站与10kV 配电室联建

2.1 变电站的选址原则

变电站的位置选择主要从以下几方面考虑：①在服务负荷的中心，以降低配电线路的电能损耗，降低投资成本和输电线路的电压降；②偏向电源侧一方，这样便于电源进线，同时要考虑电缆线出线方便；③考虑到企业以后的发展，不妨碍今后的发展和变电站的扩建可能以及靠近公路，以方便变电设备的运输；④避开有腐蚀气体和有害气体侵蚀变电设备；⑤变电所与其他建筑物的安全距离。

2.2 35kV站与10kV站联建

由于兼并重组后的矿井，占地面积大部分不大，负荷比较集中。根据选址原则，变电站应选在矿区内离井口（煤矿用电负荷主要来自井下）不要太远的地方。地面面积小，所以采用35kV 站与10kV／0.4kV 站联建的方式，这样可减少10kV 开关设备的重复投入，减少占地面积，同时35kV 与10kV 站建在一起，管理起来比较方便，日常值班人员只需要一组人员即可，减少用人。

随着信息化技术的发展，变电站的控制及监控也有越来越高的要求。开关的保护由原来的继电器保护更新为数字式保护测控装置；35kV 线路的保护增加了光纤纵差保护；模拟屏的问世有效地防止了变电站的误操作；后台机对电器设备的控制和监测，使变电站的操作变得更加安全可靠直观。随着远程监测监控系统的发展，35kV 变电站实现了远程监测控制，无人值守变电站。这些新技术的应用在新建的变电站中可以一次设计安装完成。

2.3 变电站运行方式

煤矿用户为一级用户，所以进线采用双回路供电，设两台主变，一用一备，35kV 和10kV 母线均采用单母线，分段供电。给井下及地面主要负荷（主要通风机、空气压缩机、锅炉房、主提升机房、副井绞车房，及0.4kV 电压的调度站）的供电都采用双回路供电，均为一用一备。

考虑到兼并重组前，变电站大部分没有功率补偿装置，所以原矿井功率因数都达不到国家供电要求，因此，兼并后，在10kV 母线侧安装功率补偿装置。同时，随着兼并后矿井负荷加大，安装先进的电器设备，如变频器及整流设备等，变电站需考虑谐波的抑制。目前国内主要有SVG 动态无功补偿和MSVC 动态无功补偿滤波装置，两者都可以补偿变电站的功率和抑制谐波，前者成本高，后者价格低。

3 以五鑫矿为例说明供电改造情况

3.1 兼并重组前状况

矿井地面设有10kV 配电室，10kV 电源采用单母线不分段接线方式。电源线路两回，一回引自南河沟35kV变电所10kV 母线段，架空导线型号为LGJ-185×2，距离为9km；另一回引自桥头35kV 变电所10kV 母线段，架空导线型号为LGJ-185×2，距离为20km，不是独立供电，负荷只能负担保安电源，不能承担矿井生产。运行方式是一回运行一回保安备用。

地面10kV电源采用单母线不分段接线方式，采用JJ-1A-F高压配电柜给各台变压器送电。分别给井下中央配电室、主扇、地面主提升、热风炉、地面动力和生活供电。

主扇和地面主提升均为660V 电压，且供风和提升能力都不足；地面没有入井压风机；只有一台小型热风炉给井筒供暖，能力也不足，到采暖季节井下巷道大部分结冰。

入井电缆为两回路，从地面配电室途经主斜井至井下中央配电室，电缆型号均为MYJL-3×90mm2，长度均为450m，一回运行，一回备用。

井下中央配电室采用双回路不分段供电，采用PBG矿用高压隔爆开关给给各台变压器送电，分别供给采煤工作面、掘进工作面、井下运输、局扇、主水泵供电。

矿井总的用电负荷为3459kW，井下最大涌水时用电负荷为2350kW。产量为300kt／a。

3.2 兼并重组后状况

兼并重组后，对矿井进行技术改造，矿井生产能力达到1 Mt／a。矿井总负荷增加至6800kVA，新建了35kV变电站，主变为8000kVA，二次电压采用10kV 供电。35 kV 和10kV 均采用单母线分段接线方式。电源线路双回路，一回引自南河沟35kV 变电所35kV 母线段，架空导线型号为LGJ-240×2，距离为9km；另一回引自东局110kV 变电所35kV 母线段，架空导线型号为LGJ-240×2，距离为12km，两回路都为独立供电。运行方式是一回运行一回备用。

入井电缆改造为两回路铜芯电缆，电缆型号均为MYJV22-3×240mm2，从地面35kV 变电站途经副斜井至井下中央配电室，长度均为450m，一回运行，一回备用。

井下中央配电室采用双回路分段供电，为减少设备投资，采用原来PBG 矿用高压隔爆开关给各台变压器送电。

35kV 变电站直接给井下中央配电室供电；主扇、地面主提升、热风炉、压风机均改造和新建为10kV 电压的用电设备，都由35kV 站直接供电。

由于地面用电负荷比较集中，35kV 站同时联建了10 kV／0.4kV 的地面变电站，为地面动力和生活供电。这样减少了设备和变电站建设面积的投资。

同时35kV 变电站采用了MSVC 动态无功补偿滤波装置，对矿井功率因数进行补偿和滤波，功率因数达到了9.8，谐波基本上得到抑制，电网质量达到国家标准要求。