太原煤气化龙泉煤矿 030300
摘要：在形成两回路电源线路（双电源）供电的矿井，通过优化安全供电技术方案，放弃变配电所单母线分段、两台主要变压器1台使用1台热备用（1用1备）的常见井上下供电方式，采用单母线分段、两台主要变压器分列运行的供电方式；在满足《煤矿安全规程》规定的同时，最大限度地减少停电对矿井安全生产造成的影响。
关键词：供电系统；分列运行；连续可靠；经济安全；装备效能
一、问题的提出
从供电电源上讲，矿井供电均设计或建设有双电源供电线路，但很多已经实现双电源线路供电的煤矿，有很大一部分不是采用分列运行的供电方式，而是采用两台主要变压器1台使用、1台热备用的井上下方式，认为"1台变压器运行，1台不用，可以减少1台变压器及所带线路设备的电力损耗。"但事实并不完全如此，一是这种方式要产生较多无功损耗，增大感性无功补偿设备投资与管理的运营成本，降低功率因数，不能获得最佳经济效益；二是这种方式从严格意义上讲不满足《煤矿安全规程》第四百四十条规定的"正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式"的要求。需优化调整矿井供电系统"1用1备"至"分列"运行方式，在技术上提升供电连续可靠性。
二、矿井供电系统的分析与优化调整方法
1、双电源主结接方式
实现两回路电源线路供电的矿井，供电系统线路在矿井地面主要变电所的主要结线方式主要有单母线分段、双母线分段和桥式结线等，采用的供电电源多取自110kv或10~35kv的电力网，经两回路架空线路送到为全矿井服务的地面主要变电所，并在变电所一次侧设两台大功率变压器，承担全矿井负荷的供电（电网电压等级与入井电压等级一致，并直接入井的除外）。
因我省绝大多数实现双回路电源供电的矿井，主结线均采用单母线分段、两台主要变器"一用一备"或分列运行方式，因此本文只分析矿井两回路电源线路在采用单母线分段方式工作的条件下，地面两台主要变器和井下供配电均采用分列运行同时使用的优点。
2、分析优化矿井地面变电所典型的单母线分段供电方式
山西某煤矿矿井地面主要变电所供电系统典型结线示意图，见附图1。
从附图1可知，只要不是1、2号主要变压器同时投入使用（均承担矿井有效负荷、两路电源线路均要产生矿井用电设备有功功率），无论1、2号主变低压侧分段开关处于打开或闭合状态，我们通常均认为主变处于"1用1备"状态，即使备用主变处于热备用状态，往往也因矿井无功补偿大而不能获得最佳经济效益，不是《煤矿安全规程》所规定的"正常情况下，矿井电源应采用分列运行方式。" 不利于井下电气设备供电的连续可靠。在供电连续性与可靠性等安全性能上分析，最大的问题是一旦一路矿井供电电源停电，或因入井10kv侧发生短路等故障而造成出线保护失灵发生越级跳闸时，往往立即造成全矿井停电，而此时投入另一路电源需较多的人工分闸、合闸工作量，停电影响的范围大、时间长。
而在矿井正常运行时，将主变高、低压侧的分段开关均打开，将处于"1用1备"状态的两台主变调整为单母线分段、同时使用，即矿井两路电源及两台主变同时使用、共同分担矿井全部负荷并相互备用，这就是常说的分列运行方式。这样，即使有一路电源停电，或10kv低压侧出线保护失灵而发生越级跳闸现象时，全矿井也只能是部分停电，而恢复部分停电区域的人工分闸、合闸工作量相对也小，同时因短路容量小，出现越级跳闸的可能性也相对要小，对煤矿安全生产危害相对最小。考虑如上技术优越性，笔者认为地面主要变电所主变结线必须采用分列运行方式。
3、分析优化矿井井下典型的供配电系统图
山西多数煤矿井下中央变电所典型的供配电系统图，见附图2。
结合前述矿井地面主要变电所供电系统典型结线示意图及其分列运行方式的调整优化，并从附图2可知，联络开关处于分开状态，两路入井电源同时分担矿井有效负荷，均产生有功功率时，我们称之为井下单母线分段、分列运行。即使出线侧的保护失灵而出现跳闸或一路10kv电源停电时，井下只能是部分停电，同时相对井下"1用1备"或"分段母线并段运行"方式，因短路容量减小，出现越级跳闸的可能性也更小，有利于井下中央变电所和地面主变的连续运行，供电连续可靠性大，对煤矿安全生产危害小。另外想要说明的是，很多矿井局部通风机已采用"双风机、双电源、自动切换"方式，而供电电源采用单母线分段分列运行时，各种原因造成一路电源停电，局部通风机仍能通过自动切换，几乎可以实现不间断运行，对彰显装备效能、保障矿井通风可靠有很大意义。特别是针对高瓦斯矿井所要求的"双风机、双电源、自动切换"、确保通风可靠上讲，只有实施井上下供电电源（变配电所）单母线分段、分列运行，才能满足《煤矿安全规程》规定。
三、结束语
总结井上下供电系统，采用单母线分段、分列运行，相对"1用1备"方式，在经济与安全上主要优点有：一是因感性无功小，电容补偿少，供电经济，管理成本低；二是各种原因引起的全矿井停电概率相对最低、范围最小，供电连续可靠性最高；三是满足《煤矿安全规程》要求，符合矿井做大做强的技术需要。但还是要说明并注意以下几点。
1、单母线分段、分列运行的两台主要变压器负荷率不宜过低（主变选型不宜过大），否则相对"1用1备"方式，在保障供电连续可靠性上相对较好，但经济效益提升上则不明显。另外就是要适当调整负荷，使两台主要变压器负荷率尽量一致。
2、对于大型矿井，如当地供电部门实施两种电价管理体制（根据功率因数不同而确定电价或有政策鼓励高功率因数下用电），可以考虑采用双母线结线的三变压器方案，也是保证矿井供电安全、减少供电贴费的好办法。
参考文献：
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作者简介：
刘凤斗，男，1985年03月02日出生，2013年7月毕业于太原理工大学，工程师，现在龙泉煤矿机电部从事机电管理工作。
论文作者:刘凤斗
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/29
标签：矿井论文; 母线论文; 方式论文; 电源论文; 变电所论文; 供电系统论文; 两台论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;