本站原创【摘 要】煤炭行业是我国国民经济发展重要的支柱产业,在国民经济的发展中占有重要的地位.电力是煤矿生产的主要能源,而煤矿供电设计对于煤矿生产的安全性具有直接的影响,因此,做好相应的煤矿供电设计对提高煤矿经济效益及保证安全生产等方面都有十分重要的意义.煤矿供电设计主要包括供电电源选择、矿井地面主要变电所及电源线路设计.本文主要针对煤矿供电设计的相关问题进行了简要的阐述.
【关 键 词】煤矿；供电设计；浅析
1煤矿供电电源的选择
煤矿供电电压等级一般为10kV、35kV或110kV,矿区电源一般取自电力系统.
选定合理的供电电源,是保证煤矿供电安全的设计基础.煤矿电源的选择,首先应满足可靠性的要求,根据煤矿安全规程,矿井应有两回独立电源线路,当任一回路发生故障时,另一回路回路应能担负矿井全部负荷.两回电源应分别来自电力网中两个不同区域的变电所或发电厂,如实现这一要求确有困难时,则必须分别引自同一区域变电所或发电厂的不同母线段.其次,应考虑建设的经济性,即尽量选择距离本矿较近的电源点,这样需建设电源线路较短,并且线路损耗低,运行费用低.最后选择电源点还应考虑建设及以后运行维护的难易度,应尽量选择与本矿之间的地形地貌比较平坦、良田及林区较少的电源点,这样架设线路时,则可以避开林区或大跨越等问题,从而使架设线路及以后线路维护均比较方便.
2煤矿变电所设计原则
近几年新建煤矿一般为现代化大型矿井,井下采掘设备均为综采设备,用电负荷较大,针对这一状况,矿井工业场地主变电所的设计应着重考虑以下问题：
2.1主变台数和主变容量选择
通常矿井工业场地主变电所主变台数和主变容量选择主要有以下两种方案：
方案一：变电所内设两台主变,每台变压器容量应能独立负担全矿用电,高低压侧系统均采用单母线分段接线方式.正常运行时两回进线同时运行,两台主变分列运行,两回进线设备自投保护,当其中一回线路发生故障失电时,备自投保护动作,断开故障线路,将高压侧母联断路器闭合,由另一回线路供全矿用电.因考虑其中一台主变检修或故障时,另一台主变需保证全矿用电,故正常运行时,两台变压器同时运行,负荷率较低,一般为48%左右.
方案二：变电所内设三台主变.正常运行时两回进线同时运行,两台主变运行,第三台作为备用,高低压侧系统一般采用双母线或单母线分三段接线方式,正常运行时,变压器负荷率一般为85%左右.
下面是供电方案技术经济比较：
方案1：
可靠性：可满足煤矿用电可靠性要求.
占地面积：布置紧凑,占地面积少.
建设期投资：投资少.
运行管理：接线方式简单,运行维护方便.
运行费用：正常运行时,负荷率较低.
方案2：
可靠性：可满足煤矿用电可靠性要求.
占地面积：三台主变,占地面积相对较多.
建设期投资：三台主变,高低压系统采用单母线分三段或双母线
接线,需增加开关设备及相应保护装置,总投资大.
运行管理：接线方式复杂,运行维护相对较复杂.
运行费用：正常运行时,两台运行,一台备用,负荷率较高,损耗较小.
结论：从以上分析可以看出,方案一及方案二均可满足煤矿用电可靠性要求.从占地面积、建设投资、运行费用及运行管理来讲,以上两方案各有利弊.通常矿井规模不是太大时,用电总负荷在30000kW以下,并且矿井规模为一次性建设,或前、后期间隔较短时,可采用方案一,变电站可按照矿井最终规模一次建成,避免重复建设,并且方案一接线简单,便于运行人员操作管理,减少误操作,从而提高矿井供电可靠性.当矿井规模比较大,同样电压等级下,采用两台主变难以满足时,可采用方案二,变电站内设三台主变,另外当矿井规模分期建设,并且间隔较常时,可采用三台主变供电,初期可先上两台主变,按照方案一运行,待后期矿井负荷增大时,再上第三台主变,变电站运行方式改为两用一备,这样即可以较少前期投资,也可以提高主变负荷率,减少损耗.
2.2煤矿变电所无功补偿
传统变电站无功补偿一般采用分三档补偿或不分档补偿固定集合式电容器,煤矿变电所一般负荷较大,并且主要集中为提升,运输及采掘设备,一般功率因数比较低,正常所需的无功补偿容量很大,但是这类负荷的波动比较频繁,所以无功补偿容量也随着波动较频繁,若用普通的固定式电容器,其投、切电容器的容量级差太大,通常出现过补偿或欠补偿,长期运行增大电能损耗,降低电压质量,影响设备寿命.而目前好多煤矿采用的TCR型动态无功补偿装置（SVC）,该装置采用晶闸管控制电抗器,通过对晶闸管导通角的控制来实现对无功补偿的连续调节,可以在毫秒时间内补偿系统感性需求,月平均功率因数大于0.95,可靠性高,维护量小,使用寿命长,一般可达20年以上,实践证明该设备可显著稳定系统电压,改善电网的稳定性,是适合对煤矿变电站波动负荷进行补偿的理想产品.
3电源线路设计
电源线路设计导线截面一般按经济电流密度进行选择,并根据电晕、电压损失、机械强度进行校验.一般35kV及以上供电时,电压偏移应不大于5%,一般10kV供电时,电压偏移应不大于7%.
两回电源线路应尽可能分别架设,以保证供电的可靠性,避免两回线路同时发生事故,当两回线路同时引自同一变电站时,并且线路通道确实比较窄时,两回线路采用双回路铁塔同塔架设.但10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设.
另外矿井工业场地通常位于井田开采范围之内,为了使变电站深入负荷中心,矿井中心变电站一般位于矿井工业场地内,这样矿井部分电源线路通常要经过煤田范围,所以矿井电源线路路径选择时,除了考虑经济、安全及施工方便等因数外,还应考虑尽量避开采空区并应尽量减少线路压煤,线路路径经过煤田时,选择线路路径时,应和采矿、总图运输等专业密切配合,线路应尽量沿留有煤柱的公路、铁路及井下主巷道地面架设,这样既能保证线路的安全,又能避免压煤或稍压煤,利于煤田总体开发,减少资源浪费.