兼并重組煤礦地面供電系統的改造

郝仲懷

（陽煤集團五鑫煤業有限公司，山西 忻州 036604）

隨著地方及私營煤礦的兼并重組，原來的一些小型地方煤礦及私營煤礦被整合成由國營控股的礦井，這些被整合后的礦井，供電系統大部分不符合《煤礦安全規程》的要求，尤其是地面一級用戶和二級用戶，都不是雙回路供電，因此必須進行供電改造。由于原來煤礦生產規模都比較小，兼并后雖然有部分合并成為比較大的礦井，但還有相當一部分煤礦年生產規模在100萬噸以下。這些煤礦大部分地面建設比較集中，地面設施也比較簡單，同時原煤礦與國家供電電壓等級一致（與煤礦入井電壓不一致），入井電纜電壓為10kV。為了減少投資，同時又能滿足煤礦生產的要求，建議采用雙回路35kV 電壓等級供電；由于負荷比較集中，35kV 變電站與10kV 變電站聯建；10kV入井，這樣節省了建筑面積，減少了10kV 開關柜，從而降低投資。

1 供電電壓的選擇

供電電壓是指供配電系統從電力系統所取得的電源電壓。

1.1 礦井進線采用35kV 供電

兼并前礦井生產規模較小，大部分采用10kV 進線供電。兼并重組后煤礦生產規模比兼并前翻了幾翻，用電設備增加，尤其是大功率設備增加，用電量也大大提高。原來的10kV 線路輸送距離遠，電壓降太大，不能滿足供電設備的要求。為此，選用35kV 電壓供電，進礦選用35kV輸電線路，新建35kV 變電站。

1.2 高壓配電設備采用10kV 供電

由于兼并前礦井采用10kV 電壓供電，大部分設備是10kV 電壓，如井下中央配電室高壓開關、入井電纜、地面配電室設備等，為了兼并后這些設備能繼續使用，減少設備投資，礦井兼并后，高壓供電配電設備仍采用10kV 電壓供電；其次，現在國內外生產的10kV 電壓的防爆設備也很多，如主要通風機、壓縮機、主提升皮帶等都有額定電壓為10kV 電壓等級的設備，可供煤礦選用；第三，我國目前供電電壓以10kV 電壓最為常見，選用10kV 供電與國家企業供電電壓等級一致。因此，優先采用10kV 高壓配電電壓。

1.3 低壓配電電壓

地面低壓供電設備選用380V／220V 供電，為了和井下電器設備和額定電壓一致，井下低壓供電選用1140 V和660V 供電。

2 35kV 變電站與10kV 配電室聯建

2.1 變電站的選址原則

變電站的位置選擇主要從以下幾方面考慮：①在服務負荷的中心，以降低配電線路的電能損耗，降低投資成本和輸電線路的電壓降；②偏向電源側一方，這樣便于電源進線，同時要考慮電纜線出線方便；③考慮到企業以后的發展，不妨礙今后的發展和變電站的擴建可能以及靠近公路，以方便變電設備的運輸；④避開有腐蝕氣體和有害氣體侵蝕變電設備；⑤變電所與其他建筑物的安全距離。

2.2 35kV站與10kV站聯建

由于兼并重組后的礦井，占地面積大部分不大，負荷比較集中。根據選址原則，變電站應選在礦區內離井口（煤礦用電負荷主要來自井下）不要太遠的地方。地面面積小，所以采用35kV 站與10kV／0.4kV 站聯建的方式，這樣可減少10kV 開關設備的重復投入，減少占地面積，同時35kV 與10kV 站建在一起，管理起來比較方便，日常值班人員只需要一組人員即可，減少用人。

隨著信息化技術的發展，變電站的控制及監控也有越來越高的要求。開關的保護由原來的繼電器保護更新為數字式保護測控裝置；35kV 線路的保護增加了光纖縱差保護；模擬屏的問世有效地防止了變電站的誤操作；后臺機對電器設備的控制和監測，使變電站的操作變得更加安全可靠直觀。隨著遠程監測監控系統的發展，35kV 變電站實現了遠程監測控制，無人值守變電站。這些新技術的應用在新建的變電站中可以一次設計安裝完成。

2.3 變電站運行方式

煤礦用戶為一級用戶，所以進線采用雙回路供電，設兩臺主變，一用一備，35kV 和10kV 母線均采用單母線，分段供電。給井下及地面主要負荷（主要通風機、空氣壓縮機、鍋爐房、主提升機房、副井絞車房，及0.4kV 電壓的調度站）的供電都采用雙回路供電，均為一用一備。

考慮到兼并重組前，變電站大部分沒有功率補償裝置，所以原礦井功率因數都達不到國家供電要求，因此，兼并后，在10kV 母線側安裝功率補償裝置。同時，隨著兼并后礦井負荷加大，安裝先進的電器設備，如變頻器及整流設備等，變電站需考慮諧波的抑制。目前國內主要有SVG 動態無功補償和MSVC 動態無功補償濾波裝置，兩者都可以補償變電站的功率和抑制諧波，前者成本高，后者價格低。

3 以五鑫礦為例說明供電改造情況

3.1 兼并重組前狀況

礦井地面設有10kV 配電室，10kV 電源采用單母線不分段接線方式。電源線路兩回，一回引自南河溝35kV變電所10kV 母線段，架空導線型號為LGJ-185×2，距離為9km；另一回引自橋頭35kV 變電所10kV 母線段，架空導線型號為LGJ-185×2，距離為20km，不是獨立供電，負荷只能負擔保安電源，不能承擔礦井生產。運行方式是一回運行一回保安備用。

地面10kV電源采用單母線不分段接線方式，采用JJ-1A-F高壓配電柜給各臺變壓器送電。分別給井下中央配電室、主扇、地面主提升、熱風爐、地面動力和生活供電。

主扇和地面主提升均為660V 電壓，且供風和提升能力都不足；地面沒有入井壓風機；只有一臺小型熱風爐給井筒供暖，能力也不足，到采暖季節井下巷道大部分結冰。

入井電纜為兩回路，從地面配電室途經主斜井至井下中央配電室，電纜型號均為MYJL-3×90mm2，長度均為450m，一回運行，一回備用。

井下中央配電室采用雙回路不分段供電，采用PBG礦用高壓隔爆開關給給各臺變壓器送電，分別供給采煤工作面、掘進工作面、井下運輸、局扇、主水泵供電。

礦井總的用電負荷為3459kW，井下最大涌水時用電負荷為2350kW。產量為300kt／a。

3.2 兼并重組后狀況

兼并重組后，對礦井進行技術改造，礦井生產能力達到1 Mt／a。礦井總負荷增加至6800kVA，新建了35kV變電站，主變為8000kVA，二次電壓采用10kV 供電。35 kV 和10kV 均采用單母線分段接線方式。電源線路雙回路，一回引自南河溝35kV 變電所35kV 母線段，架空導線型號為LGJ-240×2，距離為9km；另一回引自東局110kV 變電所35kV 母線段，架空導線型號為LGJ-240×2，距離為12km，兩回路都為獨立供電。運行方式是一回運行一回備用。

入井電纜改造為兩回路銅芯電纜，電纜型號均為MYJV22-3×240mm2，從地面35kV 變電站途經副斜井至井下中央配電室，長度均為450m，一回運行，一回備用。

井下中央配電室采用雙回路分段供電，為減少設備投資，采用原來PBG 礦用高壓隔爆開關給各臺變壓器送電。

35kV 變電站直接給井下中央配電室供電；主扇、地面主提升、熱風爐、壓風機均改造和新建為10kV 電壓的用電設備，都由35kV 站直接供電。

由于地面用電負荷比較集中，35kV 站同時聯建了10 kV／0.4kV 的地面變電站，為地面動力和生活供電。這樣減少了設備和變電站建設面積的投資。

同時35kV 變電站采用了MSVC 動態無功補償濾波裝置，對礦井功率因數進行補償和濾波，功率因數達到了9.8，諧波基本上得到抑制，電網質量達到國家標準要求。

4 結語

兼并重組煤礦地面供電系統改造采用新建35kV 變電站，二次電壓為10kV，同時10kV 變0.4kV 站與35 kV 站聯建，這樣既節省投資，便于管理，又能滿足安全生產需要。同時考慮功率因數的補償和諧波的抑制。

〔1〕唐志平.供配電技術〔M〕.北京：電子工業出版社出版，2005，1：69-73.