淺談煤礦變電所選配技術及負荷計算等問題的分析與討論

唐光華

【摘 要】電力系統作為煤礦企業的核心動力，對礦井生產、煤炭運輸等重要生產工藝起到了決定性作用，對于整個煤礦采區的安全、穩定運行具有重要的意義。本文主要從電氣專業角度，分析了煤礦變電所位置確定的基本原則，煤礦供電系統擬定的基本思路方法及負荷計算與無功補償計算，在此基礎上對煤礦變電所選址和配置等問題進行了討論和研究。

【關鍵詞】煤礦變電所 負荷計算 無功補償 繼電保護 接地保護

1前言

煤礦變電所供電系統的可靠性將直接影響其對礦井生產系統負載的供電能力，決定煤礦作業的安全性和可靠性。通過理論分析與實踐，提高變電所供電可靠性的設計與技術管理工作，不斷改善供配電的可靠性指標，是供電系統面臨的重要課題，也是煤礦系統安全、經濟、可靠運行的重要保障。作為一名煤礦機電技術人員，筆者從變電所及配電點位置、負荷計算、無功補償計算以及接地保護等幾個方面進行簡要的論述，為煤礦變電所設計提供一定的參考和思路。

2煤礦變電所位置確定的基本原則

要搞好煤礦變電所設計，首先要做的是確定采區變電所位置，其基本原則如下：變電所要盡量位于負荷中心，以減少低壓線路長度和電壓損失，確保供電質量；每個采區配置一個變電所為宜，負責整個采區的供電，避免和減少變電所遷移，節約變電所硐室的開拓費用；確保變電所內通風良好，溫度不得超過附近巷道溫度5℃；變電所選擇地址要求地質條件好，頂底板穩定無淋水，設備運輸及電纜進出要方便。上述條件在具體分析時，應全面分析，綜合考慮。在確定變電所的位置時，一般要列出多種可行方案，進行技術經濟比較后擇優選用。隨著采掘機械化的發展，煤礦工作面的電氣設備較多、容量較大，而且工作面走向一般比較長，這種形式下若采用固定的采區變電所供電，則不夠經濟，且無法滿足電壓質量。因此，實際生產中，可以根據實際情況建設移動變電站。移動變電站的位置一般按下列原則確定：向回采工作面供電的移動變電站位置，一般設在距工作面100 ～150 m的巷道中；低瓦斯礦井的回采工作面移動變電站，可設置在該回采工作面的回風巷內。

3煤礦供電系統擬定的基本思路方法

擬定采區供電系統包括高壓與低壓兩種種類。其中，高壓供電系統的擬定先要確定電源回路數，再根據高壓開關的配置進行參數設置。單電源進線的采區變電所，當變壓器不超過兩臺且無高壓出線時，可不設電源進線開關；當變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應設置進線開關；雙電源進線的采區變電所，應設置電源進線開關。當其經常為一回路供電，一回路備用時，母線可不分段；當兩回路電源同時供電時，母線應分段并設聯絡開關，正常分列運行；采區變電所的高壓饋出線，宜用專用的開關柜。在擬定供電系統時，應將采區內的用電設備按電壓等級、生產環節和安裝地點分組，各組盡量分開供電。在用電設備分組時，還應考慮到各組用電負荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設的路線。各組用電負荷不能過大，以保證受電端的電壓質量。巷道有分叉點時，應裝有開關或電纜接線盒。確定電纜的敷設路線時，應注意回采工作面、軌道上下山等處不應敷設電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴禁敷設電纜。在具體擬定供電系統時還應考慮以下原則：確保供電安全可靠的前提下，最大限度地減少開關、啟動器和電纜等設備數量；以1臺啟動器只控制一臺設備為宜；當變電所的動力變壓器多于1臺時，需合理分配變壓器的負荷，以1臺變壓器負擔1個工作面的用電設備為基本原則；避免變壓器并聯運行的現象；優先采用輻射式作為由工作面配電點到各用電設備的供電方式；設計最短的供電線路；大容量設備的啟動器應靠近配電點的進線端，以減小啟動器間電纜的截面；局部通風機與掘進工作面的電氣設備，必須裝有風電閉鎖裝置。井下中央變電所、采區變屯所的電源進線以及變電所的供配電系統，當有多種可行方案時，應經過技術經濟比較后擇優選擇。

4負荷計算與無功補償計算

負荷計算目的是為電氣設備、輸電導線選擇，以及繼電保護裝置整定等提供重要的計算依據。負荷計算主要有以下方法步驟：第一，確定用電設備的功率，區分該用電設備是長時連續工作制、短時工作制還是斷續周期工作制用電設備。第二，需用系數法計算負荷，所謂需用系數，即用電設備的實際負荷總容量與其額定總容量的百分比值。先計算出單臺用電設備的需用系數，再換算成組用電設備的需用系數，這樣可以計算出單臺用電設備和成組用電設備的計算負荷。第三，單相用電設備的計算負荷，計算時要確保負荷盡量對稱，當單相設備容量超過三相設備容量15%時，則應將單相設備容量換算為等效三相設備容量，再與三相設備容量相加，以滿足安全運行的要求。第四，變電所總負荷的計算，要注意按逐級計算法確定計算負荷，還要考慮同時系數、線路損耗、變壓器損耗等因素的影響。

5繼電保護與接地保護

煤礦變電所是礦山的重要組成部分，變電所出現故障將會嚴重影響整個礦區的正常運行，甚至造成重大生產或安全事故。因此，必須專門裝設保護裝置，而且保護裝置須滿足選擇性、快速性、靈敏性、以及可靠性等要求。一般來說，煤礦變電所的變壓器常用保護裝置有瓦斯保護、過電流保護、縱聯差動保護、過負荷保護、溫度保護、架空線路保護和電纜線路保護等。接地保護是對整個變送電系統的重要保護，是確保整個供配電系統安全運行的基礎。保護接地網是將變電所在正常運行時，設備不帶電的外露金屬體與接地引線、接地干線和接地極在電氣上連接起來組成的整體。為了減少對地電位分布曲線的陡度，接地網還設有水平均壓帶，從而減小接觸電壓和跨步電壓。對不同點的接地電阻至少每年測量一次，保證達到一定的要求。還有一種井下總接地網，主要包括主接地極、局部接地極、接地母線和輔助接地母線、連接導線和接地導線等。需要注意的是，禁止采用鋁導線作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導線和接地導線，禁止使用無接地線芯的橡套電纜或塑料電纜作為接地導線。

6結語

作為一名礦山機電技術人員，筆者認為學習和掌握上述知識是指導日后工作、學習的重要參考，通過對變電所選配技術、負荷計算、無功補償、繼電保護以及接地保護的研究，拓展了視野，提高了綜合業務水平。

參考文獻：

[1]唐新安.淺論我礦電力變壓器配置與經濟運行.中國計量協會冶金分會，2008年.

[2]王少榮.電力系統分布式廣域同步并行處理平臺研究.華中科技大學，2004年.