淺談分列運(yùn)行在煤礦供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

王田龍

煤礦井下作業(yè)環(huán)境特殊，屬于一類負(fù)荷，要求電力供應(yīng)連續(xù)、不間斷。一旦中斷供電不僅會(huì)影響生產(chǎn)，還可能造成安全事故。如：礦井停電停風(fēng)可能使人員窒息、有害氣體聚集，造成瓦斯爆炸等重大惡性事故；礦井停電會(huì)使井下排水系統(tǒng)停止工作，造成礦井被淹。《煤礦安全規(guī)程》除對(duì)煤礦供電電源上有雙電源、雙回路要求外，對(duì)其運(yùn)行方式也有嚴(yán)格的規(guī)定。

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：礦井應(yīng)當(dāng)有兩回路電源線路 （即來(lái)自兩個(gè)不同變電站或者來(lái)自不同電源進(jìn)線的同一變電站的兩段母線）。當(dāng)任一回路發(fā)生故障停止供電時(shí)，另一回路應(yīng)當(dāng)擔(dān)負(fù)礦井全部用電負(fù)荷。

正常情況下，礦井電源應(yīng)當(dāng)采用分列運(yùn)行方式。若一回路運(yùn)行，另一回路必須帶電備用。帶有備用電源的變壓器可以熱備用；若冷備用，備用電源必須能及時(shí)投入，保證主要通風(fēng)機(jī)在10 min內(nèi)啟動(dòng)和運(yùn)行。

主要通風(fēng)機(jī)、提升人員的提升機(jī)、抽采瓦斯泵、地面安全監(jiān)控中心等主要設(shè)備房，應(yīng)當(dāng)各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和集團(tuán)公司實(shí)際情況，制定供電方式如下：

集團(tuán)公司絕大大多數(shù)礦井供電系統(tǒng)典型結(jié)線見(jiàn)圖1。

圖1 集團(tuán)公司礦井供電系統(tǒng)典型結(jié)線

1 供電方式

1）原供電方式

35 kV電源線路一回路帶35 kVⅠ、Ⅱ段母線負(fù)荷，另一回路帶電熱備。35 kV變電站兩臺(tái)主變一用一備，運(yùn)行的主變帶10 kVⅠ、Ⅱ段母線所有負(fù)荷，備用的主變?yōu)槔鋫溆脿顟B(tài)，35 kV、10 kV母聯(lián)均在運(yùn)行狀態(tài)。同樣，井下回路、主通風(fēng)機(jī)、提升人員絞車(chē)等電源回路也是一回運(yùn)行，另一回帶電熱備。各配電點(diǎn)母聯(lián)開(kāi)關(guān)均處于運(yùn)行狀態(tài)。

2）現(xiàn)供電方式（分列運(yùn)行方式）

兩回35 kV電源線路各帶35 kV一段母線負(fù)荷，35 kV變電站兩臺(tái)主變均運(yùn)行，分別帶10 kVⅠ、Ⅱ段母線負(fù)荷。井下回路、主通風(fēng)機(jī)、提升人員絞車(chē)等兩回電源回路均運(yùn)行，分別帶各配電點(diǎn)一段母線負(fù)荷。35 kV母聯(lián)、10 kV母聯(lián)包括礦井各配電點(diǎn)母聯(lián)開(kāi)關(guān)均處于熱備用狀態(tài)。

提升人員絞車(chē)房、井下中央配電室等供電系統(tǒng)結(jié)線同風(fēng)機(jī)房供電系統(tǒng)結(jié)線。

2 原供電方式存在的問(wèn)題

原供電運(yùn)行方式滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，但存在如下問(wèn)題：

在惡劣天氣或受自然環(huán)境影響，一旦一回35 kV電源線路停電或因入井10 kV側(cè)發(fā)生短路等故障而出現(xiàn)開(kāi)關(guān)保護(hù)拒動(dòng)發(fā)生越級(jí)跳閘時(shí)，往往會(huì)造成全礦井停電。停電后，要投入另一回35 kV電源回路卻因受管理權(quán)限限制（例如：35 kV供電線路歸集團(tuán)公司電力調(diào)度管理、35 kV變電所歸供電公司管理、礦井各配電室歸礦井機(jī)電管理），各層間相互聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)，再加上停電后需要經(jīng)過(guò)較多的人工分閘、合閘等一系列繁瑣的操作，停電影響的范圍大，恢復(fù)供電時(shí)間長(zhǎng)。礦井主要通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)往往超過(guò)10 min，有可能導(dǎo)致井下瓦斯急劇增加，甚至造成瓦斯爆炸。

3 分列運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)

1）分列供電運(yùn)行方式符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

2）分列運(yùn)行方式下，如果一回35 kV電源停電，另一回35 kV電源及其所帶負(fù)荷仍在繼續(xù)運(yùn)行，停電范圍只限制在局部范圍內(nèi)，即使停電回路因故障不能恢復(fù)送電，各礦可以在各配電點(diǎn)將母聯(lián)開(kāi)關(guān)由熱備轉(zhuǎn)運(yùn)行，迅速恢復(fù)各配電點(diǎn)供電，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。

3）實(shí)行分列運(yùn)行方式后，集團(tuán)公司各礦在每一個(gè)風(fēng)機(jī)配電室，在兩回10 kV電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)與母聯(lián)開(kāi)關(guān)間安裝電源快切裝置，即使正在運(yùn)行的電源回路停電，運(yùn)行的主通風(fēng)機(jī)也會(huì)在兩回電源間通過(guò)母聯(lián)開(kāi)關(guān)快切裝置瞬間切換至未停電的電源回路，保證運(yùn)行的風(fēng)機(jī)不會(huì)停轉(zhuǎn)。

4 分列運(yùn)行存在的問(wèn)題與不足

1）實(shí)現(xiàn)分列運(yùn)行方式后，主變負(fù)荷率降低，感性無(wú)功小，需要補(bǔ)償無(wú)功容量也減小，原設(shè)計(jì)的各35 kV變電所10 kV側(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC、MSVC裝置）大多數(shù)不能正常使用。因?yàn)榧瘓F(tuán)公司幾乎所有變電所無(wú)功補(bǔ)償容量都是按35 kV變電站一臺(tái)主變滿負(fù)荷、10 kV兩段母線并列運(yùn)行設(shè)計(jì)的。也就是說(shuō)，每一套無(wú)功補(bǔ)償裝置盡管設(shè)計(jì)了雙回路，在分列運(yùn)行后，會(huì)造成10 kV一段母線存在無(wú)功過(guò)補(bǔ)、另一段母線存在無(wú)功不能補(bǔ)償情況。因?yàn)闊o(wú)功補(bǔ)償裝置共用一套，要么補(bǔ)償10 kVⅠ段，要么補(bǔ)償10 kVⅡ段，而不能同時(shí)補(bǔ)償兩段母線。這樣，在供電質(zhì)量上，未補(bǔ)償?shù)哪妇€功率因數(shù)、諧波消除上就會(huì)略差一些，而在補(bǔ)償?shù)哪妇€上無(wú)功補(bǔ)償容量大，造成了不必要的浪費(fèi)。

2）保護(hù)整定方面：為了符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，當(dāng)兩回電源回路中任一回路發(fā)生故障停止供電時(shí)，另一回路應(yīng)當(dāng)擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷。因此，每一回路電源開(kāi)關(guān)的保護(hù)定值都是按一回路運(yùn)行帶全部負(fù)荷，另一回路備用運(yùn)行方式整定的。這樣，在分列運(yùn)行方式中，各配電點(diǎn)電源開(kāi)關(guān)的過(guò)電流保護(hù)定值就比較偏大 （實(shí)際上運(yùn)行的負(fù)荷最多是整定負(fù)荷的1/2），不符合實(shí)際運(yùn)行需要。解決的辦法是需要按實(shí)際情況每一個(gè)開(kāi)關(guān)點(diǎn)再計(jì)算一套保護(hù)定值，根據(jù)運(yùn)行方式的變換，隨時(shí)將保護(hù)定值進(jìn)行切換。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)近兩年的分列運(yùn)行表明，分列運(yùn)行存在一些問(wèn)題與不足，如：增加了變壓器的銅損、鐵損，過(guò)電流保護(hù)整定不符合實(shí)際運(yùn)行情況，無(wú)功補(bǔ)償不是很理想等。但在分列運(yùn)行方式下，礦井不會(huì)再有全礦大面積停電情況發(fā)生。停電后礦區(qū)恢復(fù)送電的速度大大提高，在礦井供電的連續(xù)性、可靠性方面明顯上升了一個(gè)層面，為礦井的安全生產(chǎn)提供了重要保證。特別是在風(fēng)機(jī)房安裝了電源快切裝置后，礦井主通風(fēng)機(jī)再?zèng)]有發(fā)生過(guò)因一回路供電電源故障斷電造成風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)停風(fēng)的情況。