某礦供電系統運行方式優化

高 洋

(霍州煤電集團呂臨能化有限公司安全生產部， 山西 臨縣 033200)

1 前言

某礦區井田內揭露的地層為中生代含煤巖系，包含上三疊統永坪組、中下侏羅統延安組、中侏羅統直羅組、第三系上新統三趾馬紅組及第四系。該礦區總體呈現大單斜層，在此基礎上發育寬緩的波狀起伏。發育正斷層5條，斷距在10～70m之間，傾角55°～80°，未發現逆斷層。

該礦可采煤層總厚度5.67～18.56m，平均厚度為13.84m，厚煤層多位于礦井中南部，厚度16～18m，薄煤區兩處分別在礦井北部和東南處，厚度在10m以下，最小厚度5.67m，其余區段可采煤層累計厚度在11～15m之間。

該礦主礦井供電為三回路供電電源，礦井主用3556、3557兩回路供電電源取自地面某110kV區域變電所；3565回路來自該礦南部井35kV變電所，它作為主礦井備用電源，應急情況下反送給主礦井使用。三趟線路型號為LGJ- 240，進線電壓等級為35kV，導線截面為240mm2，地面某110kV區域變電所雙回路線長12.5km，主礦井與南部井線長6.38 km。該110kV區域變電所內共裝有2臺型號為SZ9- 12500/35、35/6.3kV、12.5MVA主變壓器。東、南風井、井下中央變電所、泵房、采區變電所及地面壓風機房雙回路分列運行，主、副井車房及中央瓦斯抽排站一回路運行一回路備用。

2 方案選擇

該礦原供電來自地面某110kV區域變電所，供電方式為三回路供電。礦井主用的3556、3557兩回路供電電源，一回路工作、一回路備用，2臺主變壓器同時運行，地面變電所6kV供電母線段為并列運行[1-2]。當一回路供電電源發生故障，容易造成全礦井停電，井下的局部通風機設備停止運轉，造成井下的瓦斯積聚，具體供電方式如圖1所示。

圖1 原供電方式(一用一備)

為了解決原供電方式發生故障帶來的影響，設計采用新的方案。設計方案采用大分列運行方式[1-4]，來自地面某110kV區域變電所3556、3557雙回路電源同時帶電、同時運行，35kV變電所兩臺主變壓器分列運行，35kV和6kV母聯處于分閘狀態(地面6kV母線段分列運行)，地面車間及井下變電所6kV母線段都分列運行[3-4]，具體供電方式如圖2所示。

圖2 大分列供電方式

3 優化方案內容

具體優化內容有以下幾個方面。

1)對我礦6kV Ⅰ段、Ⅱ段負荷進行調整

因6kV Ⅰ段有瓦斯電廠供電，為平衡瓦斯電廠供電量，需增加6kV Ⅰ段上的負荷。壓風機房全部負荷改到6011線路(6kV Ⅰ段)上，6018線路(6kV Ⅱ段)備用；瓦斯泵站全部負荷改到6029線路(6kV Ⅰ段)上，6004線路(6kV Ⅱ段)備用；主井全部負荷改到6007線路(6kV Ⅰ段)上，6022線路(6kV Ⅱ段)備用。

考慮到安全問題，副井負荷改到6020線路(6kV Ⅱ段)上，6009線路(6kV Ⅰ段)備用；東南風井一回路帶通風機、一回路帶瓦斯泵，交叉分配到Ⅰ、Ⅱ段上(即一段上帶東風井的通風機、南風井的瓦斯泵；另一段帶南風井的通風機、東風井的瓦斯泵)，保證在某一回路掉電情況下，主副井提升機有一臺可以正常提升，東南風井有一臺通風機、一臺瓦斯泵可以正常運行。

2)將鍋爐房負荷改至6kV Ⅲ段

考慮到經濟效益，鍋爐房全部負荷改到6036線路(6kV Ⅲ段)上，6017線路(6kV Ⅰ段)備用。

3)地面及井下重要車間、變電所6kV母聯增加閉鎖裝置

礦井采用大分列運行后，礦兩路供電來自不同區域變電所合母聯情況下，礦各車間、硐室嚴禁合母聯，否則會造成重大供電事故。

為防止地面及井下重要車間員工誤合6kV母聯，對東南風井、壓風機房、中央變電所車間6kV母聯柜進行技術改造。改造后在一路進線合閘、一路進線分閘情況下，允許母聯進行合閘操作；在雙回路進線合閘情況下母聯無法進行合閘操作。如遇特殊情況(倒電、檢修)，需要在雙回路進線合閘情況下進行合母聯操作，則要在確認地面某110kV區域變電所、35kV變電所母聯合閘后，手動解除母聯合閘閉鎖開關，母聯方可進行合閘操作，具體如圖3所示。

圖3 6kV母聯柜合閘信號改造接線圖

實現方法：將兩路進線合閘信號的常閉點并聯，之后串入母聯柜的合閘回路中，可實現雙回路供電情況下母聯無法進行合閘操作。在兩路進線合閘信號的常閉點并聯處再并聯一個閉鎖開關，通過合分閉鎖開關，即可實現在雙回路帶電情況下的母聯閘操作。

4)規定瓦斯電廠發電時間、發電量

因瓦斯電廠發電只供6kV Ⅰ段使用，存在發電量會超過6kV Ⅰ段實際需要電量的情況，尤其在上午9:00至12:00主運輸系統檢修時間尤為明顯。若瓦斯電廠發電量超過6kV Ⅰ段實際需要電量，會通過3552主變壓器、3556供電線路反送至地面某110kV區域變電所，后果極其嚴重。

因此，規定瓦斯電廠在上午9:00至12:00主運輸系統檢修時間，控制發電量，維持3552主變壓器功率在800kW以上。其他時間段，35kV變電所要注意3552主變壓器功率，若3552主變壓器功率下降至800kW以下時，及時打電話至瓦斯電廠，及時降低負荷。

5)調整雙回路供電車間定期項目檢修時間，減少地面某110kV區域變電所合母聯次數

每月的倒風機、倒瓦斯泵、中央變電所防爆性能檢查等檢修計劃提前一周向三電辦提出申請，由三電辦與地方供電局協調。

風井或南風井每月的倒瓦斯泵、倒風井操作在同一天進行，減少合母聯次數。

4 安全及經濟效益

(1)母聯閉鎖裝置在雙回路進線合閘帶電情況下，無法直接合母聯，可以防止員工誤操作造成的環流事故，提高供電可靠性。

(2)采用大分列供電方式后，兩回路供電電源同時分擔礦井負荷，當一回路供電電源發生故障，只影響礦井部分供電，不會造成全礦井停電；井下的局部通風機均為一用一備，并裝設自動切換裝置，在通風機掉電后可以迅速切換至另一回路備用通風機，保證了礦井及井下作業地點供風的連續性，避免原供電方式下，因井下的局部通風機設備停止運轉造成井下的瓦斯積聚，提高煤礦的本質安全。

(3)鍋爐房全部負荷改到6036線路(6kV Ⅲ段)上，每度電可節省電費0.3元，鍋爐房平均負荷每小時約200kW，每小時節約電費0.3×200=60元，每年可節省電費60×24×330=47.52萬元。

5 總結

采用大分列供電方式后，當一回路供電電源發生故障，只影響礦井部分供電，不會造成全礦井停電，保證了礦井及井下作業地點供風的連續性，提高煤礦的本質安全。同時節約電費47.52萬元，采用母聯閉鎖裝置后，提高了供電可靠性。