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采用分列運行方式供電彰顯煤礦科技裝備效能摘要:煤礦在少花錢甚至不花錢的條件下,對已形成兩回路電源線路(雙電源)供電的礦井,通過優(yōu)化安全供電技術(shù)方案,放棄變配電所單母線分段、兩臺主要變壓器1臺使用1臺熱備用(1用1備)的常見井上下供電方式,采用單母線分段、兩臺主要變壓器分列運行的供電方式;在滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的同時,最大限度地減少停電對礦井安全生產(chǎn)造成的影響和因主變空載而產(chǎn)生的感性無功功率,提高礦井供電的可靠性與經(jīng)濟性;為礦井擁有連續(xù)可靠的用電環(huán)境、發(fā)揮井上下科技裝備效能,夯實供電基礎;為煤礦實施科技興安戰(zhàn)略、體現(xiàn)科技裝備在安全生產(chǎn)上的重要支撐作用,最大限度地營造全礦井各主要用配電點連續(xù)可靠的用電條件。關(guān)鍵詞:供電系統(tǒng)分列運行連續(xù)可靠經(jīng)濟安全裝備效能前言:2011年5月,國家安監(jiān)總局、科技部先后下發(fā)了“進一步加強煤礦企業(yè)安全技術(shù)管理工作的指導意見”和“進一步加強安全生產(chǎn)科技支撐工作的通知”等文件,并在本年度大力組織實施科技周等安全生產(chǎn)宣教活動,旨在充分發(fā)揮煤礦安全科技進步及煤礦科技裝備在安全生產(chǎn)上的重要支撐作用、加快煤礦科技興安戰(zhàn)略的實施。顯然,連續(xù)可靠、科學合理的井上下供電條件是提高煤礦企業(yè)安全科技裝備保障能力的重要基礎。行政區(qū)域內(nèi)煤礦,特別是各類小型礦井,經(jīng)過“十一五”期間的改造與發(fā)展,井型規(guī)模普遍不低于9萬噸。技術(shù)領(lǐng)先、裝備適用的理念已深入人心,機械化開采及科技裝備程度有很大的提升,井下采掘一線的作業(yè)人員基本實現(xiàn)在"掩護"下作業(yè),很多煤礦井下局部通風實現(xiàn)了"雙風機、雙電源、互相備用",架空乘人裝置、平巷人車也不是大礦所獨有。隨著煤礦"采、掘、運、通'機械化科技裝備水平的提高,無疑對煤礦供配電的安全性與連續(xù)可靠性提出了更高要求。一、問題的提出從供電電源上講,礦井供電均設計或建設有雙電源供電線路,但筆者發(fā)現(xiàn),全區(qū)很多已經(jīng)實現(xiàn)雙電源線路供電的煤礦,有很大一部分不是采用分列運行的供電方式,而是采用兩臺主要變壓器1臺使用、1臺熱備用的井上下方式,認為"1臺變壓器運行,1臺不用,可以減少1臺變壓器及所帶線路設備的電力損耗。"但事實并不完全如此,一是這種方式要產(chǎn)生較多無功損耗,增大感性無功補償設備投資與管理的運營成本,降低功率因數(shù),不能獲得最佳經(jīng)濟效益;二是這種方式從嚴格意義上講不滿足《煤礦安全規(guī)程》第四百四十條規(guī)定的"正常情況下,礦井電源應采用分列運行方式"的要求。需優(yōu)化調(diào)整礦井供電系統(tǒng)"1用1備"至"分列"運行方式,在技術(shù)上提升供電連續(xù)可靠性。二、礦井供電系統(tǒng)的分析與優(yōu)化調(diào)整方法1、雙電源主結(jié)接方式實現(xiàn)兩回路電源線路供電的礦井,供電系統(tǒng)線路在礦井地面主要變電所的主要結(jié)線方式主要有單母線分段、雙母線分段和橋式結(jié)線等,采用的供電電源多取自110kv或10~35kv的電力網(wǎng),經(jīng)兩回路架空線路送到為全礦井服務的地面主要變電所,并在變電所一次側(cè)設兩臺大功率變壓器,承擔全礦井負荷的供電(電網(wǎng)電壓等級與入井電壓等級一致,并直接入井的除
外)。因我區(qū)絕大多數(shù)實現(xiàn)雙回路電源供電的礦井,主結(jié)線均采用單胃線分段、兩臺主要變器〃一用一備〃或分列運行方式,因此本文只分析礦井兩回路電源線路在采用單胃線分段方式工作的條件下,地面兩臺主要變器和井下供配電均采用分列運行同時使用的優(yōu)點。Z分析優(yōu)化礦井地面變電所典型的單母線分段供電方式煤礦礦井地面主要變電所供電系統(tǒng)典型結(jié)線示意圖,見附圖1———分段開美拮游關(guān)隅真升是'號主笑礦并地面卒開地面用電———分段開美拮游關(guān)隅真升是'號主笑礦并地面卒開地面用電里宅從附圖1可知,只要不是1、2號主要變壓器同時投入使用(均承擔礦井有效負荷、兩路電源線路均要產(chǎn)生礦井用電設備有功功率),無論1、2號主變低壓側(cè)分段開關(guān)處于打開或閉合狀態(tài),我們通常均認為主變處于〃1用1備〃狀態(tài),即使備用主變處于熱備用狀態(tài),往往也因礦井無功補償大而不能獲得最佳經(jīng)濟效益,不是《煤礦安全規(guī)程》所規(guī)定的〃正常情況下,礦井電源應采用分列運行方式。"不利于井下電氣設備供電的連續(xù)可靠。在供電連續(xù)性與可靠性等安全性能上分析,最大的問題是一旦一路礦井供電電源停電,或因入井10kv側(cè)發(fā)生短路等故障而造成出線保護失靈發(fā)生越級跳閘時,往往立即造成全礦井停電,而此時投入另一路電源需較多的人工分閘、合閘工作量,停電影響的范圍大、時間長。而在礦井正常運行時,將主變高、低壓側(cè)的分段開關(guān)均打開,將處于"1用1備〃狀態(tài)的兩臺主變調(diào)整為單胃線分段、同時使用,即礦井兩路電源及兩臺主變同時使用、共同分擔礦井全部負荷并相互備用,這就是常說的分列運行方式。這樣,即使有一路電源停電,或10kv低壓側(cè)出線保護失靈而發(fā)生越級跳閘現(xiàn)象時,全礦井也只能是部分停電,而恢復部分停電區(qū)域的人工分閘、合閘工作量相對也小,同時因短路容量小,出現(xiàn)越級跳閘的可能性也相對要小,對煤礦安全生產(chǎn)危害相對最小。考慮如上技術(shù)優(yōu)越性,筆者認為地面主要變電所主變結(jié)線必須采用分列運行方式。、3分析優(yōu)化礦井井下典型的供配電系統(tǒng)圖多數(shù)煤礦井下中央變電所典型的供配電系統(tǒng)圖,見附圖2。附圖2結(jié)合前述礦井地面主要變電所供電系統(tǒng)典型結(jié)線示意圖及其分列運行方式的調(diào)整優(yōu)化,并從附圖2可知,聯(lián)絡開關(guān)處于分開狀態(tài),兩路入井電源同時分擔礦井有效負荷,均產(chǎn)生有功功率時,我們稱之為井下單母線分段、分列運行。即使出線側(cè)的保護失靈而出現(xiàn)跳閘或一路10kv電源停電時,井下只能是部分停電,同時相對井下"1用1備"或"分段母線并段運行"方式,因短路容量減小,出現(xiàn)越級跳閘的可能性也更小,有利于井下中央變電所和地面主變的連續(xù)運行,供電連續(xù)可靠性大,對煤礦安全生產(chǎn)危害小。另外想要說明的是,很多礦井局部通風機已采用"雙風機、雙電源、自動切換"方式,而供電電源采用單母線分段分列運行時,各種原因造成一路電源停電,局部通風機仍能通過自動切換,幾乎可以實現(xiàn)不間斷運行,對彰顯裝備效能、保障礦井通風可靠有很大意義。特別是針對高瓦斯礦井所要求的"雙風機、雙電源、自動切換"、確保通風可靠上講,只有實施井上下供電電源(變配電所)單母線分段、分列運行,才能滿足《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。綜上述,筆者認為,已實現(xiàn)雙電源線路供電的煤礦企業(yè),正常作業(yè)時,井上下中央變電所均應采用單母線分段、分列運行方式供電,在減少無功損耗、不必要管理成本的同時,能充分地利用雙電源供電連續(xù)可靠的優(yōu)點,最大限度地為井上下安全科技裝備提供連續(xù)可靠的電力保障,最大程度支撐與彰顯安全生產(chǎn)效能建設。三、結(jié)束語總結(jié)井上下供電系統(tǒng),采用單母線分段、分列運行,相對"1用1備"方式,在經(jīng)濟與安全上主要優(yōu)點有:一是因感性無功小,電容補償少,供電經(jīng)濟,管理成本低;二是各種原因引起的全礦井停電概率相對最低、范圍最小,供電連續(xù)可靠性最高;三是滿足《煤礦安全規(guī)程》要求,符合礦井做大做強的技術(shù)需要。但還是要說明并注意以下幾點。1、單母線分段、分列運行的兩臺主要變壓器負荷率不宜過低(主變選型不宜過大)否則相對"1用1備"方式,在保障供電連續(xù)可靠性上相對較好,但經(jīng)濟效益提升上則不明顯。另外就是要適當調(diào)整負荷,使兩臺主要變壓器負荷率盡量一致。2、對于大型礦井,如當?shù)毓╇姴块T實施兩種電價管理體制(根據(jù)功率因數(shù)不同而確定電價或有政策鼓勵高功率因數(shù)下用電),可以考慮采用雙母線結(jié)線的三變壓器方案,也是保證礦井供電安全、減少供電貼費的好辦法。3、對于高瓦斯礦井或低瓦斯礦井一級負荷的兩路供電電源,如明確要求一級負荷設備的兩路供電電源必須是"不同母線段的、同時帶電的、相互獨立的'兩個電源,例如井下局部通風機采用"雙風機、雙電源、自動切換'確保連續(xù)運行方式時,井上下為之提升電力保障的變電所只能采用分列運行方式,以達到《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。4、因礦井變壓器負荷率與無功補償?shù)鹊牧炕嬎?,各類刊物、教課書論述較多,所以本文只從符合《煤礦安全規(guī)程》要求和保障煤礦安全科技裝備電力連續(xù)可靠上分析供電方式的選擇,不再對變壓器等運行進行量化計算。最后,借貴刊一角,向關(guān)心
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