淺談煤礦電源選擇設計

潘峻

【摘 要】礦井的供電電源，對于礦井建設和生產(chǎn)有著十分重要的意義，本文以實例解讀對礦井電源的認識。

【關鍵詞】供電電壓；負荷；電源

前言

當前我國煤礦供電電壓等級最高是110kV。礦井的供電系統(tǒng)，如果沒有一個全面的規(guī)劃，往往會造成資金浪費、能耗增加等不合理現(xiàn)象。因此，供配電系統(tǒng)設計，應結合礦井的特點全面規(guī)劃，分析有關因素的內(nèi)在聯(lián)系，在網(wǎng)絡結構中統(tǒng)籌綜合考慮，優(yōu)化組合方案，做到遠近期結合，以近期為主。

設計實例

以新疆伊犁二號井為例（考慮篇幅，文中某些章節(jié)具體論述及計算部分只做簡略說明或不提及）。

一、礦井負荷

礦井投產(chǎn)：

礦井裝機容量： 34354.8kW；

礦井工作容量： 26056.3kW；

礦井有功功率： 14003.0 kW （考慮同期后）；

年耗電： 82300MW·h；

噸煤耗電： 16.5kW·h；

礦井有功容量（含選煤廠）： 17156.8kW；

礦井達產(chǎn)：

礦井有功容量（含選煤廠）： 25135.92kW；

二、礦井所在地區(qū)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃情況

㈠電源現(xiàn)狀

本礦位于新疆察布查爾縣南部，北距察布查爾縣城和伊寧市分別為45km和65km，距烏魯木齊市約710km。行政區(qū)劃屬新疆維吾爾自治區(qū)察布查爾錫伯自治縣管轄，在伊犁地區(qū)電網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)。其周圍電源敘述如下：

1.寧遠220kV變電站：位于礦井北偏東約40km處，規(guī)模為2×120MVA，站內(nèi)設220kV及110kV兩個電壓等級，其220kV側采用雙母帶旁母接線，110kV側采用雙母線接線，目前該站220kV側共有5回進出線分別與青年220kV變電站、尼勒克水電站、靖遠220kV變電站、西郊220kV變電站聯(lián)網(wǎng)，故電源可靠。

2.靖遠220kV變電站：位于本礦東北側約22km處，設計規(guī)模為2×180MVA，現(xiàn)有規(guī)模為180MVA，站內(nèi)設220kV及110kV兩個電壓等級，目前該站220kV側共有，2回進出線分別與寧遠220kV變電站和西郊220kV變電站聯(lián)網(wǎng)，故電源可靠。

3. 伊犁二電廠：位于礦井北偏東約25km處，裝機容量為3×25MW，兩臺發(fā)電機同時工作，發(fā)電機出口電壓為6.3kV，廠內(nèi)設110kV升壓站，站內(nèi)設兩臺31.5MVA三卷變壓器，三側電壓分別為110kV、35kV和6kV，其110kV側采用雙母線帶旁母接線；35kV側采用雙母線接線；6kV側采用單母線分段接線，目前其35kV側共4回出線，2回工作2回備用。伊犁二電廠距礦區(qū)中心居住區(qū)約2km，居住區(qū)的用電可取自伊犁二電廠。伊犁二電廠現(xiàn)用電負荷約56，備用電負荷約為19MW，不能滿足用礦井電負荷的要求。

4. 察縣110kV變電所：該站位于礦井北側約23km處，一次電壓110kV，電源引自伊犁二電廠，所內(nèi)2臺變壓器，容量分別為20MVA和40MVA，其電壓為110/35/10kV，該變電所三側母線均采用單母線接線。

5. 伊寧縣110kV變電所：該站位于礦井北側約45km處，一次電壓110kV，電源分別引自伊犁二電廠及托海水電站，故電源可靠。所內(nèi)設有2臺容量為20MVA的變壓器， 2臺變壓器的電壓均為110/35/10kV，其中110kV側為單母線分段帶旁路接線，35kV及10kV側母線均采用單母線分段接線。

6.伊寧市中心110kV變電所：該站位于礦井北側約40km處，一次電壓110kV，電源分別引自伊犁一電廠及西郊110kV變電所（該變電所與伊犁二電廠聯(lián)網(wǎng)），電源可靠。所內(nèi)設有2臺容量為16MVA的變壓器， 2臺變壓器的電壓均為110/35/10kV，其中110kV側為單母線分段帶旁路接線，35kV及10kV側母線均采用單母線分段接線。

7. 新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司一號井110kV變電所：位于本礦西北方向約8.2km處，現(xiàn)有規(guī)模為2×40MVA，站內(nèi)設，110kV及10kV兩個電壓等級，兩側均采用單母線分段接線，目前該站僅有一回引自靖遠220kV變電站的110kV電源線路，線路規(guī)格為LGJ-120，長度為24m。

㈡礦區(qū)周邊建設和規(guī)劃中的電源情況

1. 新疆伊犁州礦區(qū)總體規(guī)劃確定在本礦所在礦區(qū)北部的煤電化工業(yè)園區(qū)建設一座火電廠，新疆電力設計院于2011年3月完成的《新疆華電伊犁火電廠一期（2×660MW）工程可行性研究報告》即為該電廠，目前該電廠的可行性研究報告已通過新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)改委組織的初審，并上報國家發(fā)改委核準，可研確定，新疆華電伊犁火電廠位于伊南煤田北側（距礦井北側約18km處），一期規(guī)模為2×660MW，將以2回LGJ-6×400/75km 750kV電源線路接入伊犁750kV變電站（該站已開工建設，計劃與2013年中投運），從而與新疆主電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

目前新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司已與華電新疆發(fā)電有限公司簽署了《新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司和華電新疆發(fā)電有限公司煤電開發(fā)合作協(xié)議》， 協(xié)議規(guī)定待華電火電廠建成后，將為新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司所屬提供110kV電源。

2. 新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司規(guī)劃，由靖遠220kV變電站的110kV引一回電源線路至伊犁一號井（該線路已建成），再由華電火電廠110kV升壓站引一回電源線路至伊犁二號井，同時在一號井與二號井之間建一回110kV聯(lián)絡線為伊犁一號井和二號井供電。

三、礦井供電電源

本礦井投產(chǎn)規(guī)模為5.0Mt/a，達產(chǎn)規(guī)模為10Mt/a，按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》對煤礦電源的要求，礦井應有兩回電源線路，當任一回路發(fā)生故障停止供電時，另一回路應能擔負礦井全部負荷。

本設計根據(jù)煤礦附近的電源狀況、礦井前后期用電負荷和礦區(qū)總體規(guī)劃、確定本礦采用110kV供電，并結合新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司規(guī)劃及新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司與華電新疆發(fā)電有限公司簽署了《新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司和華電新疆發(fā)電有限公司煤電開發(fā)合作協(xié)議》，對本礦的供電電源選擇，提出如下三個方案：

方案一：在礦井工業(yè)場地建一座110kV變電所，2回110kV電源分別引自新疆華電伊犁火電廠升壓站和靖遠220kV變電站110kV側，為避免重復投資，電源線路規(guī)格按本礦后期達產(chǎn)10Mt/a時的負荷選擇，確定為LGJ-120，長度分別約為19km和22km，兩回電源線路同時工作，分列運行，當一回電源線路故障時， 另一回電源線路能保證煤礦全部負荷的需要。

該方案的優(yōu)點是供電可靠性高、接線簡單、管理方便，投資及運行費用低，缺點是礦井投產(chǎn)受華電伊犁火電廠建設時間限制。

方案二：在礦井工業(yè)場地建一座110kV變電所，2回110kV電源分別引自新疆華電伊犁火電廠110kV升壓站和新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司一號井110kV變電所，為避免重復投資，電源線路規(guī)格按本礦后期達產(chǎn)10Mt/a時的負荷選擇，確定為LGJ-120，長度分別約為19km和2×11km（在一號井與二號井之間的聯(lián)絡線必須為兩回才能滿足兩回線路同時工作分列運行或一回線路工作一回線路熱備用的要求），兩回電源線路同時工作，分列運行，當一回電源線路故障時， 另一回電源線路能保證煤礦全部負荷的需要。

該方案的優(yōu)點是供電可靠性高、投資及運行費用較低（相對方案一，一號井和二號井需多建一個110kV出線間隔，相對方案三少將21km 110kV電源線路），引自一號井的電源線路可以兼做礦井施工電源，缺點是接線較復雜、運行管理稍繁瑣，投資及運行費用稍高，礦井投產(chǎn)受華電伊犁火電廠建設時間限制。

方案三：在礦井工業(yè)場地建一座110kV變電所，2回110kV電源分別引自靖遠220kV變電站110kV側和寧遠220kV變電站110kV側，為避免重復投資，電源線路規(guī)格按本礦后期達產(chǎn)10Mt/a時的負荷選擇，確定為LGJ-120，長度分別為22km和40km，兩回電源線路同時工作，分列運行，當一回電源線路故障時， 另一回電源線路能保證煤礦全部負荷的需要。

該方案的優(yōu)點是供電可靠性高、接線簡單，管理方便，礦井投產(chǎn)不受華電伊犁火電廠建設時間限制，缺點是投資及運行費用高。

綜上三個方案的優(yōu)缺點比較，設計確定采用方案一作為本礦供電電源方案，為保證本礦開工建設，前期由新汶礦業(yè)集團伊犁能源公司一號井110kV變電所10kV側引一回10kV電源線路，為本礦提供施工電源。

需要說明的是，新疆華電伊犁火電廠雖已完成可行性研究設計，并通過新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)改委組織的初審，但還未取得國家發(fā)改委核準，故該電廠的具體建設時間未定，因此設計請建設單位盡早與新疆華電伊犁火電廠及當?shù)卣畢f(xié)商，加快該電廠的建設。

兩回110kV電源分別引自新疆華電伊犁火電廠升壓站和靖遠220kV變電站110kV側，110kV線路導線規(guī)格均為LGJ-120，長度分別約為19km和22km，兩回電源線路同時工作，互為備用。兩回線路全線采用復合絕緣子，要求絕緣子大小傘間隔，無均壓環(huán)，且全線架設避雷線（GJ-35+OPGW光纜），地線采用直接接地方式，線路每基鐵塔均敷設人工接地裝置，接地裝置按土壤電阻率分別采用環(huán)形和環(huán)形加放射形淺埋水平布置接地型式與桿塔基礎自然接地相結合的方式，接地體采用Φ12熱鍍鋅圓鋼，引下線采用熱鍍鋅圓鋼；全線直線桿以18m 帶拉線雙桿為主，直線跨越處及重要轉角處采用自立式鐵塔，直線耐張以拉線雙桿為主。本線路砼桿基礎為預制件，鐵塔基礎采用現(xiàn)澆砼，所有基礎砼標號不低于C20級。全線桿塔基礎應采取防腐措施。

四、結束語

本次設計考慮了煤礦遠近期負荷，以及目前周邊電源情況和發(fā)展規(guī)劃，提出礦井電源選擇。以上是對煤礦電源選擇設計的膚淺見解，不足之處敬請賜教。