三礦井下供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

石 靜

（窯街煤電集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心， 甘肅 蘭州 730084）

引言

三礦礦井開拓方式為斜井—立井開拓方式。礦井劃分為三個(gè)主水平，水平標(biāo)高分別為+1 650 m、+1 400 m和+1 100 m，現(xiàn)生產(chǎn)水平標(biāo)高為+1 400 m。礦井年工作日按250 d 計(jì)，每天工作制度按“三六”制作業(yè)，每天工作時(shí)間為14 h，礦井服務(wù)年限為9.7 年。供配電系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的重要組成部分[1]，在供配電系統(tǒng)的運(yùn)行過程中一定要注意用電安全問題，否則將導(dǎo)致用電事故的發(fā)生，威脅人身安全[2]。

1 井下供電現(xiàn)狀

三礦井下在1 650 水平設(shè)中央變電所，共四段進(jìn)線，線路編號(hào)為307、308、330 和347，均選用電纜MYJV22-6 kV 3×150 mm2，線路單回約1.1 km，其中307 與330 線路之間聯(lián)絡(luò)，308 與347 線路之間聯(lián)絡(luò)，該變電所主要承擔(dān)1 400 變電所、暗斜井絞車房、1 400水泵房、2 號(hào)軌下絞車等負(fù)荷，電源均引自地面三號(hào)變。1 400 變電所雙回電源引自1 650 中央變電所，該變電所主要承擔(dān)1 450 東變電亭、1 400 南變電亭、五采區(qū)1 350 變電所、七采區(qū)1 400 變電所等負(fù)荷。變電所均選用單母線分段分列運(yùn)行。

根據(jù)三礦“變電所負(fù)荷記錄”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，四趟入井電纜承擔(dān)的負(fù)荷為4 858.4 kW（正常涌水量），1 400變電所進(jìn)線電纜承擔(dān)負(fù)荷為3 091.7 kW（正常涌水量），新增負(fù)荷3 048.1 kW，功率因數(shù)0.85，考慮同時(shí)系數(shù)0.95，計(jì)算有功負(fù)荷為7 511.2 kW，電壓等級(jí)為6 kV。

2 改造原因

1）目前隨著開采向1 400 水平以下深入進(jìn)行，1 650 中央變電所因供電距離遠(yuǎn)、承擔(dān)負(fù)荷較少等原因，其中央變電所功能逐漸弱化且遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，已不適合作為中央變電所。

2）隨著機(jī)械化裝備技術(shù)水平升級(jí)更新，用電設(shè)備負(fù)荷的不斷提高，三礦井下現(xiàn)有供電系統(tǒng)已無法滿足設(shè)備功率增加、生產(chǎn)效率提高的需求。

3）三礦技術(shù)改造綜采工作面更換為大采高、大功率設(shè)備，現(xiàn)有1 650 中央變電所四趟進(jìn)線電纜兩兩母線間無聯(lián)絡(luò)，導(dǎo)致其無法承擔(dān)技術(shù)改造后新增負(fù)荷的使用要求。

4）目前由于井下1 400 變電所巷道變形嚴(yán)重，維修量大，需重新對變電所選址。

5）三礦目前井下使用的高、低壓開關(guān)相對老舊、落后，無法實(shí)現(xiàn)“一優(yōu)三減”和“四化”的建設(shè)。

3 供配電系統(tǒng)優(yōu)化方案

針對現(xiàn)有井下供配電系統(tǒng)存在的問題，考慮在不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化依據(jù)按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.1 方案一

在1 400 水平新建1 400 中央變電所，利用并延長原下井電纜作為1 400 中央變電所供電電源，線路規(guī)格MYJV22-6 kV 3×150 mm2，線路單回2.8 km，采用單母線分段供電，四段均聯(lián)絡(luò)。新建1 400 中央變電所承擔(dān)1 650 水泵房變電所、各采區(qū)變電所、變電亭等井下全部負(fù)荷供電。1 650 水泵房變電源引自新建1 400 中央變電所，纜線規(guī)格MYJV22-6 kV 3×150 mm2，線路單回1.53 km，采用單母線分段供電。改造后的1 650 水泵房變電所主要為1 號(hào)軌下架空人車、1 525 水泵、副軌下皮帶等固定設(shè)備供電。

3.2 方案二

將1 650 中央變電所改造為1 650 水泵房變電所，利用原有下井電纜中的307 和308 線路作為供電電源，線路選用MYJV22-6 kV 3×150 mm2，線路單回1.1 km，采用單母線分段供電。改造后的1 650 水泵房變電所主要為井下水泵房、運(yùn)輸系統(tǒng)等固定設(shè)備供電。

在1 400 水平新建1 400 中央變電所，利用并延長原有下井電纜中的330 和347 線路作為1 400 中央變電所供電電源，線路規(guī)格MYJV22-6 kV3×300 mm2，線路單回約2.8 km，采用單母線分段供電。新建1 400中央變電所主要為井下各采區(qū)變電所供電。

3.3 方案三

現(xiàn)1 650 中央變電所由四回下井電纜供電，每兩回采用單母線分段供電，正常情況分列運(yùn)行，四段母線之間無聯(lián)絡(luò)。改造1 650 中央變電所，在變電所內(nèi)增加兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)四段聯(lián)絡(luò)供電，1 650 中央變電所利用現(xiàn)有四回下井電纜。

在1 400 水平新建1 400 變電所，雙回電源引自1 650 中央變電所，選用MYJV22-6 kV 3×300 mm2，線路單回約1.53 km，采用單母線分段供電。新建1 400變電所承擔(dān)各采區(qū)變電所、變電亭等井下負(fù)荷供電。

4 方案對比

1）方案一深入負(fù)荷中心，供電距離短，纜線載流量余量較大，四趟進(jìn)線均聯(lián)絡(luò)，運(yùn)行靈活性好，現(xiàn)有1650 中央變電所設(shè)備及纜線更換量較少。

2）方案二雖然利用了現(xiàn)有兩趟入井電纜，但中央變電所供電運(yùn)行靈活性差，纜線載流量余量較少。

3）方案三充分利用現(xiàn)有中央變電所設(shè)備及進(jìn)線，節(jié)省費(fèi)用，但變電所未深入負(fù)荷中心，運(yùn)行靈活性差，纜線載流量余量較少，同時(shí)需對現(xiàn)有1 650 中央變電所硐室擴(kuò)掘。

經(jīng)過以上方案比選，推薦方案一為本次供電系統(tǒng)優(yōu)化方案。中央變電所采用單母線分段供電，四段均聯(lián)絡(luò)。當(dāng)任意一回線路故障時(shí)，其余三回可承擔(dān)井下全部負(fù)荷。

5 結(jié)語

選用方案一進(jìn)行改造后，有效提高了供電系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性，保證了可靠的供電電源，同時(shí)留有余量可滿足后期新增負(fù)荷使用要求，對于礦井的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用[3-4]。