某矿供电系统运行方式优化

高 洋

(霍州煤电集团吕临能化有限公司安全生产部， 山西 临县 033200)

1 前言

某矿区井田内揭露的地层为中生代含煤岩系，包含上三叠统永坪组、中下侏罗统延安组、中侏罗统直罗组、第三系上新统三趾马红组及第四系。该矿区总体呈现大单斜层，在此基础上发育宽缓的波状起伏。发育正断层5条，断距在10～70m之间，倾角55°～80°，未发现逆断层。

该矿可采煤层总厚度5.67～18.56m，平均厚度为13.84m，厚煤层多位于矿井中南部，厚度16～18m，薄煤区两处分别在矿井北部和东南处，厚度在10m以下，最小厚度5.67m，其余区段可采煤层累计厚度在11～15m之间。

该矿主矿井供电为三回路供电电源，矿井主用3556、3557两回路供电电源取自地面某110kV区域变电所；3565回路来自该矿南部井35kV变电所，它作为主矿井备用电源，应急情况下反送给主矿井使用。三趟线路型号为LGJ- 240，进线电压等级为35kV，导线截面为240mm2，地面某110kV区域变电所双回路线长12.5km，主矿井与南部井线长6.38 km。该110kV区域变电所内共装有2台型号为SZ9- 12500/35、35/6.3kV、12.5MVA主变压器。东、南风井、井下中央变电所、泵房、采区变电所及地面压风机房双回路分列运行，主、副井车房及中央瓦斯抽排站一回路运行一回路备用。

2 方案选择

该矿原供电来自地面某110kV区域变电所，供电方式为三回路供电。矿井主用的3556、3557两回路供电电源，一回路工作、一回路备用，2台主变压器同时运行，地面变电所6kV供电母线段为并列运行[1-2]。当一回路供电电源发生故障，容易造成全矿井停电，井下的局部通风机设备停止运转，造成井下的瓦斯积聚，具体供电方式如图1所示。

图1 原供电方式(一用一备)

为了解决原供电方式发生故障带来的影响，设计采用新的方案。设计方案采用大分列运行方式[1-4]，来自地面某110kV区域变电所3556、3557双回路电源同时带电、同时运行，35kV变电所两台主变压器分列运行，35kV和6kV母联处于分闸状态(地面6kV母线段分列运行)，地面车间及井下变电所6kV母线段都分列运行[3-4]，具体供电方式如图2所示。

图2 大分列供电方式

3 优化方案内容

具体优化内容有以下几个方面。

1)对我矿6kV Ⅰ段、Ⅱ段负荷进行调整

因6kV Ⅰ段有瓦斯电厂供电，为平衡瓦斯电厂供电量，需增加6kV Ⅰ段上的负荷。压风机房全部负荷改到6011线路(6kV Ⅰ段)上，6018线路(6kV Ⅱ段)备用；瓦斯泵站全部负荷改到6029线路(6kV Ⅰ段)上，6004线路(6kV Ⅱ段)备用；主井全部负荷改到6007线路(6kV Ⅰ段)上，6022线路(6kV Ⅱ段)备用。

考虑到安全问题，副井负荷改到6020线路(6kV Ⅱ段)上，6009线路(6kV Ⅰ段)备用；东南风井一回路带通风机、一回路带瓦斯泵，交叉分配到Ⅰ、Ⅱ段上(即一段上带东风井的通风机、南风井的瓦斯泵；另一段带南风井的通风机、东风井的瓦斯泵)，保证在某一回路掉电情况下，主副井提升机有一台可以正常提升，东南风井有一台通风机、一台瓦斯泵可以正常运行。

2)将锅炉房负荷改至6kV Ⅲ段

考虑到经济效益，锅炉房全部负荷改到6036线路(6kV Ⅲ段)上，6017线路(6kV Ⅰ段)备用。

3)地面及井下重要车间、变电所6kV母联增加闭锁装置

矿井采用大分列运行后，矿两路供电来自不同区域变电所合母联情况下，矿各车间、硐室严禁合母联，否则会造成重大供电事故。

为防止地面及井下重要车间员工误合6kV母联，对东南风井、压风机房、中央变电所车间6kV母联柜进行技术改造。改造后在一路进线合闸、一路进线分闸情况下，允许母联进行合闸操作；在双回路进线合闸情况下母联无法进行合闸操作。如遇特殊情况(倒电、检修)，需要在双回路进线合闸情况下进行合母联操作，则要在确认地面某110kV区域变电所、35kV变电所母联合闸后，手动解除母联合闸闭锁开关，母联方可进行合闸操作，具体如图3所示。

图3 6kV母联柜合闸信号改造接线图

实现方法：将两路进线合闸信号的常闭点并联，之后串入母联柜的合闸回路中，可实现双回路供电情况下母联无法进行合闸操作。在两路进线合闸信号的常闭点并联处再并联一个闭锁开关，通过合分闭锁开关，即可实现在双回路带电情况下的母联闸操作。

4)规定瓦斯电厂发电时间、发电量

因瓦斯电厂发电只供6kV Ⅰ段使用，存在发电量会超过6kV Ⅰ段实际需要电量的情况，尤其在上午9:00至12:00主运输系统检修时间尤为明显。若瓦斯电厂发电量超过6kV Ⅰ段实际需要电量，会通过3552主变压器、3556供电线路反送至地面某110kV区域变电所，后果极其严重。

因此，规定瓦斯电厂在上午9:00至12:00主运输系统检修时间，控制发电量，维持3552主变压器功率在800kW以上。其他时间段，35kV变电所要注意3552主变压器功率，若3552主变压器功率下降至800kW以下时，及时打电话至瓦斯电厂，及时降低负荷。

5)调整双回路供电车间定期项目检修时间，减少地面某110kV区域变电所合母联次数

每月的倒风机、倒瓦斯泵、中央变电所防爆性能检查等检修计划提前一周向三电办提出申请，由三电办与地方供电局协调。

风井或南风井每月的倒瓦斯泵、倒风井操作在同一天进行，减少合母联次数。

4 安全及经济效益

(1)母联闭锁装置在双回路进线合闸带电情况下，无法直接合母联，可以防止员工误操作造成的环流事故，提高供电可靠性。

(2)采用大分列供电方式后，两回路供电电源同时分担矿井负荷，当一回路供电电源发生故障，只影响矿井部分供电，不会造成全矿井停电；井下的局部通风机均为一用一备，并装设自动切换装置，在通风机掉电后可以迅速切换至另一回路备用通风机，保证了矿井及井下作业地点供风的连续性，避免原供电方式下，因井下的局部通风机设备停止运转造成井下的瓦斯积聚，提高煤矿的本质安全。

(3)锅炉房全部负荷改到6036线路(6kV Ⅲ段)上，每度电可节省电费0.3元，锅炉房平均负荷每小时约200kW，每小时节约电费0.3×200=60元，每年可节省电费60×24×330=47.52万元。

5 总结

采用大分列供电方式后，当一回路供电电源发生故障，只影响矿井部分供电，不会造成全矿井停电，保证了矿井及井下作业地点供风的连续性，提高煤矿的本质安全。同时节约电费47.52万元，采用母联闭锁装置后，提高了供电可靠性。