線路自動(dòng)調(diào)壓器在宏亞煤礦的應(yīng)用

陳銀田

(天地科技股份有限公司 開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013)

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線路自動(dòng)調(diào)壓器在宏亞煤礦的應(yīng)用

陳銀田

(天地科技股份有限公司 開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013)

[摘要]針對(duì)宏亞煤礦輸電線路壓降大的問題，通過分析煤礦常用供電方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了采用線路自動(dòng)調(diào)壓器的解決方案：采用10kV線路自動(dòng)調(diào)壓器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓，電壓調(diào)整范圍為-5%～+15%。并給出了線路自動(dòng)調(diào)壓器應(yīng)用于煤礦的原則性供電方案。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)調(diào)壓器；線路壓降；供電方案

Application of Line Automatic Voltage Regulator in Hongya Colliery

[引用格式]陳銀田.線路自動(dòng)調(diào)壓器在宏亞煤礦的應(yīng)用[J].煤礦開采，2015，20(6)：47-48.

1問題的提出

宏亞煤礦生產(chǎn)規(guī)模為1.20Mt/a。根據(jù)當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門批復(fù)，宏亞煤礦的電源由納林廟35kV變電站提供，供電電壓為10kV。納林廟35kV變電站距離宏亞煤礦工業(yè)場(chǎng)地約4km。根據(jù)上述條件考慮了2個(gè)供電方案。

方案1采用35kV電壓等級(jí)，宏亞煤礦新建35kV 變電所，配置2臺(tái)35kV主變壓器(變壓器容量8000kVA)。技術(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)為線路壓降小，僅1.06%；缺點(diǎn)為納林廟35kV變電站需要改造，供電部門傾向10kV供電，協(xié)調(diào)難度大，線路管理復(fù)雜。從經(jīng)濟(jì)方面看運(yùn)行成本低，但初期投資高(較方案2增加約600萬)，維護(hù)成本高。

方案2采用10kV電壓等級(jí)，宏亞煤礦新建10kV 變電所，配置2臺(tái)10kV隔離變壓器(變壓器容量8000kVA)。技術(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)為線路管理簡單，實(shí)施簡單，無需再協(xié)調(diào)；缺點(diǎn)為線路壓降大，達(dá)7.73%，隔離變壓器調(diào)壓范圍±5%，不能彌補(bǔ)線路壓降。從經(jīng)濟(jì)方面看初期投資低，維護(hù)成本低；但線損大，運(yùn)行成本高。

根據(jù)上述分析比較，方案1投資高，實(shí)現(xiàn)難度大，35kV電源短期內(nèi)難以解決；方案2投資較少，但是線路壓降大，也不理想。同時(shí)，納林廟35kV變電站主變電所未實(shí)施有載調(diào)壓，電壓波動(dòng)較大，最大實(shí)際壓降會(huì)超過7.73%，甚至達(dá)到10%，需要采取升壓措施。

上述2個(gè)方案是煤礦常用的供電方案，但在宏亞煤礦都不合理。工程實(shí)際要求提出新的供電方案，解決宏亞煤礦面臨的問題。通過調(diào)研，決定采用10kV線路自動(dòng)調(diào)壓器，該裝置雖然在煤炭行業(yè)沒有應(yīng)用，但在電力行業(yè)已有成功應(yīng)用。該裝置可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓，電壓調(diào)整范圍為-5%～+15%，可以滿足宏亞煤礦需要。

2線路自動(dòng)調(diào)壓器的工作原理

2.1線路自動(dòng)調(diào)壓器的作用

自動(dòng)調(diào)壓器是一種專門為調(diào)整線路電壓而設(shè)計(jì)的裝置，它串接在供電線路中，可以自動(dòng)調(diào)整電壓，使線路電壓滿足要求。裝置是由電壓控制的自動(dòng)升壓、自動(dòng)降壓的三相有載分接調(diào)壓自耦變壓器和控制器組成。有載自耦調(diào)壓變壓器為裝置的執(zhí)行部分，根據(jù)控制器給出的信號(hào)調(diào)整輸出電壓；控制器能夠隨負(fù)荷大小跟蹤線路電壓，并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出調(diào)整信號(hào)。裝置可以自動(dòng)調(diào)整變壓器變比來保證在輸入電壓發(fā)生變化時(shí)保持輸出電壓恒定；當(dāng)輸出電壓降低或升高時(shí)，調(diào)壓控制器控制分接開關(guān)升高或降低檔位，調(diào)壓器運(yùn)行在升壓或降壓狀態(tài)；當(dāng)電網(wǎng)電壓與調(diào)壓器的額定輸出電壓整定值相近時(shí)，調(diào)壓器處于最低檔，這時(shí)調(diào)壓器繞組接近于直通狀態(tài)，損耗很小，從而達(dá)到節(jié)能的目的。調(diào)壓過程既可以由專門設(shè)計(jì)的控制器控制，也能在必要時(shí)采用人工手動(dòng)控制。

2.2自動(dòng)調(diào)壓器的工作原理

自動(dòng)調(diào)壓器的基本原理是通過測(cè)量輸電線路(裝置裝設(shè)點(diǎn))的電壓值、電流值，經(jīng)過裝置內(nèi)部的補(bǔ)償器(補(bǔ)償器是由電阻及電抗組成電子線路)生成一個(gè)電壓偏移量，通過裝置內(nèi)部的比較控制器(比較控制器由電子線路構(gòu)成)比較偏移量的大小，如偏移量超預(yù)設(shè)的動(dòng)作值，比較控制器經(jīng)一定延時(shí)后作用于執(zhí)行繼電器，控制有載調(diào)壓器分接頭動(dòng)作，從而調(diào)整線路電壓。

控制器的測(cè)量功能是通過調(diào)壓器內(nèi)部的電壓互感器、電流互感器來實(shí)現(xiàn)的。電壓互感器除用于測(cè)量裝置負(fù)荷側(cè)電壓外，還向控制設(shè)備提供工作電源。兩相電流互感器用于測(cè)量負(fù)荷工作電流。

調(diào)壓器本體部分為自耦變壓器，具有可調(diào)整的分接頭。調(diào)壓器共設(shè)有9個(gè)分接頭，相鄰分接頭間的線圈匝數(shù)為總匝數(shù)的2.5%(即電壓調(diào)整范圍為2.5%)，總的電壓調(diào)整范圍為-5%～+15%。輸電線路的接入方法：電源側(cè)(一次側(cè))接在變壓器可調(diào)分接頭上；負(fù)荷側(cè)(二次側(cè))接在變壓器的主線圈上。

3宏亞煤礦基于線路自動(dòng)調(diào)壓器的供電方案

基于線路自動(dòng)調(diào)壓器，提出了宏亞煤礦新的供電方案，即方案3。方案3采用10kV電壓等級(jí)，宏亞煤礦新建10kV 變電所，配置2臺(tái)10kV線路自動(dòng)調(diào)壓器(調(diào)壓器容量8000kVA)。

因?yàn)榉桨?與方案2技術(shù)條件類似，可比性較大，因此對(duì)方案3與方案2進(jìn)行比較。方案3較方案2的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為調(diào)壓器負(fù)荷側(cè)電壓符合要求(±5%)；經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)為初期投資低。而方案2較方案3的技術(shù)缺點(diǎn)為隔離變壓器負(fù)荷側(cè)電壓不符合要求(-15%～5%)；經(jīng)濟(jì)方面的缺點(diǎn)為初期投資高，較方案3增加約150萬元。方案3的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均優(yōu)于方案2，故確定采用方案3。

宏亞煤礦10kV變電所于2011年4月建成投運(yùn)后，由于納林廟35kV變電站電壓不穩(wěn)及線路壓損，調(diào)壓器電源側(cè)電壓波動(dòng)范圍為9.05~9.60kV，調(diào)壓器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，自動(dòng)將負(fù)荷側(cè)電壓控制在10.25~10.5kV之間，符合規(guī)范要求，為煤礦穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了保障。

4線路自動(dòng)調(diào)壓器在煤礦的推廣應(yīng)用

一些中小型煤礦，由于位置比較偏遠(yuǎn)，當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門只能提供10kV電源。由于遠(yuǎn)離中心變電所，10kV送電線路壓降較大，壓降達(dá)到7%~20%。如何解決10kV送電線路壓降，是這些煤礦面臨的共性問題。

選擇線路自動(dòng)調(diào)壓器，可以使線路末端電壓上升15%~20%，解決10kV送電線路的壓降問題。

根據(jù)電源的重要程度(是否是煤礦主要電源)，考慮2個(gè)設(shè)計(jì)方案。

方案1若需調(diào)壓電源為煤礦主要電源，則在自動(dòng)調(diào)壓器電源側(cè)(輸入側(cè))、負(fù)荷側(cè)(輸出側(cè))均設(shè)置母線，并在自動(dòng)調(diào)壓器電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)設(shè)置保護(hù)斷路器，見圖1。

圖1　主電源方案

方案2若需調(diào)壓電源為煤礦非主要電源，則自動(dòng)調(diào)壓器電源側(cè)可不設(shè)置母線、負(fù)荷側(cè)設(shè)置母線，在自動(dòng)調(diào)壓器電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)設(shè)置保護(hù)斷路器，見圖2。

圖2　非主電源方案

5結(jié)束語

根據(jù)宏亞煤礦的實(shí)際情況，通過分析煤礦常用供電方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了新的適合宏亞煤礦的供電方案，采用10kV線路自動(dòng)調(diào)壓器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓，電壓調(diào)整范圍為-5%～+15%，成功解決了宏亞煤礦10kV送電線路的壓降難題。

針對(duì)邊遠(yuǎn)煤礦，依據(jù)供電電源的重要程度，提出了2個(gè)原則性的供電方案，為地方中小煤礦解決線路壓降提供了一個(gè)新的解決方案，對(duì)類似條件煤礦的供電方案選擇具有參考價(jià)值。

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[責(zé)任編輯：周景林]

[作者簡介]陳銀田(1967-)，男，湖南邵陽人，高級(jí)工程師，現(xiàn)任天地科技設(shè)計(jì)院電氣所所長，從事煤炭工程電控設(shè)計(jì)。

[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.06.013

[收稿日期]2015-04-17

[中圖分類號(hào)]TD611

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

[文章編號(hào)]1006-6225(2015)06-0047-02