淺談煤礦變電所選配技術(shù)及負(fù)荷計(jì)算等問題的分析與討論

唐光華

【摘 要】電力系統(tǒng)作為煤礦企業(yè)的核心動力，對礦井生產(chǎn)、煤炭運(yùn)輸?shù)戎匾a(chǎn)工藝起到了決定性作用，對于整個煤礦采區(qū)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。本文主要從電氣專業(yè)角度，分析了煤礦變電所位置確定的基本原則，煤礦供電系統(tǒng)擬定的基本思路方法及負(fù)荷計(jì)算與無功補(bǔ)償計(jì)算，在此基礎(chǔ)上對煤礦變電所選址和配置等問題進(jìn)行了討論和研究。

【關(guān)鍵詞】煤礦變電所 負(fù)荷計(jì)算 無功補(bǔ)償 繼電保護(hù) 接地保護(hù)

1前言

煤礦變電所供電系統(tǒng)的可靠性將直接影響其對礦井生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)載的供電能力，決定煤礦作業(yè)的安全性和可靠性。通過理論分析與實(shí)踐，提高變電所供電可靠性的設(shè)計(jì)與技術(shù)管理工作，不斷改善供配電的可靠性指標(biāo)，是供電系統(tǒng)面臨的重要課題，也是煤礦系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的重要保障。作為一名煤礦機(jī)電技術(shù)人員，筆者從變電所及配電點(diǎn)位置、負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償計(jì)算以及接地保護(hù)等幾個方面進(jìn)行簡要的論述，為煤礦變電所設(shè)計(jì)提供一定的參考和思路。

2煤礦變電所位置確定的基本原則

要搞好煤礦變電所設(shè)計(jì)，首先要做的是確定采區(qū)變電所位置，其基本原則如下：變電所要盡量位于負(fù)荷中心，以減少低壓線路長度和電壓損失，確保供電質(zhì)量；每個采區(qū)配置一個變電所為宜，負(fù)責(zé)整個采區(qū)的供電，避免和減少變電所遷移，節(jié)約變電所硐室的開拓費(fèi)用；確保變電所內(nèi)通風(fēng)良好，溫度不得超過附近巷道溫度5℃；變電所選擇地址要求地質(zhì)條件好，頂?shù)装宸€(wěn)定無淋水，設(shè)備運(yùn)輸及電纜進(jìn)出要方便。上述條件在具體分析時，應(yīng)全面分析，綜合考慮。在確定變電所的位置時，一般要列出多種可行方案，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。隨著采掘機(jī)械化的發(fā)展，煤礦工作面的電氣設(shè)備較多、容量較大，而且工作面走向一般比較長，這種形式下若采用固定的采區(qū)變電所供電，則不夠經(jīng)濟(jì)，且無法滿足電壓質(zhì)量。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)實(shí)際情況建設(shè)移動變電站。移動變電站的位置一般按下列原則確定：向回采工作面供電的移動變電站位置，一般設(shè)在距工作面100 ～150 m的巷道中；低瓦斯礦井的回采工作面移動變電站，可設(shè)置在該回采工作面的回風(fēng)巷內(nèi)。

3煤礦供電系統(tǒng)擬定的基本思路方法

擬定采區(qū)供電系統(tǒng)包括高壓與低壓兩種種類。其中，高壓供電系統(tǒng)的擬定先要確定電源回路數(shù)，再根據(jù)高壓開關(guān)的配置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。單電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，當(dāng)變壓器不超過兩臺且無高壓出線時，可不設(shè)電源進(jìn)線開關(guān)；當(dāng)變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應(yīng)設(shè)置進(jìn)線開關(guān)；雙電源進(jìn)線的采區(qū)變電所，應(yīng)設(shè)置電源進(jìn)線開關(guān)。當(dāng)其經(jīng)常為一回路供電，一回路備用時，母線可不分段；當(dāng)兩回路電源同時供電時，母線應(yīng)分段并設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常分列運(yùn)行；采區(qū)變電所的高壓饋出線，宜用專用的開關(guān)柜。在擬定供電系統(tǒng)時，應(yīng)將采區(qū)內(nèi)的用電設(shè)備按電壓等級、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和安裝地點(diǎn)分組，各組盡量分開供電。在用電設(shè)備分組時，還應(yīng)考慮到各組用電負(fù)荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設(shè)的路線。各組用電負(fù)荷不能過大，以保證受電端的電壓質(zhì)量。巷道有分叉點(diǎn)時，應(yīng)裝有開關(guān)或電纜接線盒。確定電纜的敷設(shè)路線時，應(yīng)注意回采工作面、軌道上下山等處不應(yīng)敷設(shè)電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴(yán)禁敷設(shè)電纜。在具體擬定供電系統(tǒng)時還應(yīng)考慮以下原則：確保供電安全可靠的前提下，最大限度地減少開關(guān)、啟動器和電纜等設(shè)備數(shù)量；以1臺啟動器只控制一臺設(shè)備為宜；當(dāng)變電所的動力變壓器多于1臺時，需合理分配變壓器的負(fù)荷，以1臺變壓器負(fù)擔(dān)1個工作面的用電設(shè)備為基本原則；避免變壓器并聯(lián)運(yùn)行的現(xiàn)象；優(yōu)先采用輻射式作為由工作面配電點(diǎn)到各用電設(shè)備的供電方式；設(shè)計(jì)最短的供電線路；大容量設(shè)備的啟動器應(yīng)靠近配電點(diǎn)的進(jìn)線端，以減小啟動器間電纜的截面；局部通風(fēng)機(jī)與掘進(jìn)工作面的電氣設(shè)備，必須裝有風(fēng)電閉鎖裝置。井下中央變電所、采區(qū)變屯所的電源進(jìn)線以及變電所的供配電系統(tǒng)，當(dāng)有多種可行方案時，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選擇。

4負(fù)荷計(jì)算與無功補(bǔ)償計(jì)算

負(fù)荷計(jì)算目的是為電氣設(shè)備、輸電導(dǎo)線選擇，以及繼電保護(hù)裝置整定等提供重要的計(jì)算依據(jù)。負(fù)荷計(jì)算主要有以下方法步驟：第一，確定用電設(shè)備的功率，區(qū)分該用電設(shè)備是長時連續(xù)工作制、短時工作制還是斷續(xù)周期工作制用電設(shè)備。第二，需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷，所謂需用系數(shù)，即用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷總?cè)萘颗c其額定總?cè)萘康陌俜直戎?。先?jì)算出單臺用電設(shè)備的需用系數(shù)，再換算成組用電設(shè)備的需用系數(shù)，這樣可以計(jì)算出單臺用電設(shè)備和成組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。第三，單相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，計(jì)算時要確保負(fù)荷盡量對稱，當(dāng)單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加，以滿足安全運(yùn)行的要求。第四，變電所總負(fù)荷的計(jì)算，要注意按逐級計(jì)算法確定計(jì)算負(fù)荷，還要考慮同時系數(shù)、線路損耗、變壓器損耗等因素的影響。

5繼電保護(hù)與接地保護(hù)

煤礦變電所是礦山的重要組成部分，變電所出現(xiàn)故障將會嚴(yán)重影響整個礦區(qū)的正常運(yùn)行，甚至造成重大生產(chǎn)或安全事故。因此，必須專門裝設(shè)保護(hù)裝置，而且保護(hù)裝置須滿足選擇性、快速性、靈敏性、以及可靠性等要求。一般來說，煤礦變電所的變壓器常用保護(hù)裝置有瓦斯保護(hù)、過電流保護(hù)、縱聯(lián)差動保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、溫度保護(hù)、架空線路保護(hù)和電纜線路保護(hù)等。接地保護(hù)是對整個變送電系統(tǒng)的重要保護(hù)，是確保整個供配電系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。保護(hù)接地網(wǎng)是將變電所在正常運(yùn)行時，設(shè)備不帶電的外露金屬體與接地引線、接地干線和接地極在電氣上連接起來組成的整體。為了減少對地電位分布曲線的陡度，接地網(wǎng)還設(shè)有水平均壓帶，從而減小接觸電壓和跨步電壓。對不同點(diǎn)的接地電阻至少每年測量一次，保證達(dá)到一定的要求。還有一種井下總接地網(wǎng)，主要包括主接地極、局部接地極、接地母線和輔助接地母線、連接導(dǎo)線和接地導(dǎo)線等。需要注意的是，禁止采用鋁導(dǎo)線作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導(dǎo)線和接地導(dǎo)線，禁止使用無接地線芯的橡套電纜或塑料電纜作為接地導(dǎo)線。

6結(jié)語

作為一名礦山機(jī)電技術(shù)人員，筆者認(rèn)為學(xué)習(xí)和掌握上述知識是指導(dǎo)日后工作、學(xué)習(xí)的重要參考，通過對變電所選配技術(shù)、負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償、繼電保護(hù)以及接地保護(hù)的研究，拓展了視野，提高了綜合業(yè)務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐新安.淺論我礦電力變壓器配置與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.中國計(jì)量協(xié)會冶金分會，2008年.

[2]王少榮.電力系統(tǒng)分布式廣域同步并行處理平臺研究.華中科技大學(xué)，2004年.