淺談分列運行在煤礦供電系統中的應用

王田龍

煤礦井下作業環境特殊，屬于一類負荷，要求電力供應連續、不間斷。一旦中斷供電不僅會影響生產，還可能造成安全事故。如：礦井停電停風可能使人員窒息、有害氣體聚集，造成瓦斯爆炸等重大惡性事故；礦井停電會使井下排水系統停止工作，造成礦井被淹。《煤礦安全規程》除對煤礦供電電源上有雙電源、雙回路要求外，對其運行方式也有嚴格的規定。

《煤礦安全規程》規定：礦井應當有兩回路電源線路 （即來自兩個不同變電站或者來自不同電源進線的同一變電站的兩段母線）。當任一回路發生故障停止供電時，另一回路應當擔負礦井全部用電負荷。

正常情況下，礦井電源應當采用分列運行方式。若一回路運行，另一回路必須帶電備用。帶有備用電源的變壓器可以熱備用；若冷備用，備用電源必須能及時投入，保證主要通風機在10 min內啟動和運行。

主要通風機、提升人員的提升機、抽采瓦斯泵、地面安全監控中心等主要設備房，應當各有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路。

根據《煤礦安全規程》和集團公司實際情況，制定供電方式如下：

集團公司絕大大多數礦井供電系統典型結線見圖1。

圖1 集團公司礦井供電系統典型結線

1 供電方式

1）原供電方式

35 kV電源線路一回路帶35 kVⅠ、Ⅱ段母線負荷，另一回路帶電熱備。35 kV變電站兩臺主變一用一備，運行的主變帶10 kVⅠ、Ⅱ段母線所有負荷，備用的主變為冷備用狀態，35 kV、10 kV母聯均在運行狀態。同樣，井下回路、主通風機、提升人員絞車等電源回路也是一回運行，另一回帶電熱備。各配電點母聯開關均處于運行狀態。

2）現供電方式（分列運行方式）

兩回35 kV電源線路各帶35 kV一段母線負荷，35 kV變電站兩臺主變均運行，分別帶10 kVⅠ、Ⅱ段母線負荷。井下回路、主通風機、提升人員絞車等兩回電源回路均運行，分別帶各配電點一段母線負荷。35 kV母聯、10 kV母聯包括礦井各配電點母聯開關均處于熱備用狀態。

提升人員絞車房、井下中央配電室等供電系統結線同風機房供電系統結線。

2 原供電方式存在的問題

原供電運行方式滿足《煤礦安全規程》規定，但存在如下問題：

在惡劣天氣或受自然環境影響，一旦一回35 kV電源線路停電或因入井10 kV側發生短路等故障而出現開關保護拒動發生越級跳閘時，往往會造成全礦井停電。停電后，要投入另一回35 kV電源回路卻因受管理權限限制（例如：35 kV供電線路歸集團公司電力調度管理、35 kV變電所歸供電公司管理、礦井各配電室歸礦井機電管理），各層間相互聯系，相互協調，再加上停電后需要經過較多的人工分閘、合閘等一系列繁瑣的操作，停電影響的范圍大，恢復供電時間長。礦井主要通風機啟動往往超過10 min，有可能導致井下瓦斯急劇增加，甚至造成瓦斯爆炸。

3 分列運行的優點

1）分列供電運行方式符合《煤礦安全規程》規定。

2）分列運行方式下，如果一回35 kV電源停電，另一回35 kV電源及其所帶負荷仍在繼續運行，停電范圍只限制在局部范圍內，即使停電回路因故障不能恢復送電，各礦可以在各配電點將母聯開關由熱備轉運行，迅速恢復各配電點供電，保證生產正常進行。

3）實行分列運行方式后，集團公司各礦在每一個風機配電室，在兩回10 kV電源進線開關與母聯開關間安裝電源快切裝置，即使正在運行的電源回路停電，運行的主通風機也會在兩回電源間通過母聯開關快切裝置瞬間切換至未停電的電源回路，保證運行的風機不會停轉。

4 分列運行存在的問題與不足

1）實現分列運行方式后，主變負荷率降低，感性無功小，需要補償無功容量也減小，原設計的各35 kV變電所10 kV側無功補償裝置（SVC、MSVC裝置）大多數不能正常使用。因為集團公司幾乎所有變電所無功補償容量都是按35 kV變電站一臺主變滿負荷、10 kV兩段母線并列運行設計的。也就是說，每一套無功補償裝置盡管設計了雙回路，在分列運行后，會造成10 kV一段母線存在無功過補、另一段母線存在無功不能補償情況。因為無功補償裝置共用一套，要么補償10 kVⅠ段，要么補償10 kVⅡ段，而不能同時補償兩段母線。這樣，在供電質量上，未補償的母線功率因數、諧波消除上就會略差一些，而在補償的母線上無功補償容量大，造成了不必要的浪費。

2）保護整定方面：為了符合《煤礦安全規程》規定，當兩回電源回路中任一回路發生故障停止供電時，另一回路應當擔負礦井全部負荷。因此，每一回路電源開關的保護定值都是按一回路運行帶全部負荷，另一回路備用運行方式整定的。這樣，在分列運行方式中，各配電點電源開關的過電流保護定值就比較偏大 （實際上運行的負荷最多是整定負荷的1/2），不符合實際運行需要。解決的辦法是需要按實際情況每一個開關點再計算一套保護定值，根據運行方式的變換，隨時將保護定值進行切換。

5 結語

通過近兩年的分列運行表明，分列運行存在一些問題與不足，如：增加了變壓器的銅損、鐵損，過電流保護整定不符合實際運行情況，無功補償不是很理想等。但在分列運行方式下，礦井不會再有全礦大面積停電情況發生。停電后礦區恢復送電的速度大大提高，在礦井供電的連續性、可靠性方面明顯上升了一個層面，為礦井的安全生產提供了重要保證。特別是在風機房安裝了電源快切裝置后，礦井主通風機再沒有發生過因一回路供電電源故障斷電造成風機停轉停風的情況。