寧海水

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲煤礦，山西 太原 030200)

0 引 言

目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于煤炭資源需求漸增大，傳統(tǒng)開采工藝效率較低，煤礦開采工藝正逐步向機(jī)械化開采和智能化開采方向發(fā)展，對(duì)于電力資源的質(zhì)量要求也隨之提升[1]。要想確保煤礦開采過程中有效防止瓦斯安全事故、頂板安全事故及水害安全等事故，確保煤礦企業(yè)能夠獲得可靠的、不間斷的電力支持，就必須確保煤礦企業(yè)電力供應(yīng)的持續(xù)性以及可靠性。

1 煤礦企業(yè)受電方式分析

1.1 受電方式概念

所謂受電就是接受送電，即發(fā)電廠把電力輸送到用戶。而受電方式即用戶接受送電的具體方式，對(duì)于煤礦企業(yè)而言，包含的受電方式主要有全主全備受電方式以及一主一備受電方式。

1.2 全主全備受電方式

此種受電方式是經(jīng)由煤礦企業(yè)設(shè)置的中央配電室，兩路不同的電源一起進(jìn)入至配電室之中，對(duì)于10 kV系統(tǒng)，是通過單母線方式接線處理，電源和相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間則是借助于互為閉鎖的投切設(shè)備連接，確保煤礦開采過程中井下供電持續(xù)性與可靠性[2]。具體的配電裝置示意圖如圖1所示。

正常情況之下，系統(tǒng)包含兩個(gè)電源一起投入使用，分別承擔(dān)相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷，同時(shí)還可以僅接入一路電源，另外一路電源則當(dāng)成是備用電源。若是其中某一路電源出現(xiàn)故障問題，另外的一路電源便會(huì)即刻借助于投切裝置而進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，所有的設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷均被接入此回路中，可以保障煤礦開采獲得可靠的、持續(xù)的電力供應(yīng)[3]。

圖1 全主全備受電方式配電裝置示意圖

1.3 一主一備受電方式

此種受電方式，若是系統(tǒng)正常情況，僅將所接入的兩路電源之中的其中一路作為供電電源，其承擔(dān)所有設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，而其余的一路電源則當(dāng)成是備用電源使用。若主回路出現(xiàn)故障，則備用回路便能夠作為緊急電源確保井下作業(yè)設(shè)備能夠持續(xù)的運(yùn)行[4]。若是煤礦企業(yè)采用的備用電源是公用電力線路，基本上都會(huì)應(yīng)用此類受電方式。具體的配電裝置示意圖如圖2所示。

圖2 一主一備受電方式配電裝置示意圖

采用此種受電方式，對(duì)10 kV系統(tǒng)進(jìn)行接線處理時(shí)，與全主全備受電方式下的接線方式相同，電源和相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間則是借助于互為閉鎖的投切設(shè)備，確保煤礦開采過程中井下供電持續(xù)性與可靠性[5]。兩者不同之處為，一主一備受電方式作為備用回路由于自身所擁有的接待能力相對(duì)較小，一般情況下饋出線僅可以接待保安負(fù)荷，而對(duì)于主電源與備電源來說，無法進(jìn)行互換。

1.4 兩種受電方式對(duì)比分析

采用全主全備受電方式，系統(tǒng)接線較為簡(jiǎn)單，在實(shí)際運(yùn)行過程中方便管理。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，1#進(jìn)線以及2#進(jìn)線能夠同時(shí)帶電，9#分段以及10#聯(lián)絡(luò)柜開關(guān)處在斷開狀態(tài)之下的，利用電氣閉鎖設(shè)備，若是系統(tǒng)之中母線均處于帶電狀態(tài)時(shí)，9#分段柜便不能合上，這樣便可以有效避免倒送電問題或者是系統(tǒng)之中兩路電源出現(xiàn)非同期運(yùn)行問題等發(fā)生。采用全主全備受電方式時(shí)，系統(tǒng)要求應(yīng)用到相對(duì)多饋線柜裝置，導(dǎo)致前期的建設(shè)所需資金較多，而整個(gè)系統(tǒng)的線路利用率相對(duì)低，一般情況下處于50%左右，電費(fèi)成本相對(duì)高，基本容量的電費(fèi)支付也相對(duì)多。

采用一主一備受電方式，系統(tǒng)之中所需配置的饋電柜裝置相對(duì)較少，前期的建設(shè)資金投入相對(duì)少。但是此種受電方式下當(dāng)主回路之中的電源出現(xiàn)一定故障時(shí)，備用回路只可以提供保安負(fù)荷所需供電，無法夠確保煤礦正常生產(chǎn)，而且整個(gè)系統(tǒng)中輸電線路相對(duì)長，存在相對(duì)多的接待負(fù)荷[6]。由于此種受電方式之下系統(tǒng)的備用容量相對(duì)較小，其對(duì)應(yīng)的基本容量費(fèi)用支出也相對(duì)低。

2 煤礦機(jī)電設(shè)備雙電源供電安全設(shè)計(jì)原則

(1) 要求設(shè)計(jì)所采用的線路應(yīng)當(dāng)為煤礦企業(yè)唯一供電專線，不允許另外一些負(fù)荷接入系統(tǒng)之中。

(2) 線路系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求變電站獨(dú)立間隔出線，供電線路的架設(shè)過程中必須單獨(dú)進(jìn)行架設(shè)，不可以利用同桿架設(shè)方法[7]。

(3) 輸電線路所應(yīng)用的混凝土桿、輸電導(dǎo)線、絕緣子器件等等，在實(shí)際選型過程中應(yīng)當(dāng)較普通照明線路高出一個(gè)等級(jí)。在線路選擇過程中，應(yīng)當(dāng)盡量應(yīng)用全絕緣化的線路。加設(shè)10 kV輸電系統(tǒng)時(shí)，要按照20 kV輸電系統(tǒng)應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。選擇導(dǎo)線過程中，絕緣層的厚度值應(yīng)當(dāng)在3～4 mm之間，絕緣材料類型應(yīng)當(dāng)為交聯(lián)聚乙烯材料。所選用的絕緣子裝置應(yīng)當(dāng)具備較好防雷性能。對(duì)于一些裸露在外部的接頭部位以及一些金屬連接部位，必須設(shè)置絕緣罩裝置，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

(4) 按照不同的輸電線路實(shí)際距離，設(shè)置相應(yīng)的智能負(fù)荷開關(guān)裝置，這樣能夠確保系統(tǒng)線路出現(xiàn)故障問題時(shí)，更快的檢測(cè)出故障位置[6]。通常情況下要求在5 km長度之內(nèi)加設(shè)1～2臺(tái)智能開關(guān)裝置。

3 實(shí)例分析

結(jié)合東曲煤礦輸配電系統(tǒng)改造實(shí)例，探討輸配電系統(tǒng)具體情況。東曲煤礦井下作業(yè)設(shè)備供電應(yīng)用的電壓等級(jí)是660 V，煤礦之中機(jī)電設(shè)備相應(yīng)的負(fù)荷情況見表1。

依照東曲煤礦的實(shí)際負(fù)荷以及煤礦周邊的電源情況，該礦井生產(chǎn)過程中選用的電源是10 kV電壓等級(jí)線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供電，采用雙回路供電的方式，在輸電線路的架設(shè)過程中，電桿均應(yīng)用混凝土電桿。選擇供電方案依照東曲煤礦所處的具體位置，同時(shí)要求所選用的電源進(jìn)線與出線便捷，將10 kV變電所設(shè)置于副井位置的絞車房旁邊，安裝2臺(tái)型號(hào)均為SJ-630/10型的變壓器裝置，若是其中1臺(tái)變壓器裝置發(fā)生問題，則所設(shè)置的另外1臺(tái)變壓器裝置可以確保隨時(shí)投入運(yùn)行，滿足煤礦生產(chǎn)的全部用電負(fù)荷需求。在系統(tǒng)之中10 kV以及0.4 kV系統(tǒng)分段接線處理時(shí)均是應(yīng)用單母線方式，確保整個(gè)系統(tǒng)供電更為穩(wěn)定與可靠。

煤礦副井位置的井底周圍設(shè)置礦井井下配電硐室，其中10 kV供電系統(tǒng)在進(jìn)行接線時(shí)是通過單母線分段接線方式完成，井下設(shè)置兩回路，并且10 kV電源分別從地面上所設(shè)置的10 kV變電所之中兩段10 kV母線之上引出，井下所應(yīng)用的電纜其型號(hào)為MUJB 22型電纜，此種電纜的絕緣層材料為交聯(lián)聚乙烯材料[7]。若是其中某一回路出現(xiàn)故障時(shí)，通過所設(shè)置的另一回路同樣能夠確保井下機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，承擔(dān)所有的機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。

變電所之中10 kV高壓開關(guān)裝置型號(hào)為BGP 12-6N型的隔爆配電開關(guān)裝置，一共配置有3臺(tái)，所應(yīng)用的低壓開關(guān)裝置型號(hào)為KBZ-630型隔爆配電開關(guān)裝置，一共配置有8臺(tái)。井下開采區(qū)域內(nèi)的電源是由井下變電所引出，在輸電線路之中設(shè)置有專用開關(guān)裝置，同時(shí)輸電線路也為專用線路，僅僅供采取機(jī)電設(shè)備使用[8]。

在井下的水槽之中設(shè)置有主接地極，不同的配電點(diǎn)也都設(shè)置有局部的接地極，主接地極、局部接地極、鎧裝電纜金屬護(hù)套對(duì)應(yīng)的接地芯線等共同構(gòu)建成了井下接地網(wǎng)。在整個(gè)接地網(wǎng)絡(luò)之中，其中任何一處的接地點(diǎn)位置處測(cè)量所得接地電阻值大小要求均應(yīng)當(dāng)小于2 Ω。

煤礦常見故障主要是短路故障，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)威脅較大，另外，煤礦還存在多種不正常運(yùn)行狀態(tài)。通過應(yīng)用雙電源供電方式，能夠在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，有效解決上述問題，對(duì)煤礦供電系統(tǒng)的改進(jìn)具有一定指導(dǎo)意義。

4 結(jié) 語

由于煤礦開采過程中涉及到井下作業(yè)人員的安全問題，要求井下作業(yè)過程中機(jī)電設(shè)備應(yīng)當(dāng)?shù)玫匠掷m(xù)以及可靠的電力保障。采用雙回路供電方式，前期的資金投入相對(duì)較大，卻能夠有效確保煤礦企業(yè)供電的安全性，能夠保證井下作業(yè)連續(xù)性，為井下作業(yè)人員提供更為安全可靠的作業(yè)環(huán)境。另外，煤礦雙電源用戶必須根據(jù)運(yùn)行實(shí)際制定完善的雙電源倒閘操作規(guī)程。規(guī)程中要把可能出現(xiàn)的運(yùn)行狀況及對(duì)應(yīng)操作程序一一列明，做到在實(shí)際操作中有章可循。