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荷計算與無功補償計算，在此基礎上對煤礦變電所選址和配置等問題進行了討論和研究。

【關鍵詞】煤礦變電所 負荷計算 無功補償 繼電保護 接地保護

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。通過理論分析與實踐，提高變電所供電可靠性的設計與技術管理工作，不斷改善供配電的可靠性指標，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、可靠運行的重要保障。作為一名煤礦機電技術人員，筆者從變電所及配電點位置、負荷計算、無功補償計算以及接地保護等幾個方面進行簡要的論述，為煤礦變電所設計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計，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，負責整個采區(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用；確保變電所內(nèi)通風良好，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，設備運輸及電纜進出要方便。上述條件在具體分析時，應全面分析，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，進行技術經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選用。隨著采掘機械化的發(fā)展，煤礦工作面的電氣設備較多、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，且無法滿足電壓質(zhì)量。因此，實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)實際情況建設移動變電站。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，可設置在該回采工作面的回風巷內(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)高壓開關的配置進行參數(shù)設置。單電源進線的采區(qū)變電所，當變壓器不超過兩臺且無高壓出線時，可不設電源進線開關；當變壓器超過兩臺或有高壓出線時，應設置進線開關；雙電源進線的采區(qū)變電所，應設置電源進線開關。當其經(jīng)常為一回路供電，一回路備用時，母線可不分段；當兩回路電源同時供電時，母線應分段并設聯(lián)絡開關，正常分列運行；采區(qū)變電所的高壓饋出線，宜用專用的開關柜。在擬定供電系統(tǒng)時，應將采區(qū)內(nèi)的用電設備按電壓等級、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和安裝地點分組，各組盡量分開供電。在用電設備分組時，還應考慮到各組用電負荷的大小、巷道布置情況和電纜敷設的路線。各組用電負荷不能過大，以保證受電端的電壓質(zhì)量。巷道有分叉點時，應裝有開關或電纜接線盒。確定電纜的敷設路線時，應注意回采工作面、軌道上下山等處不應敷設電纜，溜放煤、矸、材料的溜道中嚴禁敷設電纜。在具體擬定供電系統(tǒng)時還應考慮以下原則：確保供電安全可靠的前提下，最大限度地減少開關、啟動器和電纜等設備數(shù)量；以1臺啟動器只控制一臺設備為宜；當變電所的動力變壓器多于1臺時，需合理分配變壓器的負荷，以1臺變壓器負擔1個工作面的用電設備為基本原則；避免變壓器并聯(lián)運行的現(xiàn)象；優(yōu)先采用輻射式作為由工作面配電點到各用電設備的供電方式；設計最短的供電線路；大容量設備的啟動器應靠近配電點的進線端，以減小啟動器間電纜的截面；局部通風機與掘進工作面的電氣設備，必須裝有風電閉鎖裝置。井下中央變電所、采區(qū)變屯所的電源進線以及變電所的供配電系統(tǒng)，當有多種可行方案時，應經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選擇。

4負荷計算與無功補償計算

負荷計算目的是為電氣設備、輸電導線選擇，以及繼電保護裝置整定等提供重要的計算依據(jù)。負荷計算主要有以下方法步驟：第一，確定用電設備的功率，區(qū)分該用電設備是長時連續(xù)工作制、短時工作制還是斷續(xù)周期工作制用電設備。第二，需用系數(shù)法計算負荷，所謂需用系數(shù)，即用電設備的實際負荷總?cè)萘颗c其額定總?cè)萘康陌俜直戎?。先計算出單臺用電設備的需用系數(shù)，再換算成組用電設備的需用系數(shù)，這樣可以計算出單臺用電設備和成組用電設備的計算負荷。第三，單相用電設備的計算負荷，計算時要確保負荷盡量對稱，當單相設備容量超過三相設備容量15%時，則應將單相設備容量換算為等效三相設備容量，再與三相設備容量相加，以滿足安全運行的要求。第四，變電所總負荷的計算，要注意按逐級計算法確定計算負荷，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繼電保護與接地保護

煤礦變電所是礦山的重要組成部分，變電所出現(xiàn)故障將會嚴重影響整個礦區(qū)的正常運行，甚至造成重大生產(chǎn)或安全事故。因此，必須專門裝設保護裝置，而且保護裝置須滿足選擇性、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裝置有瓦斯保護、過電流保護、縱聯(lián)差動保護、過負荷保護、溫度保護、架空線路保護和電纜線路保護等。接地保護是對整個變送電系統(tǒng)的重要保護，是確保整個供配電系統(tǒng)安全運行的基礎。保護接地網(wǎng)是將變電所在正常運行時，設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)還設有水平均壓帶，從而減小接觸電壓和跨步電壓。對不同點的接地電阻至少每年測量一次，保證達到一定的要求。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、連接導線和接地導線等。需要注意的是，禁止采用鋁導線作為接地極、接地母線、輔助接地母線、連接導線和接地導線，禁止使用無接地線芯的橡套電纜或塑料電纜作為接地導線。

6結(jié)語

作為一名礦山機電技術人員，筆者認為學習和掌握上述知識是指導日后工作、學習的重要參考，通過對變電所選配技術、負荷計算、無功補償、繼電保護以及接地保護的研究，拓展了視野，提高了綜合業(yè)務水平。

參考文獻：

[1]唐新安.淺論我礦電力變壓器配置與經(jīng)濟運行.中國計量協(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，2004年.