礦業職稱論文發表煤礦設計主變的思考淺析

　　摘 要：在煤礦中如果說礦井初期負荷與后期負荷變化很大時，可以按照3臺礦井主變壓器考慮，采取初期安裝2臺礦井主變壓器，預留1臺礦井主變壓器位置，主接線方式采用35kV和10kV單母線三段分段接線或35kV側采用單母線分段接線、10kV采用單母線三段分段接線接線來進行設計思路來進行設計。

　　關鍵詞：初期負荷,后期負荷,主變壓器

　　前段時間我參加了“神新能源公司寬溝煤礦300萬噸/年礦井投標文件中電氣部分的設計工作。礦井初期設計為120萬噸/年礦井建設項目，礦井于2006年完成了相關的設計工作，礦井設計是按照智能化、自動化水平較高的原則進行設計的，礦井現在的智能化、自動化水平放在現在的礦井設計中來講也是相對比較完善的。但當時的變電所的設計和主變壓器的選擇與現在300萬噸/年礦井的負荷增長相比，發生了很大的變化，業主要求不影響生產的前提下進行改擴建的要求。由此引發了我對大型礦井初期主變壓器的選擇、布置形式對礦井后期礦井生產影響的思考。

　　2006年11月份，煤炭工業石家莊設計研究院完成了神華新疆能源有限責任公司寬溝煤礦1.20Mt/a初步設計的工作，主要環節能力預留了5.00Mt/a的規模，為今后增產擴建留有發展余地。該礦井于2010年4月10日通過新疆維吾爾自治區煤管局安全建設條件竣工驗收。礦井現在使用的主要用電設備如礦井主斜井提升運輸系統、副斜井提升系統、礦井排水系統等經校驗都能3.0Mt/a滿足生產的要求。

　　本次設計中，礦井井下負荷變化很大，因國家煤礦產業政策的變化，以前礦井不要求配套設計選洗煤廠，本次設計中新增礦井選洗煤廠，原先國家對礦井地面生產、生活配套設施要求不高，現在國家實施以人為本的政策前提下，地面生產生活、環境保護及“三廢”處理等電氣負荷都變化較大。另外國家對礦井安全生產要求也越來越高，像壓風制氮、瓦斯抽放系統等用電負荷都比以前有了很大變化。初期礦井變電所35kV母線有功負荷計算為6258.8 kW，主變選用SF9—8000/35、35±3×2.5/10.5kV、8000kVA電力變壓器兩臺，正常情況下一臺運行，一臺備用，負荷率為70%，當一臺主變故障退出運行時，另一臺主變能保證全礦井的用電負荷。本次300萬噸/年礦井變電所35kV母線有功負荷計算為15377.5 kW，現有的兩臺變壓器已無法滿足3.0Mt/a滿足生產要求，35kV高壓室沒有預留備用出線柜的位置，而且業主提出了不影響正常生產的前提下開展礦井改擴建工程。因此只有更換原有的2臺主變壓器，但更換主變壓器的造價較高，礦井建成后僅投產了2、3年時間，造成固定資產的投資浪費較大，由此引發了我對大型礦井設計中礦井主變壓器的選擇、布置形式、及未來發展預留等方面的幾點思考:

　　針對大型礦井的建設項目，如果說要在不影響礦井正常生產的前提下開展礦井主變電所的增容改擴建工程，我認為大型礦井設計中初期設計中考慮布置3臺礦井主變壓器，本期安裝2臺礦井主變壓器并備用配套屏、柜，后期安裝3臺礦井主變壓器的設計思路：

　　(一)礦井主接線形式為35kV和10kV單母線三段分段接線來進行設計。與礦井設計中考慮安裝2臺主變壓器相比，具有改擴建工程項目開展時，可以基本不影響礦井的正常生產供電。可以采用直接利用備用母線段的主變壓器出線間隔對礦井進行增容改造，而且也能做到基本不影響礦井的生產。

　　這種方式的缺點是：因為礦井35kV變電所的35kV和10kV側通常采用戶內式布置，需要在初期增加35kV和10kV主變壓器饋線柜、分段柜、PT柜，這就要求礦井變電所的面積較大，初期投資增加140萬元左右。

　　優點是：礦井原先選擇2臺主變壓器容量只要滿足礦井初期正常生產要求即可，礦井初期和后期的供電可靠性都很高，后期改擴建工程中礦井供電環節對礦井生產的影響很小。原煤價格按150元/噸計算，作為大型礦井，每天生產的原煤價格都對50、60萬元左右，通常如果說要同時更換2臺礦井主變壓器的方式開展礦井變電所增容改擴建工程的周期不是在3-5天內能夠完成的，這幾天礦井創造的價值大于礦井初期投資。因此，礦井的初期投資是合理。

　　(二)礦井主接線形式為35kV側采用單母線分段接線，10kV采用單母線三段分段接線來進行設計思路來進行設計。當礦井初期安裝的2臺礦井主變壓器容量較小時，在改擴建工程項目開展時，可利用更換井下工作面設備或利用井下回采工作面搬遷期間礦井負荷較小時，增加1臺礦井主變壓器，對礦井的正常生產供電影響較小。當礦井初期安裝的2臺礦井主變壓器容量較大，能夠滿足礦井正常生產一用一熱備的要求時，在改擴建工程項目開展時，可以直接利用備用母線段的主變壓器出線間隔對礦井進行增容改造，而且也能做到基本不影響礦井的生產。

　　這種方式的缺點是：因為礦井35kV變電所的35kV和10kV側通常采用戶內式布置，需要在初期增加35kV和10kV主變壓器饋線柜，且主變壓器初期投資較大，這就要求礦井變電所的面積較大，初期高壓配電柜投資增加80萬元左右。優點是后期改擴建工程中礦井供電環節對礦井生產的影響很小。作為大型礦井，原煤價格按150元/噸計算，每天生產的原煤價格都對50、60萬元左右，通常礦井變電所增容改擴建工程的周期不是在3-5天內能夠完成的，這幾天礦井創造的價值大于礦井初期投資。因此，礦井的初期投資是合理。

　　礦井變電所的主變壓器采用戶外式布置。這樣也便于后期主變壓器的外形尺寸變化較大，變壓器油量變化后可能引起安全凈距等變化時開展改擴建工程。現在新疆礦井設計中，礦井主變壓器通常采用戶外式布置，在此不再細述。

　　通過對上述的設計中礦井主變壓器的選擇與布置形式的分析認為：礦井初期選擇2臺主變壓器，預留1臺變壓器的安裝位置及配套高壓柜，1臺主變壓器能夠滿足設計達產后正常生產的最大用電負荷要求時，礦井初期生產中采用2臺主變壓器一用一熱備的方式運行，礦井主變壓器的運行費用較低，后期改擴建時可減小對改擴建期間的生產影響，同時投資也較小。如果說礦井的工業場地位置較小時，無法滿足本期安裝2臺變壓器，后期安裝三臺變壓器的設計思路時，也可選擇分步更換2臺礦井變壓器，以滿足業主提出不影響礦井正常生產的前提下開展礦井改擴建工程的要求。