矿井地面供电系统的分析与优化

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[摘 要]煤矿供电系统的稳定性直接关系到整个电网的安全运行及矿井的安全生产。随着煤矿生产系统的机械化及自动化的不断发展，提高地面供电系统的安全性、可靠性和持续性是煤矿企业急需解决的问题。在基于矿井生产及供电的实际情况的前提下，全面分析和优化矿井地面供电系统，制定最佳的供电方案，减少因供电问题而引发的安全事故，这对于保障煤矿安全高效生产具有重要意义。

[关键词]地面供电系统；稳定性；分析与优化；供电方案

中图分类号：TD612 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0141-01

0 引言

地面供电系统对于矿井正常生产至关重要，它是煤矿生产系统的枢纽。供电安全问题一直是引发矿井安全事故的主要因素之一，供电的可靠性直接关系到矿企员工的安全以及矿产企业的可持续发展。提高矿井供电的安全性、可靠性是个长期坚持的过程，需要在工作中不断总结经验，逐步完善供电体系，进而实现矿井供电的自动化发展。潞安环能股份公司某矿积极进行了供电系统的分析与优化，新技术和新装备的不断应用，加上专业人才的不断引进，有效保证了矿井安全生产。

1 概况

潞安环能股份公司某矿是一座特大型现代化矿井，建成投产于1966年12月，原设计能力为年产90万吨，经过多次扩建，实际生产能力已达760万吨，2009年原煤产量突破800万吨。该矿井的供电系统有地面供电系统和井下供电系统组成。

该矿地面供电系统为35kV系统，两回路电源架空线路（LGJ-300/4km）分别来自公司常村110kV中心变电站不同母线段，引入崔蒙35kV变电站。全矿35kV系统由崔蒙、工业广场、岭上和东崔四个35kV变电所组成，四个变电所的高压系统主接线方式均为全桥式接线，四个35kV变电所两母线段分列运行，供电电源全部为双回路供电。系统由崔蒙35KV变电所两段母线经架空线分别向工业广场35KV变电所、岭上35KV变电所供电，再由岭上35KV变电所向东崔（540新井）35KV变电所供电。按照2009年全年统计数据，该矿实际最大负荷约为29700KW，井下负荷约19500KW，供电电源全部为双回路供电，每个变电所单台变压器运行可满足全矿井上下负荷要求。

2 地面供电系统存在的问题及解决方案

随着矿井与电力企业的技术飞速发展，大功率的设备在矿井中的应用越来越广泛，导致矿井供电系统的用电负荷加大，由于矿井电网存在保护定值、供电线路太长等实际情况，矿井的供电可靠性要求越来越高。经分析研究，地面供电系统主要存在以下问题：

1）崔蒙35KV至岭上（62）35K变电所供电线路问题。

按照540东崔变电所负荷增加后电压降损失计算，35KV架空线路电压损失已达9.3696%>6%，不符合供电要求；另崔蒙至62风井35KV线路载流量不能满足将来62采区和+540水平的需要。540采区为高瓦斯区域，540供电由崔蒙--62风井---540变电所，三级串联转供，线路长13.2Km，且崔蒙至62风井段位同塔双回路架设，供电距离长、环节多、可靠性差且在采空区上，易发生铁塔倾斜而造成大面积停电。

整改措施：根据集团公司供电处确定的方案，2010年重新架设一条LGJ-3×240西风井至62风井的35KV架空线路，将原双回路LGJ-3×150合并为一个回路，来满足架空线路电压损失及载流量安全要求。古城110KV变电站建成后，从古城110KV变电站再建两条线路至+540水平35KV变电所，作为主供电源。

2）工业广场35KV变电所和崔蒙35KV变电所6KV开关老化

工业广场35KV变电所和崔蒙35KV变电所使用的6KV 开关为GG-1A开关，为国家淘汰产品，虽经过更换部分断路器的机构后，运行已10年以上，其它元器件老化，随着用电负荷增加，部分开关容量偏小。对我矿安全供电是一个很大隐患。

整改措施：对现在用各开关加强维护，申报计划进行更换。

3）岭上35KV变电所电容器容量小。

岭上35KV变电所电容器为2组1350Kvar，补偿容量当时按主变6300KVA进行设计，并且1台主变运行，2组电容补偿。目前岭上变电所主变已更换为10000KVA，且为分列运行，电容器容量已不能满足要求，系统功率因数偏低，影响供电质量。

整改措施：对现在用各开关加强维护，申报计划进行更换。

4）主井、主皮带、机修厂、洗煤厂等变电所开关、变压器设备老化。

该矿主井、主皮带、机修厂、洗煤厂等地点的开关、变压器使用年限长，有的开关为60年代产品，且为国家淘汰的油断路器，设备老化，严重影响安全供电，急需进行更换。

整改措施：对现在用各开关加强维护，申报计划进行更换。

3 全面提高矿井地面供电可靠性

3.1 建立完善合理的矿井工作系统

建立合理完整的供电系统，是矿井安全生产的重要保障，加强对老旧线路进行改造，使每个回路都能承担独立用电负荷，在井下工作的过程中，及时调节供电结构，对内部配电线路实施动态优化，减少用电的浪费现象，还能有效提高供电可靠性。

3.2 使用先进的动态无功补偿和消谐装置

使用先进的、适用的动态无功补偿与消谐装置，可以有效提高井下供电质量和确保供电可靠性，提高电能的使用率。能有效抑制供电设备工作过程中所产生的谐波，减少对供电网络的冲击，确保设备运行的高效性与稳定性，还能有效提高设备的使用年限。

3.3 建立完善井下供电系统的继电保护装置

在建设井下供电系统的过程中，要根据井下实际情况有效结合闭锁与选择性的断电控制技术，确保井下供电系统的安全性，为其提供安全技术保障，确保井下机电设备运行的高效性、安全性、稳定性以及节能开采作业。同时选择性断电控制技术的应用能有效预防因操作失误而引发的事故发生，有效提高供电系统防爆能力。

3.4 建立完善供电实时监控系统

在矿井改造的过程中，对供电系统中有安全隐患、能耗过高、超过使用年限的老化机器进行淘汰，对新的矿井供电要求，配置全新的供电装备，加大电力系统的投资比例，采用高科技的供电安全动态检测系统，对供电设备的工作安全运行状态进行监测，及时发现故障，排除故障，使矿井运行处于安全、可靠、可控的供电环境之下。

确保矿井供电系统的正常运行，提高供电的可靠性，是煤矿企业可持续发展的必然趋势。矿井自动化作业，对供电系统的要求逐步提高，各企业在发展的过程中，积极改进原有供电系统，进行重新布局与改造。对矿井供电系统进行全面的、彻底的、科学的设计、规划、建设、分析，从保护煤矿工人的生命安全，提高安全生产力的角度出发，从根上解决供电问题。

4 结论

立足于本矿井的实际情况，全面分析和优化了地面供电系统，不仅节省了电力损耗费用，增强了系统供电能力和可靠性，代表了矿井供电系统规划发展方向，同时也为新建矿井供电系统设计、规划提供了宝贵经验。另外，制定完善健全的规章制度并认真执行，对于提高煤矿井下供电安全也具有十分重要的作用。总之，只有加大煤矿供电系统的管理力度，把煤矿地面供电系统中存在的问题及时、合理的解决，才能保证矿井具有质量高、更安全、更可靠的矿井供电系统。

参考文献

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[2] 刘晶，赵巧芝，李宗强.对如何提高矿井供电的可靠性的几点认识[J].煤矿现代化，2004（04）.

[3] 徐秀国，宋启明.提高矿井供电可靠性的应用研究[J].今日科苑，2008（16）.