三矿井下供配电系统优化设计研究

石 静

（窑街煤电集团技术创新中心， 甘肃 兰州 730084）

引言

三矿矿井开拓方式为斜井—立井开拓方式。矿井划分为三个主水平，水平标高分别为+1 650 m、+1 400 m和+1 100 m，现生产水平标高为+1 400 m。矿井年工作日按250 d 计，每天工作制度按“三六”制作业，每天工作时间为14 h，矿井服务年限为9.7 年。供配电系统是煤矿生产的重要组成部分[1]，在供配电系统的运行过程中一定要注意用电安全问题，否则将导致用电事故的发生，威胁人身安全[2]。

1 井下供电现状

三矿井下在1 650 水平设中央变电所，共四段进线，线路编号为307、308、330 和347，均选用电缆MYJV22-6 kV 3×150 mm2，线路单回约1.1 km，其中307 与330 线路之间联络，308 与347 线路之间联络，该变电所主要承担1 400 变电所、暗斜井绞车房、1 400水泵房、2 号轨下绞车等负荷，电源均引自地面三号变。1 400 变电所双回电源引自1 650 中央变电所，该变电所主要承担1 450 东变电亭、1 400 南变电亭、五采区1 350 变电所、七采区1 400 变电所等负荷。变电所均选用单母线分段分列运行。

根据三矿“变电所负荷记录”统计数据，四趟入井电缆承担的负荷为4 858.4 kW（正常涌水量），1 400变电所进线电缆承担负荷为3 091.7 kW（正常涌水量），新增负荷3 048.1 kW，功率因数0.85，考虑同时系数0.95，计算有功负荷为7 511.2 kW，电压等级为6 kV。

2 改造原因

1）目前随着开采向1 400 水平以下深入进行，1 650 中央变电所因供电距离远、承担负荷较少等原因，其中央变电所功能逐渐弱化且远离负荷中心，已不适合作为中央变电所。

2）随着机械化装备技术水平升级更新，用电设备负荷的不断提高，三矿井下现有供电系统已无法满足设备功率增加、生产效率提高的需求。

3）三矿技术改造综采工作面更换为大采高、大功率设备，现有1 650 中央变电所四趟进线电缆两两母线间无联络，导致其无法承担技术改造后新增负荷的使用要求。

4）目前由于井下1 400 变电所巷道变形严重，维修量大，需重新对变电所选址。

5）三矿目前井下使用的高、低压开关相对老旧、落后，无法实现“一优三减”和“四化”的建设。

3 供配电系统优化方案

针对现有井下供配电系统存在的问题，考虑在不影响生产的情况下进行优化设计，优化依据按照规范标准执行。

3.1 方案一

在1 400 水平新建1 400 中央变电所，利用并延长原下井电缆作为1 400 中央变电所供电电源，线路规格MYJV22-6 kV 3×150 mm2，线路单回2.8 km，采用单母线分段供电，四段均联络。新建1 400 中央变电所承担1 650 水泵房变电所、各采区变电所、变电亭等井下全部负荷供电。1 650 水泵房变电源引自新建1 400 中央变电所，缆线规格MYJV22-6 kV 3×150 mm2，线路单回1.53 km，采用单母线分段供电。改造后的1 650 水泵房变电所主要为1 号轨下架空人车、1 525 水泵、副轨下皮带等固定设备供电。

3.2 方案二

将1 650 中央变电所改造为1 650 水泵房变电所，利用原有下井电缆中的307 和308 线路作为供电电源，线路选用MYJV22-6 kV 3×150 mm2，线路单回1.1 km，采用单母线分段供电。改造后的1 650 水泵房变电所主要为井下水泵房、运输系统等固定设备供电。

在1 400 水平新建1 400 中央变电所，利用并延长原有下井电缆中的330 和347 线路作为1 400 中央变电所供电电源，线路规格MYJV22-6 kV3×300 mm2，线路单回约2.8 km，采用单母线分段供电。新建1 400中央变电所主要为井下各采区变电所供电。

3.3 方案三

现1 650 中央变电所由四回下井电缆供电，每两回采用单母线分段供电，正常情况分列运行，四段母线之间无联络。改造1 650 中央变电所，在变电所内增加两台联络开关，实现四段联络供电，1 650 中央变电所利用现有四回下井电缆。

在1 400 水平新建1 400 变电所，双回电源引自1 650 中央变电所，选用MYJV22-6 kV 3×300 mm2，线路单回约1.53 km，采用单母线分段供电。新建1 400变电所承担各采区变电所、变电亭等井下负荷供电。

4 方案对比

1）方案一深入负荷中心，供电距离短，缆线载流量余量较大，四趟进线均联络，运行灵活性好，现有1650 中央变电所设备及缆线更换量较少。

2）方案二虽然利用了现有两趟入井电缆，但中央变电所供电运行灵活性差，缆线载流量余量较少。

3）方案三充分利用现有中央变电所设备及进线，节省费用，但变电所未深入负荷中心，运行灵活性差，缆线载流量余量较少，同时需对现有1 650 中央变电所硐室扩掘。

经过以上方案比选，推荐方案一为本次供电系统优化方案。中央变电所采用单母线分段供电，四段均联络。当任意一回线路故障时，其余三回可承担井下全部负荷。

5 结语

选用方案一进行改造后，有效提高了供电系统的运行灵活性，保证了可靠的供电电源，同时留有余量可满足后期新增负荷使用要求，对于矿井的安全生产起着至关重要的作用[3-4]。