变电所在煤矿井下电气设备的设计型式

杨志强

江西省煤炭综合利用设计院  江西萍乡  337000

摘要: 矿井变电所主要担负矿井地面及井下负荷的供电任务。变电所设计是否合理, 不仅涉及投资大小、运行费用高低的问题, 更重要的是运行是否安全可靠, 关系着全矿井的正常生产及井上下煤矿工人的人身安全, 其地位十分重要。因此, 矿井变电所设计是矿井供电设计的一个重要部分。当变电所的所址确定以后, 电气主结线和电气设备布置又是变电所电气设计的主要组成部分。本文将着重讨论矿井35/10（6）kV 变电所电气设备的布置型式。

关键词: 矿井；变电所；电气设备

引言

矿井35kV 变电所设计是矿井供电设计的一个重要部分。当变电所的所址确定以后,就要进行电气主结线和电气设备布置的设计。论文对矿井35kV 变电所的电气设备的不同布置型式、特点及适用场合进行了总结、分析、比较, 以便在今后的设计工作中更好地应用。

一﹑矿井35kV 变电所电气主结线

矿井35kV 变电所的主结线设计应根据矿区总体供电规划、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定, 并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。由于矿井35kV 变电所一般为终端变电所, 主变压器台数一般不超过两台, 故35kV 侧接线一般采用桥型接线或单母线分段接线, 当主变台数为一台时（附近有发电厂作备用电源），采用线路变压器组接线方式；6-10kV 侧一般采用单母线分段接线。

二﹑矿井35kV 变电所电气设备四种布置型式分析

一个矿井35kV 变电所有时虽然电气主接线相同, 随着技术的不断发展和进步,各种生产厂家都有着自己产品的独特性能，产品型号也不相同，外形尺寸也不尽相同，所以选用不同生产厂家生产的电气设备，变电所的大小也有很大不同。为了提高设计质量和速度, 有必要将矿井35kV变电所电气设备布置的几种型式归纳分类, 以便在今后的设计中稍加修改即可采用。

1.屋外布置型式

该布置型式的主要特征为35kV 配电装置选用屋外式配电装置, 主变压器亦布置在室外, 6kV 配电装置选用成套高压开关柜, 布置在室内。见图1。

图1

该布置型式过去被广泛采用。主要原因是成套的35kV户内配电装置尚未成熟, 基本建设投资有限。该布置型式最大的优点就是投资少, 不足之处是与室内布置相比占地面积较大。另外, 由于配电装置布置在室外, 且布置分散,污染较严重, 检修维护工作量要比室内布置大。同时, 根据煤矿地面高压供电设计技术规定中的要求, 屋外绝缘子和穿墙套管一般采用高一级电压的产品, 因此对屋外配电装置的绝缘水平要求更高一些, 安全可靠性相对较差。

2.单层布置型式

该布置型式的主要特征为35kV 和6kV 配电装置均选用成套的高压开关柜, 均布置在室内, 且均为单层建筑物。主变压器布置在室外。见图2。

图2

该布置型式的优点在于布置非常灵活, 35kV 配电室、6kV 配电室与主变压器之间可较随意移动相对位置, 以确保他们之间的电气距离最合理, 布置显得整齐美观。各建筑物相对, 不互相影响, 且便于施工安装及改扩建。其缺点是: 占地面积虽然比第一种布置型式小, 但仍较大。另外, 由于布置较分散, 不便于值班人员维护巡视, 而且控制电缆用量较大。

3.双层布置型式

该布置型式的主要特征为35kV 和6kV 配电装置均选用成套的高压开关柜, 均布置在室内。变电所内建筑物为双层建筑物, 35kV 配电装置及主控制室设于二层, 6kV 配电装置设于一层。主变压器布置在室外。见图3

图3

该布置型式的优点在于布置紧凑, 占地面积小, 值班人员维护巡视较方便, 其缺点为: 由于35kV 配电室与6kV 配电室分上、下层布置, 互相制约。如主变压器与出线孔间距相配合, 出线孔与建筑物构造柱间距离等, 有时造成配电室面积的扩大及主变压器至配电装置的母线斜置, 影响美观。此外, 双层布置给设备施工安装带来不便, 上层建筑还需考虑预留设备安装孔, 且不便于扩建。

4.  主变压器室内布置型式

该布置型式与第三种双层布置型式的不同之处就在于主变压器布置在室内。该布置型式比双层布置型式更为紧凑, 而且避雷装置减少。其缺点是增加了土建工程量, 主变压器在室内应考虑通风散热问题, 主变压器一次侧引下线方式与其他型式不同, 除考虑线间距需满足规程要求外, 变压器室墙壁尚应能够承受一定的拉力。引下线亦可采用铜母线型式, 这就需要考虑母线桥的做法及母线动热稳定的要求。

三﹑矿井35kV 变电所电气设备四种布置型式的适用场合

以上讨论了35kV 变电所四种电气设备布置型式及其特点, 在进行具体的设计时, 应综合考虑各方面因素, 以确定电气设备的布置型式。下面结合工程实例对四种电气设备布置型式的适用场合进行小结。

1.屋外布置型式只适用于小规模矿井、投资较少、占地为不良农田或一些临时变电所及老变电所改扩建时选用,就目前情况, 一般不推荐选用。

2.单层布置型式适用于矿井工业场地内面积裕度较大时选用，如江西萍矿集团公司宜萍煤矿35/ 6kV 主变电所即属此种布置型式。

3.双层布置型式适用于矿井工业场地内面积较小时选用。众所周知, 矿井风井场地占地面积一般较小, 地面设施较少, 变电所地面负荷较小, 主要供井下负荷用电。因此,地面各类设施均需紧凑布置。在此情形下, 一般宜选用双层布置型式。

4.主变压器室内布置型式适用于矿井工业场地布局紧张, 环境污染严重, 气候条件恶劣或主变压器与相邻建筑物间距不满足要求时选用。此时这种布置型式是一种最佳的选择。这是由于矿井风井场地狭小, 主变压器如置于室外, 则与通风机房的间距不满足规程要求,而且该风井场地位于山区, 气侯条件恶劣, 故选择了此种布置型式, 将主变压器置于室内。

四﹑结束语

综上所述, 在进行矿井35kV 变电所电气设备布置设计时, 应具体问题具体分析, 不能生搬硬套。随着科学技术的不断进步和发展, 变电所一次设备的发展趋势是体积越来越小, 功能越来越强； 二次保护装置也经历了由原来的继电器型式到晶体管保护型式, 直到现在的微机综合保护装置的发展过程。目前矿井35kV 变电所已经开始由有人值班向无人值班过渡。所有这些都将使得矿井35kV 变电所的建筑面积及占地面积大大减少, 运行安全可靠性及自动化程度越来越高,使得矿井35kV 变电所能够更好地为矿井服务。

五、参考资料：

1.煤矿电工手册

2.矿山电力设计规范