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科学技术论文

浅谈矿井双重电源

时间:2020年06月12日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

摘要:2015版矿井设计规范对于矿井的供电电源有了新的要求,双重电源这一名词多次出现在新版规范中。本文希望寻找到该要求的源头,并对该条文进行探讨。 关键词:矿井双重电源相互独立 2015版《煤炭工业矿井设计规范》(以下简称新版设计规范)第12.2.2条规定

  摘要:2015版矿井设计规范对于矿井的供电电源有了新的要求,双重电源这一名词多次出现在新版规范中。本文希望寻找到该要求的源头,并对该条文进行探讨。

  关键词:矿井双重电源相互独立

矿业科学学报

  2015版《煤炭工业矿井设计规范》(以下简称新版设计规范)第12.2.2条规定,“矿井应由双重电源供电,当一电源中断供电时,另一电源不应同时受到损坏。该条规定与原设计规范不同,所以条文解释中专门叙述,有关双重电源的定义及解释详见现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052。那么现行GB50052上是如何描述的呢?《供配电系统设计规范》2009版,第2.0.2条“双重电源一个负荷的电源是由两个电路提供的,这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。”一级负荷的供电应由双重电源供电,而且不能同时损坏,只有满足这两个基本条件,才可能维持其中一个电源继续供电,这是必须满足的条件。如果是一路引自电网,另一路独立发电机组或EPS很好理解,应该可以满足。

  关键在于从电网取双路电源的情况。GB50052条文解释也直言“地区大电力网在主网电压上部是并网的,用电部门无论从电网取几回电源进线,也无法得到严格意义上的两个独立电源”,可不可以认为从电网取双路电源满足不了严格意义上的双重电源呢?当然凡事总有个变通,条文解释同时指出“这里指的双重电源可以是分别来自不同电网的电源,或来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱,或者来自同一个电网但其间的电气距离较远,一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源都可视为双重电源。

  ”显然分三种情况:1、分别来自不同电网的电源;2、来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱;3、来自同一个电网但其间的电气距离较远。这里面第一个情况很好理解,但较难实现。其他两种情况出现的“很弱”“电气距离较远”,由谁来界定,如何来执行,并没有明确。咱们直接追溯到IEC标准,双重电源Duplicatesupply,英文解释是asupplytoaloadbytwocircuitswhichareconsideredtobeindependentofeachotherintermsofsecuritysupply。也是相对独立的两个电源的意思,GB50052应该是直接翻译的IEC标准。

  回到新版规范,该条双重电源的规定大大提高了原有设计规范对矿井电源的要求,目前多数生产煤矿双回电源引自同一个上级变电站,其是否能够满足双重电源独立性的要求有待判定。新建煤矿,如属西北偏远地区,很难找到满足要求的双重电源;即便东部发达地区,找到电气上相对独立的双重电源也要投入比以前多很多的资金。有些区县,由一个220kV区域变电站独立供电,而且仅运行一台主变压器;在这样的区县的生产矿井,其双回路电源即便引自两个110kV区域变电站,最后也是一个220kV电源点,本身也不能保证双重电源;若要从其他区县引来一个相对独立电源,不仅投资增加,在实际操作中也是很难实现的。

  举例来说,笔者曾经设计的山东济宁花园煤矿,该矿附近有两个110kV区域变电站、一个常店220kV区域变电站,按照原设计规范非常容易的选择了两个供电电源,但是其两个110k区域变电站电源均引自常店220kV变电站,该站仅安装一台120MVA变压器运行,试问花园煤矿的双重电源从何而来呢?山东兖矿的三号矿井,其双回路电源均引自二号矿井110kV变电站,若二号矿井110kV变电站母联开关、或者110kV母线故障,三号矿井的双重电源又从何而来?东部地区的矿井情况都是这样,那么西北部的矿井类似情况更是可想而知。

  我们来看一看《煤矿安全规程》上是如何规定的呢?《煤矿安全规程》2016版第四百三十六条:“矿井应当有两回路电源线路(即来自两个不同变电站或者来自不同电源进线的同一变电站的两段母线).当任一回路发生故障停止供电时,另一回路应当担负矿井全部用电负荷。”这样的规定,简单明了,可操作性强。可惜的是,原规程中“遇有与本规程相抵触的,应按本规程执行”这句已经从新版规程中删除。这样我们设计时就必须按照有更高要求的设计规范来执行。

  矿井设计中可以采用双重电源的定义来执行,那么问题来了,同样的新版规范中,第12.4.2条规定,“一级负荷应由双重电源供电,二级负荷宜由两回线路供电。”那么矿井中的一级负荷有哪些呢?规范第12.4.1条,明文规定,“主要通风机,井下主要排水泵、下山开采的采区排水泵、升降人员的立井、暗立井提升机、瓦斯抽采泵、抗灾排水泵和防水闸门、向井下压风自救系统供风的地面空气压缩机、有备用机组的井下局部通风机”。

  从双重电源的定义看,矿井中哪些变电所能够满足相对的电气独立性呢?目前一般矿井均为10kV电压下井,其主变电站10kV母线基本为单母线分段形式,单母线分段能否满足电气上的独立性呢?显然是不能的。所有的10kV馈线开关均布置在同一个10kV开关室内,其是否能够满足电气上的独立性呢?显然是不能的。“一个电源系统任意一处出现异常运行或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源都可视为双重电源。”试问矿井主变电站的出线都不能满足这样的定义,场区变电所、井下中央变电所和采区变电所如何能馈出符合要求的双重电源。

  而《煤矿安全规程》又是如何规定的呢?第四百三十八条,“主要通风机、提升人员的提升机、抽采瓦斯泵、地面安全监控中心等主要设备房,应当各有两回路直接由变(配)电所馈出的供电线路;受条件限制时,其中的一回路可引自上述设备房的配电装置。”通过比较可以看出,一个要求“双重电源”,一个要求“两回路供电线路”,难易立判。

  新版设计规范中大量采用了电力系统中惯用的名词“双重电源”;而其定义解释又直接套用《供配电系统设计规范》,势必造成设计人员的困惑。在这方面,安全规程就显出其编制的严谨性和可操作性。《供配电系统设计规范》本身就是针对系统设计的规范,其起点和高度是较高的;而新版《设计规范》是煤炭行业内执行的,对象都是矿井用电企业,所以编制时就应该更贴近工程实际,更具操作性。

  《供配电系统设计规范》在条文解释中不止一次的提到,“无法得到严格意义上的两个独立电源”“实际中很难得到两个真正独立的电源”。在工程设计中,就更不能生搬定义来要求矿井及其内部所有一级负荷必须由双重电源供电,其满足双回电源即可。

  笔者与业内一位专家探讨,他认为,煤矿双重电源可以简单定义为两台变压器,只要两回电源分别取自两台变压器即可认为是双重电源。这一定义应与安全规程是大致对应的。

  参考文献:

  1、《供配电系统设计规范》中国机械工业联合会[M].中国计划出版社

  2、《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理总局[M],煤炭工业出版社

  3、《煤炭工业矿井设计规范》中国煤炭建设协会[M],中国计划出版社

  作者简介:周海斌,高级工程师

  矿产论文投稿刊物:《矿业科学学报》主要刊载矿业科学领域的原创性成果,内容包括矿业工程、煤矿开采、安全科学与工程、测绘科学与技术、地质资源与地质工程、矿山建设工程、岩石力学与地下工程、矿山机械工程、矿山电气工程与自动化、矿物加工与利用、煤矿环境保护、煤炭能源绿色开采与洁净利用、管理科学与工程、能源安全与发展战略等。