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科學技術論文

淺談礦井雙重電源

時間:2020年06月12日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

摘要:2015版礦井設計規范對于礦井的供電電源有了新的要求,雙重電源這一名詞多次出現在新版規范中。本文希望尋找到該要求的源頭,并對該條文進行探討。 關鍵詞:礦井雙重電源相互獨立 2015版《煤炭工業礦井設計規范》(以下簡稱新版設計規范)第12.2.2條規定

  摘要:2015版礦井設計規范對于礦井的供電電源有了新的要求,雙重電源這一名詞多次出現在新版規范中。本文希望尋找到該要求的源頭,并對該條文進行探討。

  關鍵詞:礦井雙重電源相互獨立

礦業科學學報

  2015版《煤炭工業礦井設計規范》(以下簡稱新版設計規范)第12.2.2條規定,“礦井應由雙重電源供電,當一電源中斷供電時,另一電源不應同時受到損壞。該條規定與原設計規范不同,所以條文解釋中專門敘述,有關雙重電源的定義及解釋詳見現行國家標準《供配電系統設計規范》GB50052。那么現行GB50052上是如何描述的呢?《供配電系統設計規范》2009版,第2.0.2條“雙重電源一個負荷的電源是由兩個電路提供的,這兩個電路就安全供電而言被認為是互相獨立的。”一級負荷的供電應由雙重電源供電,而且不能同時損壞,只有滿足這兩個基本條件,才可能維持其中一個電源繼續供電,這是必須滿足的條件。如果是一路引自電網,另一路獨立發電機組或EPS很好理解,應該可以滿足。

  關鍵在于從電網取雙路電源的情況。GB50052條文解釋也直言“地區大電力網在主網電壓上部是并網的,用電部門無論從電網取幾回電源進線,也無法得到嚴格意義上的兩個獨立電源”,可不可以認為從電網取雙路電源滿足不了嚴格意義上的雙重電源呢?當然凡事總有個變通,條文解釋同時指出“這里指的雙重電源可以是分別來自不同電網的電源,或來自同一電網但在運行時電路互相之間聯系很弱,或者來自同一個電網但其間的電氣距離較遠,一個電源系統任意一處出現異常運行時或發生短路故障時,另一個電源仍能不中斷供電,這樣的電源都可視為雙重電源。

  ”顯然分三種情況:1、分別來自不同電網的電源;2、來自同一電網但在運行時電路互相之間聯系很弱;3、來自同一個電網但其間的電氣距離較遠。這里面第一個情況很好理解,但較難實現。其他兩種情況出現的“很弱”“電氣距離較遠”,由誰來界定,如何來執行,并沒有明確。咱們直接追溯到IEC標準,雙重電源Duplicatesupply,英文解釋是asupplytoaloadbytwocircuitswhichareconsideredtobeindependentofeachotherintermsofsecuritysupply。也是相對獨立的兩個電源的意思,GB50052應該是直接翻譯的IEC標準。

  回到新版規范,該條雙重電源的規定大大提高了原有設計規范對礦井電源的要求,目前多數生產煤礦雙回電源引自同一個上級變電站,其是否能夠滿足雙重電源獨立性的要求有待判定。新建煤礦,如屬西北偏遠地區,很難找到滿足要求的雙重電源;即便東部發達地區,找到電氣上相對獨立的雙重電源也要投入比以前多很多的資金。有些區縣,由一個220kV區域變電站獨立供電,而且僅運行一臺主變壓器;在這樣的區縣的生產礦井,其雙回路電源即便引自兩個110kV區域變電站,最后也是一個220kV電源點,本身也不能保證雙重電源;若要從其他區縣引來一個相對獨立電源,不僅投資增加,在實際操作中也是很難實現的。

  舉例來說,筆者曾經設計的山東濟寧花園煤礦,該礦附近有兩個110kV區域變電站、一個常店220kV區域變電站,按照原設計規范非常容易的選擇了兩個供電電源,但是其兩個110k區域變電站電源均引自常店220kV變電站,該站僅安裝一臺120MVA變壓器運行,試問花園煤礦的雙重電源從何而來呢?山東兗礦的三號礦井,其雙回路電源均引自二號礦井110kV變電站,若二號礦井110kV變電站母聯開關、或者110kV母線故障,三號礦井的雙重電源又從何而來?東部地區的礦井情況都是這樣,那么西北部的礦井類似情況更是可想而知。

  我們來看一看《煤礦安全規程》上是如何規定的呢?《煤礦安全規程》2016版第四百三十六條:“礦井應當有兩回路電源線路(即來自兩個不同變電站或者來自不同電源進線的同一變電站的兩段母線).當任一回路發生故障停止供電時,另一回路應當擔負礦井全部用電負荷。”這樣的規定,簡單明了,可操作性強?上У氖,原規程中“遇有與本規程相抵觸的,應按本規程執行”這句已經從新版規程中刪除。這樣我們設計時就必須按照有更高要求的設計規范來執行。

  礦井設計中可以采用雙重電源的定義來執行,那么問題來了,同樣的新版規范中,第12.4.2條規定,“一級負荷應由雙重電源供電,二級負荷宜由兩回線路供電。”那么礦井中的一級負荷有哪些呢?規范第12.4.1條,明文規定,“主要通風機,井下主要排水泵、下山開采的采區排水泵、升降人員的立井、暗立井提升機、瓦斯抽采泵、抗災排水泵和防水閘門、向井下壓風自救系統供風的地面空氣壓縮機、有備用機組的井下局部通風機”。

  從雙重電源的定義看,礦井中哪些變電所能夠滿足相對的電氣獨立性呢?目前一般礦井均為10kV電壓下井,其主變電站10kV母線基本為單母線分段形式,單母線分段能否滿足電氣上的獨立性呢?顯然是不能的。所有的10kV饋線開關均布置在同一個10kV開關室內,其是否能夠滿足電氣上的獨立性呢?顯然是不能的。“一個電源系統任意一處出現異常運行或發生短路故障時,另一個電源仍能不中斷供電,這樣的電源都可視為雙重電源。”試問礦井主變電站的出線都不能滿足這樣的定義,場區變電所、井下中央變電所和采區變電所如何能饋出符合要求的雙重電源。

  而《煤礦安全規程》又是如何規定的呢?第四百三十八條,“主要通風機、提升人員的提升機、抽采瓦斯泵、地面安全監控中心等主要設備房,應當各有兩回路直接由變(配)電所饋出的供電線路;受條件限制時,其中的一回路可引自上述設備房的配電裝置。”通過比較可以看出,一個要求“雙重電源”,一個要求“兩回路供電線路”,難易立判。

  新版設計規范中大量采用了電力系統中慣用的名詞“雙重電源”;而其定義解釋又直接套用《供配電系統設計規范》,勢必造成設計人員的困惑。在這方面,安全規程就顯出其編制的嚴謹性和可操作性!豆┡潆娤到y設計規范》本身就是針對系統設計的規范,其起點和高度是較高的;而新版《設計規范》是煤炭行業內執行的,對象都是礦井用電企業,所以編制時就應該更貼近工程實際,更具操作性。

  《供配電系統設計規范》在條文解釋中不止一次的提到,“無法得到嚴格意義上的兩個獨立電源”“實際中很難得到兩個真正獨立的電源”。在工程設計中,就更不能生搬定義來要求礦井及其內部所有一級負荷必須由雙重電源供電,其滿足雙回電源即可。

  筆者與業內一位專家探討,他認為,煤礦雙重電源可以簡單定義為兩臺變壓器,只要兩回電源分別取自兩臺變壓器即可認為是雙重電源。這一定義應與安全規程是大致對應的。

  參考文獻:

  1、《供配電系統設計規范》中國機械工業聯合會[M].中國計劃出版社

  2、《煤礦安全規程》國家安全生產監督管理總局[M],煤炭工業出版社

  3、《煤炭工業礦井設計規范》中國煤炭建設協會[M],中國計劃出版社

  作者簡介:周海斌,高級工程師

  礦產論文投稿刊物:《礦業科學學報》主要刊載礦業科學領域的原創性成果,內容包括礦業工程、煤礦開采、安全科學與工程、測繪科學與技術、地質資源與地質工程、礦山建設工程、巖石力學與地下工程、礦山機械工程、礦山電氣工程與自動化、礦物加工與利用、煤礦環境保護、煤炭能源綠色開采與潔凈利用、管理科學與工程、能源安全與發展戰略等。

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