煤矿变电所主变压器的选择及经济运行

收稿日期：2012－08－27
作者简介：王硕（1983—），女，毕业于黑龙江科技学院财务管理专业，经济师，现在内蒙古煤矿设计研究院技术经济所工作；李彦婷（1984—），女，毕业于吉林大学管理科学与工程专业，注册咨询工程师，现在内蒙古煤矿设计研究院工作。

煤矿变电所主变压器的选择及经济运行
王硕李彦婷（内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特010010）
摘要：根据《煤矿安全规程》第441条规定和“供电营业规则”第八十五条规定决定了煤矿企业必须按照双台变压器容量之和来缴纳基本电费。

文中通过对井工煤矿和露天煤矿实例说明变电所变压器如何合理选择来降低缴纳基本电费。

减少企业费用支出
负担，
提高企业效益。

关键词：分裂运行方式；基本电费；一用一备；同时运行；热备；
冷备
doi ：10．3969/j．issn．1008－0155．2012．12．033
中图分类号：F403．7；TD611+
．2文献标志码：C
文章编号：1008－0155（2012）12－0051－02
在煤矿供电部分设计中，矿井负荷统计后，首要问题是确定主变的电压等级、变压器台数、变压器容量。

看似一个一般性常识问题，但却是一个容易犯糊涂的问题。

现在设计千篇一律，不论矿井多大，负荷多大，露天或是矿井均为两台主变，容量大于负荷，一用一
备。

无疑是符合要求的，
但有时不一定经济。

《煤矿安全规程》第441条规定：“正常情况下，矿
井电源应采用分裂运行方式，
一回路运行时，另一回路必须带电备用，
以保证供电的连续性。

”按照上述规定，矿井双回电源、双回线路、双台变
压器均带电备用，
互为热备，不允许一回使用一回冷备。

按照电力部门规定，见《供电营业规则》第八十五条
“以变压器容量计算的基本电费用户，其备用变压器（含高压电机）属冷备用状态并经供电企业加封的，不
收基本电费；属热备用状态或未经加封的，
不论使用与否都计收基本电费。

”从以上《煤矿安全规程》和“供电营业规则”看出煤矿的双电源、
双变压器是要付出两台变压器容量之和的基本电费的。

下面就煤矿变电所主变的选择和接线方式做一探讨
一、矿井变电所主变的选择（以内蒙古李家塔煤矿为例）
李家塔煤矿：矿井规模3．0mt /a ，全矿用电计算负
荷为9742KVA 。

设计选用35KV 变电所一座，
主变SL7－12500KVA /35/10KV ，两台一用一备。

根据李家塔煤矿用电负荷，就主变压器选择有三种方案，下面就三种方案对比如下：
方案一：选用主变2ˑ12500KVA ，平时一台运行，一台备用。

每年须缴纳基本电费：19元ˑ2ˑ12500ˑ12=5700000元（按变压器安装容量收取基本电费，该地区19元/KVA．月，各地区略有不同）。

优点：1一用一备，有裕量，有利用于今后发展；2备用量为100%，一台故障时，另一台能保证矿井全部
负荷，煤矿生产、生活均不受影响；3两主变，两进线，接线简单，保护简单。

缺点：1主变容量较大，造价相对较高；2缴纳供电部门基本电费多。

方案二：选用主变2ˑ8000KVA ，平时两台同时运行。

按照
“煤炭工业矿井设计规范”11．4．3条：“矿井变电所的主变压器不应少于2台，
当一台停止运行时，其余变压器的容量应保证一级和二级负荷用电。

”选用
8000KVA 的变压器相对煤矿总负荷9742KVA ，供电保
证系数为0．82，
可以满足一级和二级负荷用电，符合上述规定。

每年须缴纳基本电费：19元ˑ2ˑ8000ˑ12=3648000元
优点：1变压器容量较方案一小，
初期投资较少；2备用系数为0．8以上（满足一级和二级负荷），符合规定要求；3每年须缴纳基本电费较方案一减少2052000元；4两回线路两主变同时运行，铜损较少，电压降损失较少，两台主变，两回进线，接线、保护较简单，操作也简单。

缺点：1一台故障时，另一台保证全矿一二级负荷，不能满足全矿三类负荷用电，煤矿生产、生活受到影
响；2平时两台同时运行，
相对铁损较大，功率因数较低。

但通过电容补偿可提高。

方案三：选用3台主变，
3ˑ5000KVA 。

平时两台运行，一台备用。

每年须缴纳基本电费：19元ˑ3ˑ5000ˑ12=3420000元
优点：1初期建矿负荷较小，投入主变一台，根据负荷逐步投入，避免一次性投入造成浪费；2变压器安装容量为3ˑ5000=15000KVA ，基本电费缴纳较少。

缺点：1三台主变较两台投资较高；2三台主变接线，保护较复杂。

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在矿井变电所主变选择方案三交纳基本电费最少，比方案一每年少缴2280000元。

比方案二每年少缴228000元。

比较方案三最为经济，但较方案二省钱不多，且三台方案接线保护复杂，三台主变初期投资较大，故综合比较选方案二较为合理。

二、露天矿变电所主变的选择（以内蒙古白音华煤矿为例）
白音华2#露天矿：矿井规模15Mt/a，全矿用电负荷为59000KVA，设计选用2ˑ63000KVA/110/35/10变压器。

下面有三个方案可供比选。

方案一：选用主变2ˑ63000KVA，一用一备。

每年须缴纳基本电费：19ˑ2ˑ63000ˑ12= 28728000元
优点：1一用一备，有裕量，有利用于今后发展；2备用量为100%，一台故障时，另一台能保证矿井全部负荷；3两主变，两进线，接线简单，保护简单。

缺点：1主变容量较大，造价相对较高；2缴纳供电部门基本电费多。

方案二：选用主变2ˑ31500KVA，正常时两台同时运行，故障时满足坑内排水。

每年须缴纳基本电费：19ˑ2ˑ31500ˑ12= 14364000元
按照“煤炭工业露天矿设计规范”集中排水泵站应有两回线路供电，当一回线路故障时，另一回线路应满足所有排水泵电动机能正常启动和最大排水量时的负荷。

31500KVA容量可满足所有排水泵电启动和最大排水量时的负荷。

优点：1变压器容量小，投资小；2备用量小，但符合规范要求。

缺点：1一旦一台故障，另一台只能负担露天矿一半负荷，影响生产。

方案三：选用3台主变，3ˑ31500KVA，平时两台运行，一台备用。

每年须缴纳基本电费为：19ˑ3ˑ31500ˑ12= 21546000元
优点：1初期建矿负荷较小，投入主变一台，根据负荷逐步投入，避免一次性投入造成浪费；2基本电费缴纳较方案一少；3一台故障时另两台可保证全矿负荷，不影响正常生产、生活。

缺点：1基本电费较方案二缴纳多；2三台主变接线，保护较复杂，初期投资较大。

在露天矿变电所主变选择方案二交纳基本电费最少，比方案一少缴1436400元，比方案三少缴718200元。

综合比较方案二最为经济，且省钱数目庞大，又且在规范允许范围之内，虽在事故时对生产有一定影响，但变压器故障率发生较少，综合比较可选用方案二较合理。

三、结语
设计中大多采用方案一，太注重了故障时的100%备用，忽视了经济性，从上面的分析计算，对大型矿井和大型露天矿因变压器安装容量较大，基本电费是一个庞大的数字，不得不考虑，而变压器的故障几率很小，即使一台故障，一二极负荷也能满足，符合《煤炭工业矿井设计规范》11．4．3条。

另据以上分析，不论矿井或露天矿方案二（即两台变压器同时工作）最经济，唯一缺陷就是一台故障时另一台不能保证全矿所有负荷，虽符合规范，但影响生产、生活，为了生产的连续性，为了全矿的正常生产、工作，解决的方法可以在两台变压器基础上增加一个辅助变压器，该变压器容量选用矿井负荷的20% 40%，正常时加挂加10KV母线上，故障时脱开母线由自备柴油机发电满足煤矿三类用户用电，这样不会太影响生产，也不会增加基本电费，虽有一个初期设备费，但相对比较交纳的基本电费小得多，变压器接法见下附图
上图中B1、B2为正常变压器，B1、B2变压器为煤矿正常负荷80℅，B3为辅助变压器，为煤矿正常负荷20℅，变压器正常时B1、B2变压器同时分裂运行，B3断开。

一台故障时，另一台能保证矿井一、二级负荷或露天矿排水泵正常工作。

一旦故障难以维修，靠一台变压器影响到了正常生产和工作时可投入B3变压器。

B3变压器投入后保证煤矿负荷100℅，中段母线只接地面三级小负荷。

以上为笔者小小建议，有待研究，笔者通过多次到用电用户调查，获述变压器事故率不多，既然变压器事故率不多，也可不备柴油发电的备用辅助变压器，在满足规程、规范的基础上尽量节约费用。

所以在以后的设计中，方案的对比不但要对比基本投资，还要对比运行费用，综合比较把握规范，优化设计。

当然，如当地供电部门用电优惠或减免热备用基本电费的情况下可不考虑上述方案。

总之视具体情况具体设计。

比如：
煤矿电源取自上级电源不同，可能缴纳费用不同，1煤矿电源取自上级电源为同一变电所不同母线段，你所面对的是一家合同单位，可能缴纳费用为运行变压器基本费。

如果是这样，以上方案一为好。

2、煤矿电源取自上级两个不同电源点，那么就得和两家签订供电协议，可能缴纳费用就得两家各自变压器基本费。

如果是这样，以上方案二更为经济，总之视供电部门协议情况，综合考虑，力求在满足规程\规范的基础上降低生产费用。

（责任编辑：焦蓬华）
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