摘 要：在煤矿中如果说矿井初期负荷与后期负荷变化很大时，可以按照3台矿井主变压器考虑，采取初期安装2台矿井主变压器，预留1台矿井主变压器位置，主接线方式采用35kV和10kV单母线三段分段接线或35kV侧采用单母线分段接线、10kV采用单母线三段分段接线接线来进行设计思路来进行设计。
关键词：初期负荷,后期负荷,主变压器
前段时间我参加了“神新能源公司宽沟煤矿300万吨/年矿井投标文件中电气部分的设计工作。矿井初期设计为120万吨/年矿井建设项目，矿井于2006年完成了相关的设计工作，矿井设计是按照智能化、自动化水平较高的原则进行设计的，矿井现在的智能化、自动化水平放在现在的矿井设计中来讲也是相对比较完善的。但当时的变电所的设计和主变压器的选择与现在300万吨/年矿井的负荷增长相比，发生了很大的变化，业主要求不影响生产的前提下进行改扩建的要求。由此引发了我对大型矿井初期主变压器的选择、布置形式对矿井后期矿井生产影响的思考。
2006年11月份，煤炭工业石家庄设计研究院完成了神华新疆能源有限责任公司宽沟煤矿1.20Mt/a初步设计的工作，主要环节能力预留了5.00Mt/a的规模，为今后增产扩建留有发展余地。该矿井于2010年4月10日通过新疆维吾尔自治区煤管局安全建设条件竣工验收。矿井现在使用的主要用电设备如矿井主斜井提升运输系统、副斜井提升系统、矿井排水系统等经校验都能3.0Mt/a满足生产的要求。
本次设计中，矿井井下负荷变化很大，因国家煤矿产业政策的变化，以前矿井不要求配套设计选洗煤厂，本次设计中新增矿井选洗煤厂，原先国家对矿井地面生产、生活配套设施要求不高，现在国家实施以人为本的政策前提下，地面生产生活、环境保护及“三废”处理等电气负荷都变化较大。另外国家对矿井安全生产要求也越来越高，像压风制氮、瓦斯抽放系统等用电负荷都比以前有了很大变化。初期矿井变电所35kV母线有功负荷计算为6258.8 kW，主变选用SF9—8000/35、35±3×2.5/10.5kV、8000kVA电力变压器两台，正常情况下一台运行，一台备用，负荷率为70%，当一台主变故障退出运行时，另一台主变能保证全矿井的用电负荷。本次300万吨/年矿井变电所35kV母线有功负荷计算为15377.5 kW，现有的两台变压器已无法满足3.0Mt/a满足生产要求，35kV高压室没有预留备用出线柜的位置，而且业主提出了不影响正常生产的前提下开展矿井改扩建工程。因此只有更换原有的2台主变压器，但更换主变压器的造价较高，矿井建成后仅投产了2、3年时间，造成固定资产的投资浪费较大，由此引发了我对大型矿井设计中矿井主变压器的选择、布置形式、及未来发展预留等方面的几点思考:
针对大型矿井的建设项目，如果说要在不影响矿井正常生产的前提下开展矿井主变电所的增容改扩建工程，我认为大型矿井设计中初期设计中考虑布置3台矿井主变压器，本期安装2台矿井主变压器并备用配套屏、柜，后期安装3台矿井主变压器的设计思路：
(一)矿井主接线形式为35kV和10kV单母线三段分段接线来进行设计。与矿井设计中考虑安装2台主变压器相比，具有改扩建工程项目开展时，可以基本不影响矿井的正常生产供电。可以采用直接利用备用母线段的主变压器出线间隔对矿井进行增容改造，而且也能做到基本不影响矿井的生产。
这种方式的缺点是：因为矿井35kV变电所的35kV和10kV侧通常采用户内式布置，需要在初期增加35kV和10kV主变压器馈线柜、分段柜、PT柜，这就要求矿井变电所的面积较大，初期投资增加140万元左右。
优点是：矿井原先选择2台主变压器容量只要满足矿井初期正常生产要求即可，矿井初期和后期的供电可靠性都很高，后期改扩建工程中矿井供电环节对矿井生产的影响很小。原煤价格按150元/吨计算，作为大型矿井，每天生产的原煤价格都对50、60万元左右，通常如果说要同时更换2台矿井主变压器的方式开展矿井变电所增容改扩建工程的周期不是在3-5天内能够完成的，这几天矿井创造的价值大于矿井初期投资。因此，矿井的初期投资是合理。
(二)矿井主接线形式为35kV侧采用单母线分段接线，10kV采用单母线三段分段接线来进行设计思路来进行设计。当矿井初期安装的2台矿井主变压器容量较小时，在改扩建工程项目开展时，可利用更换井下工作面设备或利用井下回采工作面搬迁期间矿井负荷较小时，增加1台矿井主变压器，对矿井的正常生产供电影响较小。当矿井初期安装的2台矿井主变压器容量较大，能够满足矿井正常生产一用一热备的要求时，在改扩建工程项目开展时，可以直接利用备用母线段的主变压器出线间隔对矿井进行增容改造，而且也能做到基本不影响矿井的生产。
这种方式的缺点是：因为矿井35kV变电所的35kV和10kV侧通常采用户内式布置，需要在初期增加35kV和10kV主变压器馈线柜，且主变压器初期投资较大，这就要求矿井变电所的面积较大，初期高压配电柜投资增加80万元左右。优点是后期改扩建工程中矿井供电环节对矿井生产的影响很小。作为大型矿井，原煤价格按150元/吨计算，每天生产的原煤价格都对50、60万元左右，通常矿井变电所增容改扩建工程的周期不是在3-5天内能够完成的，这几天矿井创造的价值大于矿井初期投资。因此，矿井的初期投资是合理。
矿井变电所的主变压器采用户外式布置。这样也便于后期主变压器的外形尺寸变化较大，变压器油量变化后可能引起安全净距等变化时开展改扩建工程。现在新疆矿井设计中，矿井主变压器通常采用户外式布置，在此不再细述。
通过对上述的设计中矿井主变压器的选择与布置形式的分析认为：矿井初期选择2台主变压器，预留1台变压器的安装位置及配套高压柜，1台主变压器能够满足设计达产后正常生产的最大用电负荷要求时，矿井初期生产中采用2台主变压器一用一热备的方式运行，矿井主变压器的运行费用较低，后期改扩建时可减小对改扩建期间的生产影响，同时投资也较小。如果说矿井的工业场地位置较小时，无法满足本期安装2台变压器，后期安装三台变压器的设计思路时，也可选择分步更换2台矿井变压器，以满足业主提出不影响矿井正常生产的前提下开展矿井改扩建工程的要求。