煤矿供电设计参考

某煤矿（整合0.15Mt/a）供电设计（仅供参考）第一节供电电源一、供电电源某煤矿矿井双回路电源现已形成，其中：一回路电源由1#变电所10kV直接引入，LGJ-70型导线，距离矿区7公里；另一回路电源由2#变电所10kV直接引入，LGJ-120型导线，距离矿区20公里。

第二节电力负荷计算经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1079.64kW，设备工作容量696.34kW，计算负荷为：有功功率：513.24 kW无功功率：425.94 kVar自然功率因数COSΦ＝0.77视在功率：666.96 kVA考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后：全矿井用电负荷有功功率：461.92 kW无功功率：383.35 kVar功率因数COSΦ＝0.77视在功率：600.27 kVA矿井年耗电量约243.89万kW·h，吨煤电耗约16.26kW·h/t。

负荷统计见表1。

第三节送变电一、矿井供电方案根据《煤矿安全规程》要求，矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。

根据本矿井现有的电源条件，设计在本矿井工业场地内建10kV变电所。

两回10kV电源分别引自10kV 1#变电所和2#变电所。

二、10kV供电线路设计对线路导线截面，按温升、经济电流密度、线路压降等校验计算如下：1、根据经济电流密度计算截面积导线通过的最大电流：（两回10kV线路，当一回故障检修时，另一回10kV线路向本矿供电时，导线通过的电流最大）I j＝P／（3UcosΦ）＝513.24／（1.732×10×0.77）＝38.5A导线经济截面：S＝I j／J＝38.5／0.9＝42.8mm2（J为经济电流密度）通过计算，实际选用的钢芯铝绞线截面满足要求。

2、按电压降校验由10kV1#变电所和2#变电所向本矿工业场地10kV变电所供电的两回10kV线路供电距离分别为7km和20km，正常情况下两回线路同时运行，当两回10kV线路中一回线路事故检修时，由另外一回10kV线路向本矿供电。

按正常情况及事故情况对两回电源线路分别做电压降校验如下：1）正常情况下两回10kV线路同时运行，线路电压损失：⑴1#变电所10kV供电线路电压损失：ΔU％＝Δu％PL／2＝0.745×0.51324×7／2＝1.34％。

线路能满足矿井供电。

⑵2#变电所10kV供电线路电压损失：ΔU％＝Δu％PL／2＝0.555×0.51324×20／2＝2.85％。

线路能满足矿井供电。

2）事故情况下单回10kV供电线路电压损失：⑴1#变电所10kV供电线路电压损失：ΔU％＝Δu％PL＝0.745×0.51324×7＝2.68％。

线路能满足矿井供电。

⑵2#变电所10kV供电线路电压损失：ΔU％＝Δu％PL＝0.555×0.56408×20＝5.7％。

线路能满足矿井供电。

3、长期允许载流容量校核LGJ-70和LGJ-120导线长期运行情况下的允许载流量分别为275A、380A，大于通过的最大电流38.5A，满足要求。

4、结论：1#变电所和2#变电所至本矿工业场地10kV变电所的10kV导线，能够满足矿井用电需求。

三、矿井变电所1、变电所位置选择根据矿井开采方案设计，矿井工业场地10kV变电所位置距离主斜井口大约150m、距离副斜井口大约110m。

2、主要设备选型10kV高压开关柜选用GG—1A（F）型固定式高压开关柜11台；0.4kV 低压开关柜选用GCS低压抽出式开关柜5台。

第四节地面供配电一、地面高压配电矿井工业场地10kV变电所共引出5回10kV馈出线，其中井下动力变压器2回、井下局部通风机专用变压器1回，地面动力变压器2回。

二、地面低压配电变电所设两台动力变压器向工业场地内主要通风机、压风机、瓦斯抽放站、地面生产系统、机修等低压负荷供电，经统计，该片区低压计算负荷如下（有功、无功乘0.9同时系数）：有功功率：185.38 kW无功功率：137.03 kVar功率因素COSΦ＝0.8视在功率：230.5 kVA选S11-315/10（10/0.4）变压器两台，变压器同时运行。

当一台检修时，另一台能担负全部负荷用电。

变压器负荷率0.73，保证系数1.37，变电所380V母线采用单母线分段，低压配电柜选用GCS低压配电柜。

第五节井下供配电一、井下低压配电1、井下动力：变电所设两台动力变压器向主斜井皮带机、副斜井绞车、井下中央水泵房、采煤工作面、掘进工作面（不包括局部通风机）等低压负荷供电，经统计，负荷如下（有功、无功乘0.9同时系数）：有功功率：276.53 kW无功功率：246.31 kVar功率因素COSΦ＝0.75视在功率：370.32 kVA选KBSG-315/10（10/1.2/0.69）变压器2台，变压器负荷率0.6，保证系数1.6。

2、井下局部通风机：变电所设1台变压器专向井下局部通风机供电，经统计，负荷如下：有功功率：20.9 kW无功功率：18.6 kVar功率因素COSΦ＝0.75视在功率：27.98 kVA选KBSG-50/10（10/0.69）变压器1台，变压器负荷率0.6，保证系数1.8。

供电系统见图1。

一、井下低压电缆选择验算1、主排水泵线路供电距离750m，总负荷110kW，单台有功55kW。

由于干线电缆线路较长，电流大，电压损失是主要矛盾，所以干线电缆截面按电压损失计算。

下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V。

向主排水泵供电的变压器选用KBSG－500/10型变压器Ud＝4%。

向水泵供电的支线电缆初选：MVV 3×35＋1×16，100m，支线电缆电压损失为ΔUZ ＝KfPeLx×103／(UeγAzηe)＝1×55×100×103／(660×45×35×0.9) ＝6（V）式中：Pe-单台水泵功率，kw；Lx－线路距离，m；γ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm2)；Az-初选电缆截面，mm2；ηe－功率因数，取0.9；Kf—该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。

变压器电压损失按下式计算ΔUT ＝ΔUT%·Ue／100ΔUT %＝β(URcosφ＋Uxsinφ)＝0.81×(5426.0500103500484.050010350022⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯-+⨯⨯) ＝2.21%ΔUT＝2.21×660／100＝14.6V 式中β—变压器负荷系数；UR 、Ux—变压器在额定负荷时变压器中的电阻、电抗压降百分数；cosφ、sinφ—变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值，取cosφ＝0.84；Ue—电网额定电压。

干线电缆允许电压损失为ΔUgy ＝63－ΔUT－ΔUZ＝63－14.6－6＝42.4（V）干线电缆截面为A gy ＝K f ∑P e L gx ×103／(U e γΔU gy ηpj )＝0.6×110×750×103／(660×45×42.4×0.9)＝43.7mm 2式中：加权平均效率取0.9。

为保障供电安全，考虑线路的机械强度，干线电缆初选MVV-3×50＋1×16型煤矿用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。

该干线计算电流I j ＝111/（3×0.66×0.80）＝121.37A许用载流量144A>121.37A 。

考虑满足短路负荷要求，干线电缆选用MVV-3×70＋1×25型煤矿用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。

2）副斜井及掘进设备线路干线供电距离600m ，总负荷88kW ，最大一台负荷单台有功22kW 。

由于干线电缆线路较长，电流大，电压损失是主要矛盾，所以干线电缆截面按电压损失计算。

下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V 。

向副斜井与掘进设备供电的变压器选用KBSG －50/10/0.69型变压器U d =4%。

向局部通风机供电的支线电缆初选：MV-3×25＋1×16--600m ，支线电缆电压损失为ΔU Z ＝e z e e f A U L p k ηγ310⨯X ＝31226001066041.9250.9⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝21.2（V ） 式中：P e -单台功率，22kW ；L x －线路距离，600m ；γ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm 2)；A z -初选电缆截面，mm 2；ηe －电机效率，取0.9；K f —该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。

变压器电压损失按下式计算ΔU T ＝ΔU T %·U e ／100ΔU T %＝β(U R cos φ＋U x sin φ)＝0.56×(4359.0501068049.0501068022⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-+⨯⨯) ＝1.6%ΔU T ＝1.6×660／100＝10.6V式中 β—变压器负荷系数；U R 、U x —变压器在额定负荷时变压器中的电阻、电抗压降百分数；cos φ、sin φ—变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值，取cos φ＝0.9；U e —电网额定电压。

干线电缆允许电压损失为ΔU gy ＝63－ΔU b －ΔU Z ＝63－10.6－21.2＝31.2（V ）干线电缆截面为A gy ＝pj gy e gy e f U U L p k ηγ∆⨯∑310＝9.02.319.4166010600226.03⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝10.2mm 2 式中：加权平均效率取0.9；干线电缆初选MV-3×25＋1×16-600m 。

该干线计算电流I j ＝88/（3×0.66×0.8）＝96.22A选用MVV3×50+1×16矿用铜芯电缆。

其许用载流量144A>96.22A 。

3）1301采面线路干线供电距离850m ，设置到采面运输巷，总负荷114.6kW ，最大一台负荷单台有功40kW 。

由于干线电缆线路较长，电流大，电压损失是主要矛盾，所以干线电缆截面按电压损失计算。

下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V 。

向采区设备供电的变压器选用KBSG －315/10/0.69型变压器U d =4%。

向刮板机供电的支线电缆初选：MV-3×50＋1×16--250m ，支线电缆电压损失为ΔU Z ＝e z e e f A U L p k ηγ310⨯X ＝9.0502.51660103004013⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝7.9（V ）式中：P e -单台功率，kW ；L x －线路距离，m ；γ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm 2)；A z -初选电缆截面，mm 2；ηe －功率因数，取0.9；K f —该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。