矿井供电设计

第一章电气第一节供电电源一、地方及矿区电力系统现状山西煤炭运销集团张家湾煤业有限公司井田位于该矿位于大同市南郊区云岗镇白庙村西十里河北岸，行政隶属大同市新荣区上深涧乡管辖。

该煤业有限公司当前供电源实际情况为：于该矿办公楼附近建有一座10kV变电所，其两回供电电源采用10kV 架空线，一回引自吴官屯35kV变电站10kV母线，供电距离9.5km，架空导线选用LGJ-70mm2；另一回引自上深涧35kV变电站10kV母线，供电距离8km，架空导线选用LGJ-70mm2。

变电所安装S9-1000/10/6kV 1000kVA变压器2台，采用一用一备运行方式。

本矿周围电源情况：于本矿东北面大约8km的上深涧乡建有1座35kV变电站，该变电站装有两台6.3MVA主变压器，配有10kV出线间隔，负荷率为40%；于本矿正东大约9.5km的吴官屯建有1座35kV变电站，该变电站装有两台6.3MVA主变压器，配有10kV出线间隔，负荷率为40%；综上周围电源情况分析，矿井电源可靠，供电质量有保证；完全能够满足本矿生产生活供电的需要。

二、矿井供电电源该矿现有10kV变电所设施已不满足本矿供电要求，考虑本矿的用电负荷大小、线路长度、允许电压损失等条件并结合矿井负荷地理分布和矿井周围电源情况，根据电力系统规划，本设计对该矿10kV变电所进行升级改造。

该变电站两回电源分别为：其两回供电电源仍采用10kV架空线，一回引自吴官屯35kV变电站10kV母线，供电距离9.5km，架空导线改用LGJ-185mm2；另一回引自上深涧35kV变电站10kV母线，供电距离8km，架空导线改用LGJ-185mm2。

两回电源一回工作，另一回带电备用，完全能够满足本矿在供电安全性、可靠性、供电容量等方面的要求，矿井两回电源线路均为专线，严禁装设负荷定量器。

地区电力系统地理接线示意图见图11-1-1。

第二节电力负荷本矿设备在矿井最大涌水时，经负荷统计计算电力负荷为：矿井用电设备总台数： 149台矿井用电设备工作台数： 118台矿井用电设备总容量： 4216.8kW矿井用电设备工作容量： 3462.75kW补偿前矿井计算有功功率： 2438.31kW补偿前矿井计算无功功率： 2223.33kVar补偿前矿井计算视在容量： 3299.79kVA补偿前矿井自然功率因数： 0.7010kV母线补偿用电容器容量： 1500kVar补偿后折算至10kV侧计算有功功率： 2438.31kW补偿后折算至10kV侧计算无功功率： 723.33kVar补偿后折算至10kV侧计算视在容量： 2543.34kVA补偿后矿井功率因数： 0.96全矿年耗电量： 755×104 kWh吨煤电耗： 25.17kWh具体电力负荷统计见表11-2-1。

变压器选择见表11-2-2。

负荷统计表表 11-2-1变压器选择表表11-2-2第三节 送变电一、矿井供电系统技术特征矿井的两回10kV 电源为：一回引自吴官屯35kV 变电站10kV 母线，供电距离9.5km ；另一回引自上深涧35kV 变电站10kV 母线，供电距离8km 。

根据负荷计算，计算工作电流为134A （10kV ），21499.0134mm J I S ec ca ec ===，其现有一回引自吴官屯35kV 变电站10kV母线，供电距离9.5km ，架空导线改用LGJ-70mm 2；另一回引自上深涧35kV 变电站10kV 母线，供电距离8km ，架空导线改用LGJ-70mm 2。

两回电源线路均不能够满足要求。

电源线路截面选择：为能满足有关规程、规范的要求,上级变电站至矿井10kV 变电所的压降小于5%；结合该矿实际地形、已有供电设施和架空线路路径情况。

本设计综合上述情况，因两回电源线路供电距离相同，确定两回电源线路截面选用LGJ-185mm 2。

压降校核计算：现以一回引自吴官屯35kV 变电站的10kV 线路校验：本矿最大有功功率为2438kW,I j 为134A ，输电距离约8km ，导线型号为LGJ-185mm 2，供电至矿井10kV 变电所段电压降计算如下：吴官屯35kV 变电站至矿井10kV 变电所ΔU%=2.438x8x0.247%=4.82%；即从上级两35kV 变电站至矿井10kV 变电所压降ΔU ＜5%，两回电源线路截面选型满足供电要求。

两回电源线路一回运行，另一回带电备用。

本线路地处山西省大同地区，气象条件为山西省Ⅱ级气象区，10kV 线路采用钢筋混凝土矸架设。

电压等级：矿井地面为10kV 、6kV 、660V 、380V 、220V ；井下电压为6kV 、1140V （综采工作面）、660V ；照明、电钻电压为127V 。

二、送电线路技术特征本区为大陆性干旱气候，为雁北高寒地带，气候寒冷干燥。

现将大同气象台1996～2006年气象资料分述如下：1、气温：一般较低，以年温差大为特点，年平均气温为6．8～8.8°C，年极端最高气温37.2°C，年极端最低气温-26.5℃，季温和昼夜温差显著。

2、降水量：历年降水量280.8～43 1.5mm，降雨多集中在7、8、9三个月，约占全年降水的75～80％。

3、蒸发量：历年年蒸发量l 885.1～2386.3mm，其中5～7月蒸发量最多，约占全年蒸发量的50～60％。

4、风：大同地区一向以风沙多而著称，西北风几乎贯穿全年，每年有风时间占全年总时间的70％，多集中于冬春季节，年平均风速为3.2m／s，最大可达17m／s。

5、湿度：历年平均相对湿度为53％，最大相对湿度l00％，最小相对湿度为0。

6、冻土：历年冻土月份为ll月至第二年4月。

最大冻土深度l610mm。

7、霜冻期：历年年霜冻期为177-218天，一般为每年的9月至翌年的4月。

8、年结冰期：历年年结冻期为177-209天，一般为每年的10月至翌年的4月。

9、积雪厚度：2009年积雪厚度超过９cm，最大积雪厚度为26 cm。

本地区位于山西地震带的北部边缘，地震活动较强，频率较高，历史最大震级6.5级，根据中华人民共和国国家标准GB18306—2001《中国地震动参数区划图》划分本区的地震动峰值加速度和卓越周期分别为0.15g和0.35ｓ，大同地区按7度地震烈度设防。

本线路有多处路段海拔高程均超过1200m，线路的设计和施工，应按照山西省规划的电力线路设计气象区进行设计和施工。

三、地面变电所位置选择、主接线方式1、地面变电所位置选择矿井10kV变电所的选址按尽可能接近负荷中心，有较宽的线路走廊、布置方便，设备运输方便的原则设置。

根据矿井地理地形、工业场地已有建筑等实际情况及生产规划，遵循节约，在满足供电安全、可靠、优质的前提下，尽量利用原有。

矿井已有10kV变电所基本负荷要求，该变电所设于工业场地和办公福利区中间，占地面积接近25m×30m。

具体位置见矿井工业场地总平面布置图。

2、电气主接线方式现有矿井10kV变电所为一层建筑，站内10kV、6kV、380V均采用单母线分段接线方式。

变电所内分为七个区域：10kV配电装置、6kV配电装置、低压配电室、控制及值班室、10/6kV主变压器、6/0.4kV主变压器、无功补偿电容器。

其中高压主变压器为室外布置；10kV系统两回进线、两回出线；6kV系统两回进线、十四回出线。

3、主变压器选择及布置矿井10kV变电所内10/6kV主变现矿已有S9-1000/10/6kV 1000kVA变压器1台，根据电力负荷统计计算，该变压器不能满足该矿生产生活需要。

考虑后期发展需要结合矿井已有供电设施，本设计选用2台S11-3150/10/6kV 3150kVA变压器替换S 9-1000/10/6kV 1000kVA变压器，两台S11-3150/10/6kV 3150kVA均室外布置，连接组标号为Y,d-11。

采用一用一备运行，其负荷率为81%，保证率为100%。

低压变压器设有S11-1600/6 6/0.4kV 1600kVA变压器两台，采用室内布置，连接组标号为Y,yn-0，单台运行负荷率为71%，保证率为100%。

矿井10kV变电所设1台铅酸免维护直流屏，作为变电所内的动力及操作电源。

4、二次系统及所用电源系统二次系统采用目前成熟的变电站微机综合自动化系统，硬件配置应模块化、标准化，容易维护、更换。

该系统可与矿井综合信息化系统连接，实现矿井综合自动化。

在矿井10kV变电所内10kV及6kV配电装置采用220V直流操作。

由免维护铅酸蓄电池电源屏同时向控制及保护回路供电。

选用的1套微机控制免维修免维护铅酸蓄电池直流电源屏成套装置，容量为100A·h。

矿井的无功补偿，在矿井10kV变电所内的6kV侧采用MSVC磁控动态无功补偿装置进行无功功率集中补偿；根据有功、无功功率的统计计算，本矿电容补偿总量为1500kvar，保证功率因数为0.97以上；设有电流速断保护、定时限电流速断保护、开口三角电压保护、过电压保护、低电压保护及单个电容器的熔丝保护。

5、过电压保护及接地矿井10kV架空进线终端杆装设阀型避雷器、所内10kV、10kV母线上装设氧化锌避雷器以防止雷电侵入损坏设备，为防止操作过电压对电器设备的损坏，每台真空断路器均配用过电压保护器。

各电气设备的正常不带电的金属外壳，铠装电缆的金属外皮等均通过专用接地线，按规程、规范可靠接地。

四、短路电流计算由于电力部门不对外提供该矿两个上级电源系统10kV母线的短路参数及两回架空电源线路的准确数据，由已知吴官屯变电站主变为（6.3+6.3MVA），考虑其两台主变二次侧并联运行，据此对该矿供电系统最大运行方式进行粗略的短路电流计算，详细准确的短路电流,施工时应有相关部门进行计算。

矿井10kV变电所10kV及6kV母线均采用单母线分段接线形式，因此引自吴官屯变电站的10kV线路单独运行时为该矿最大运行方式，即当吴官屯35kV变电站处于最大运行方式下运行时，亦为本矿10kV变电所的最大运行方式。

本矿在按照设计移交生产时（随着井下回采、掘进工作面的推进，设备搬迁后井下6kV网络随之发生变动，其处短路电流也要随之发生变化），各级母线短路电流计算结果如下：基准容量为100MVA时，短路电流计算系统图见图11-3-1，最大运行方式下的系统的短路电流计算等值线路图见图11-3-2。

最大运行方式下短路电流计算结果一览表见表11-3-1, 主要电气设备选择见表11-3-2。

最大运行方式下短路电流计算结果一览表表11-3-1注：IIsh (KA)=1.52I*d(KA)、Iish(KA)=2.55*Id(KA)1、主要电气设备选择设备选择表表11-3-2KYN28A-12型铠装移开式交流金属封闭开关设备主要技术特征PBG-6 型矿用隔爆型高压真空智能型配电装置主要技术特征根据以上供配电主要技术特征和计算的短路电流，经验算，矿井10kV 变电所、井下中央6kV 变电所、回采工作面及其顺槽移动变电站等高压变配电设备，其内配置的高压电气元件，其额定电流、遮断电流均满足设计要求，同时满足短路时动、热稳定要求。