煤矿供电初步设计

1　供电初步设计主要内容
现代化企业的动力是电力, 要使企业正常生产,首先要满足企业对供电的基本要求: 供电安全、可靠、经济与技术合理。对新上项目或扩建项目的企业, 都必须做初步设计, 其中供电初步设计是必不可少的一项。供电初步设计主要包括以下内容:
1) 供电电源: 地区电网现状及规划情况, 选定的电源及与电业部门达成的协议和协商情况, 必要时附上地区电网系统图或供电位置图。
2) 电力负荷: 设备总台数、总容量; 设备工作台数、工作容量; 有功功率、无功功率、功率因数; 补偿用电容器容量; 补偿后有功功率、无功功率、功率因数及产品单耗。另外, 还要附电力负荷统计表和变压器选择表。
3) 送电线路及变电所。
a ) 送电线路技术特征(气象条件、导线型号及杆型)。
b ) 企业供电系统的技术特征(电压等级、回路数、连接方式等) 及供电方案选择, 电压等级要根据企业电力负荷、供电距离及供电协议确定。目前送电线路电压多为35 kV 或10 kV。
c) 变电所位置及主接线方式、主变压器选型及布置、所用电源及操作电源。
d) 短路电流的计算及主要电气设备的选择。要计算短路电流及最大短路容量, 首先要知道电源侧上一级变电所母线上的最大短路容量。

e) 车间配电和企业建筑及工业广场照明。
4) 供电安全及节能措施。
下面以大平煤矿为例, 介绍供电初步设计说明书。
2　供电初步设计过程
1) 供电电源。本矿主供电源引自襄垣110 kV变电站35 kV 母线段, 导线型号为L GJ—95, 距离8km; 备用电源引自常隆110 kV 变电站35 kV 母线段, 导线型号为L GJ—95, 距离10 km。两回线路分列运行, 一回工作, 一回(带电) 备用。当一回线路故障时, 另一回仍能保证全矿井负荷用电。两回电源线路均采用门型砼杆架空引来。
电压等级: 矿井地面为35 kV ö1 0 kV ö380 Vö220 V; 井下为10 kV ö1140 V ö660 V ö127 V。
2) 电气设备指标及负荷计算。
矿井达产时用电设备总台数: 147 台
用电设备工作台数: 129 台
设备安装容量为: 6705. 8 kW
设备工作容量: 5724 kW
计算有功功率: 3893. 1 kW
计算无功功率: 3915. 2 kV ar
自然功率因数: 0. 70
无功功率补偿: 2400 kV ar
补偿后无功功率: 1515. 2 kV ar
补偿后功率因数: 0. 93
补偿后视在功率: 4718 kVA

矿井年耗电量: 1. 4×107 kW ·h
矿井吨煤耗电量: 16 kW ·h
3) 送变电。本矿为斜井开拓, 用电负荷集中,一、二类负荷居多, 因此, 本次设计在工业场地新建一座35 kV 变电所。为确保矿井供电可靠性, 35kV、10 kV 及0. 38 kV 系统均采用单母线分段接线方式, 所内35 kV、10 kV 高压配电装置及0. 38 kV低压侧配电装置均为室内布置。主变压器选用S9- 5000ö35 35ö10 kV 变压器两台, 容量为5000 kVA , 电压为35±2. 5 % ö10 kV , 联接组标号为Yö△- 11。正常情况下主变压器一台工作, 一台备用, 负荷率76 % , 负荷保证率100 %。10 kV 侧设两台S9 - 800ö10 10ö 0. 4 kV 变压器, 一用一备, 负荷率72 % , 负荷保证率100 % , 供地面低压负荷用电, 当一台故障停用时, 另一台保证全部所供负荷用电。
35 kV 配电装置选用GBC- 35 A (F) 型“五防”开关设备, 10 kV 配电装置选用GG- 1A (F) Z 型户内交流金属固定式开关柜, 0. 38 kV 配电装置选用PGL - 1 型低压配电柜。
变电所内设有防止直接雷击及雷电波侵入的保护设施。直接雷击保护采用30 m 高避雷针3 支, 在变电所的35 kV 及10 kV 母线上装设阀型避雷器,以防止雷电波侵入对电气设备的破坏。每台真空断路器均配用TBP 型过电压保护器, 以防止内部过电压对电气设备的损坏。
在变电所内设有以水平接地极为主的环形接地网, 接地网外缘闭合, 内敷水平均压带, 其接地电阻不大于1 8。10 kV 系统选检接地保护装置, 在10 kV 馈出线上安装零序电流互感器, 构成单相接地保护, 单相接地保护动作于信号。在10 kV 侧设集中无功补偿, 选用高压无功动态补偿装置(补偿2400 kV ar) 2 套, 为三角接线, 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。该变电所担负矿井工业场地地面及井下等负荷的用电。
4) 地面供电。矿井地面高压10 kV 级配电系统采用放射式, 低压配电系统采用TN - C- S 系统, 动力照明合一, 以树干式和放射式为主, 个别距供电点远, 彼此相近、容量较小的用电设备采用链式配电。工业场地内10 kV 级高压负荷有主井胶带机、副斜井提升机, 均为双电源供电, 供电电缆分别引自35kV 变电所10 kV 不同母线段, 一回工作, 一回备用。主扇风机设风机房变电所, 两回10 kV 电源分别引自35 kV 变电所10 kV 不同母线段, 导线型号为L GJ- 50, 1. 5 km。该所高压侧采用线路变压器组装置,设两台S9- 500ö10 10ö 0. 4 kV 变压器, 0. 4 kV 侧设GGD1 低压配电柜, 室内单列布置。地面35 kV 变电所以380 V 向主井井口房、副井井口房、地面生产系统等处双回路供电; 以一回路向机修车间、坑木加工房等供电。灯房设KS—8 矿灯510 盏, KTSB—102 充电架6 架。
地面动照网采用动力照明混合架空敷设。地面照明电源取自就近动照网, 灯端电压220V。地面工业场地及主要道路设固定照明, 照明器选用200W弯灯, 地面主要厂房及民用建筑内照明选用白炽灯或荧光灯。
5) 井下供电。根据本矿井下开拓布置及负荷情况, 确定井下采用10 kV 供电。在副斜井井底车场附近设一座主变电所, 其电源从地面35 kV 变电所10 kV 不同母线段引出, 经副斜井直接下井供电。下井电缆选用M YJV 22- 6ö103×120 mm 2, 双回路1350 m。井下主变电所装有KBSG- 800ö10 10ö 0. 69 kV 型变压器一台、KBSG- 315ö1 0 10ö 0. 69 kV 型变压器两台、KBSG- 160ö10 10ö 0. 69 kV 型变压器一台。井下主变电所设BGP43 - 10 矿用高压真空隔爆配电装置12 台, KBZ矿用隔爆型真空馈电开关(带选择性漏电保护)。三台主水泵高压10 kV 供电, 主水泵的控制设在主变电所内, 泵房内只设停止按钮。井下40 kW 及以上的电动机控制设备, 采用真空磁力起动器。综采工作面、综掘工作面采用矿用隔爆型移动变电站供电。综采工作面的采煤机、可弯曲刮板运输机设备供电电压为1140V , 其余均为660 V。综掘工作面的设备除电钻供电电压为127 V , 其余设备供电电压均为660 V。掘进头局扇供电实行“三专两闭锁”。井下40 kW 及以上的电动机控制设备均采用真空接触器。
至移动变电站的电缆采用M YPJ - 6ö10 矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆; 采煤机、掘进机采用MCP- 0. 66ö 1. 14 型屏蔽橡套软电缆供电; 固定敷设的低压电缆采用MVV 22- 0. 6ö1 (1. 8ö3) 矿用铠
装阻燃电力电缆; 非固定敷设低压电缆采用M YP- 0. 38ö 0. 66 型矿用移动橡套屏蔽软电缆供电; 电钻采用M ZP - 0. 3ö 0. 5 型电钻电缆供电; 井下照明采用M YQ - 0. 3ö 0. 5 型矿用移动轻型橡套软电缆
供电。
井下供电网络为中性点不接地系统。由地面变电所至井下主变电所的电缆线路上, 均设有零序电流互感器和相应的漏电保护装置; 井下主变电所的高压出线回路上, 装有高压漏电保护装置; 至移动变电站的10 kV 线路设有漏电和绝缘检测, 由M YPJ -6ö10 矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆, 通过BGP43- 10 矿用隔爆型高压真空配电装置内的检漏保护和绝缘监视保护装置实现。井下低压馈电线路上, 均装设有选择性的检漏保护装置。由上述装置对井下电网的绝缘状况进行连续监测, 当电缆线路发生故障时, 可及时切断电源, 以保证矿井安全生产。
在井底水泵房的主、副水仓中各设一处主接地极, 各机电峒室、配电点及接线盒均设有局部接地极。所有电气设备的保护接地装置(包括电缆的铠装、接地芯线等) 和局部接地装置, 均同主接地极相连接, 以形成总接地网, 其接地电阻不大于2 8。在各机电峒室、井底车场、运输大巷、运输顺槽等处均设有固定照明装置, 照明灯具采用EXJ - 18ö27、127 V 18W 矿用隔爆型节能荧光灯; 采煤工作面采用KBY- 62 型自移支架隔爆型荧光灯照明。为保证井下照明安全, 选用保护齐全的ZXZ8 型矿用隔爆照明变压器综合保护装置供给127 V 照明电源。
6) 节能措施。
a) 电耗指标分析。矿井主要设备电耗指标: 主斜井皮带提升: 0. 89 kW ·höt; 副斜井绞车提升:0. 82 kW ·höt; 主扇风机: 2. 13 kW ·höt; 井下主排水泵: 3. 35 kW ·hö t。占总电耗45 %。矿井除主要设备电耗指标: 8. 81 kW ·hö t。占总电耗55 %。
b) 节电措施。为了合理利用能源, 降低能源消耗, 提高经济效益, 设计采用了下列节能措施: 提高电压等级。地面设10 kV 变电所, 采用10 kV 直接下井供电, 井下设主变电所, 综采工作面采用矿用隔爆
型移动变电站供电, 从而降低电网的电能损耗, 同时提高了供电质量; 提高了功率因数。把全矿的功率因数由0. 70 提高到0. 93, 降低了回路电流, 提高了变压器的有功输出, 减少了线路和设备的电能损耗。选用节能产品和采用节能措施。矿井主要电气设备(如变压器、风机、水泵等) 均选用低耗节能产品, 井下照明灯具选用节能灯具, 地面动照网道路照明控制, 在地面变电所选用光电控制器集中控制。初期工作面生产出来的煤炭, 由工作面运输顺槽和胶带输送机直接运出, 系统简单, 占用机电设备少, 安全可靠, 能耗较低。