礦井供電設(shè)備能力核驗(yàn)研究

王秉智(山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院(集團(tuán))有限公司， 山西 太原 030045)

1 前言

某礦井工業(yè)場(chǎng)地現(xiàn)有110/35/10kV變電站一座，安裝SSZ11- 40000/110，110kV/35kV/10kV，40 000kVA型有載調(diào)壓電力變壓器2臺(tái),1用1備。該變電站內(nèi)110kV側(cè)、35kV和10kV側(cè)均采用單母線分段主接線方式，兩段10kV母線上分別安裝一組無(wú)功補(bǔ)償裝置，正常運(yùn)行均可采用分列運(yùn)行或一用一備方式。地面設(shè)備用電電壓等級(jí)為110kV、35kV、10kV、660V、380/220V。

該110kV變電站還承擔(dān)另外兩座礦井與選煤廠的供電任務(wù)，礦井計(jì)算有功功率分別為5 971kW、6 340kW，選煤廠計(jì)算有功功率為2 000kW。

根據(jù)地面負(fù)荷分布及負(fù)荷性質(zhì)，在該礦井地面工業(yè)場(chǎng)地設(shè)有一座主井10/0.4kV變電所、一座副井10/0.4kV變電所以及主通風(fēng)機(jī)房配電室、空壓機(jī)房配電室等。10kV供電電源引自礦井地面110kV變電站10kV配電室。其中主斜井膠帶機(jī)、空壓機(jī)、主通風(fēng)機(jī)為10kV高壓負(fù)荷，其余為低壓負(fù)荷。一、二類負(fù)荷均為雙電源供電。

井下供電系統(tǒng)電壓等級(jí)10/3.3/1.14/0.66/0.127kV，井下采用10kV線路供電。井下設(shè)中央變電所，從地面110kV變電站10kV不同母線段引兩回MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型高壓電纜沿主斜井敷設(shè)至井下中央變電所，長(zhǎng)度1.55km。井下中央變電所采用放射式向井下中央水泵變電所、綜采工作面、掘進(jìn)工作面、大巷膠帶機(jī)、井底設(shè)備配電點(diǎn)以及采區(qū)變電所等負(fù)荷供電。

采區(qū)變電所兩回10kV電源引自井下中央變電所10kV不同母線段，電纜為MYJV22-8.7/10kV 3×185mm2型礦用高壓鎧裝電纜，長(zhǎng)度2.45km。采區(qū)變電所向掘進(jìn)工作面、采區(qū)大巷膠帶機(jī)等負(fù)荷供電。

掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)采用“三專兩閉鎖” “雙風(fēng)機(jī)”“雙電源”自動(dòng)切換連續(xù)供電方式，利用設(shè)在掘進(jìn)巷道口的礦用移動(dòng)變壓器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作為掘進(jìn)局部通風(fēng)機(jī)的專用電源，利用設(shè)在掘進(jìn)工作面的礦用移動(dòng)變壓器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作為掘進(jìn)局部通風(fēng)機(jī)的備用電源，選取礦用隔爆型風(fēng)機(jī)雙電源組合式開關(guān)，實(shí)現(xiàn)局部通風(fēng)機(jī)主、備互投、自動(dòng)切換，并結(jié)合KJ90NB安全監(jiān)控系統(tǒng)，完成“風(fēng)電、瓦斯電”閉鎖功能。

礦井變壓器總?cè)萘?×40 000kVA，本礦用電設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘?0 470kW，礦井實(shí)際運(yùn)行設(shè)備總負(fù)荷13 191kW。其中，地面設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘?2 150kW，井下設(shè)備裝機(jī)總?cè)萘? 320kW；地面實(shí)際運(yùn)行設(shè)備總負(fù)荷7 165kW，井下實(shí)際運(yùn)行設(shè)備最大負(fù)荷6 026kW。

礦井110kV電源線路、下井電纜的正常運(yùn)行，對(duì)礦井安全生產(chǎn)至關(guān)重要，現(xiàn)對(duì)礦井110kV電源線路、下井電纜進(jìn)行校核。

2 110kV電源線路安全載流量及壓降校核

礦井地面工業(yè)場(chǎng)地110kV變電站，一回路110kV電源引自小京莊110kV變電站110kV母線段，長(zhǎng)度約為11km；另一回路110kV電源引自南京莊220kV變電站110kV出線側(cè)，長(zhǎng)度約22km。導(dǎo)線均選用JL/G1A- 300型。

其中，小京莊110kV變電站為雙回路電源，一回110kV電源引自南京莊220kV變電站110kV母線側(cè)，長(zhǎng)度約11.82km；另一回110kV電源引自右玉220kV變電站110kV母線側(cè)，長(zhǎng)度約23.33km。兩回導(dǎo)線均選用JL/G1A- 300型。該110kV變電站安裝有2臺(tái)容量63 000kVA有載調(diào)壓電力變壓器2臺(tái),1用1備，負(fù)荷率為57%。

2.1 安全載流量校核

全礦110kV計(jì)算電流為[1]

式中：P1——該礦井最大涌水時(shí)的實(shí)際用電負(fù)荷13 191kW；

P2、P3——另外兩座礦井最大涌水時(shí)的實(shí)際用電負(fù)荷分別為5 971kW、6 340kW；

P4——地面選煤廠設(shè)計(jì)用電負(fù)荷約為2 000kW。

計(jì)算得出，全礦110kV電流為160.39A。JL/G/A- 300線Ix1=567A>Ij=160.39A。

通過以上計(jì)算礦井110kV變電站電源線路安全載流量滿足要求。

2.2 線路壓降校核

(1)當(dāng)?shù)V井110kV電源采用引自小京莊110kV變電站110kV母線側(cè)，長(zhǎng)度約為11km。通過取證，小京莊110kV變電站電源線路負(fù)荷為35.91MW。由于小京莊110kV變電站兩回110kV電源線路分別引自南京莊220kV變電站110kV出線側(cè)、右玉220kV變電站110kV出線側(cè)，供電距離分別為11.82km、23.33km，導(dǎo)線均選用JL/G1A- 300型。

因此，小京莊110kV變電站兩回電源線路壓降分別為[2]

ΔU1%=35.91×11.82×0.002 49%≈1.06%

ΔU2%=35.91×23.33×0.002 49%≈2.09%

電源線路負(fù)荷為P1+P2+P3+P4=27.502MW，線路長(zhǎng)度為11km，導(dǎo)線型號(hào)為JL/G1A- 300(LGJ- 300)，則JL/G1A- 300(LGJ- 300)電源線路電壓降為

ΔU3%=27.502×11×0.002 49%≈0.75%

則：ΔUa%=ΔU1%+ΔU3%=1.06%+0.75%=1.81%<5%

ΔUb%=ΔU2%+ΔU3%=2.09%+0.75%=2.84%<5%

通過以上計(jì)算礦井110kV變電站電源線路壓降滿足要求。

(2)當(dāng)110kV電源采用引自220kV南京莊變電站110kV出線側(cè)，長(zhǎng)度約22km。電源線路負(fù)荷為P1+P2+P3+P4=27.502MW，線路長(zhǎng)度為22km，導(dǎo)線型號(hào)為JL/G1A- 300(LGJ- 300)，則JL/G1A- 300(LGJ- 300)線路電壓降為

ΔU%=27.502×22×0.002 49%≈1.51%<5%

通過以上計(jì)算礦井110kV變電站該電源線路壓降滿足要求。

因此，由以上檢驗(yàn)可知礦井兩回110kV電源線路安全載流量及電壓降均符合要求。

3 下井電纜安全載流量及壓降校核

3.1 安全載流量校核

井下最大涌水時(shí)的實(shí)際用電負(fù)荷約為6 026kW。井下計(jì)算負(fù)荷電流為

根據(jù)廠商資料，MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型電纜允許載流量為488A；當(dāng)一回路電纜故障停止送電時(shí)，另一回路電纜的載流量為

IX=488(A)>Ij=434.89A，滿足供電要求。

通過以上計(jì)算下井電纜電源線路安全載流量滿足要求。

3.2 線路壓降校核

MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型電纜單位負(fù)荷矩時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)為0.147%/MW·km，井下MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型電纜所帶負(fù)荷為6.026MW，線路長(zhǎng)1.55km。則該回電纜線路電壓降為

ΔU下%=6.026×1.55×0.147%≈1.37%<5%

以上計(jì)算下井高壓電纜安全載流量及電壓降均符合要求，當(dāng)一回路電纜故障時(shí)，另一回電纜能保證井下全部負(fù)荷用電。

4 結(jié)論

通過對(duì)礦井110kV電源線路、下井電纜進(jìn)行了安全載流量及壓降校核研究，全礦110kV電流為160.39A，線路滿足安全載流量要求。礦井的供電設(shè)備滿足供電需求，保障了礦井的安全生產(chǎn)。