益門煤礦機械化改造的供配電系統(tǒng)設(shè)計方案

李 超

（涼山州益門煤礦，四川 涼山州 615104）

1 礦井概況

涼山州益門煤礦（以下簡稱“益門煤礦”）位于會理縣益門鎮(zhèn)北東3 km，開采深度+2185～+1740 m，核定生產(chǎn)能力60 萬t/a。目前礦井采用“斜井+平硐”綜合開拓方式，布置有+1941 m 主斜井、+1941 m 副斜井、+1941 m 平硐、+2024 m 副平硐、+2024 mC3 副平硐、+2142 m 回風(fēng)平硐6 個井筒。全礦井劃分為3 個開采水平，即+1810 m 水平、+1941 m 水平和+2024 m 水平。

為進一步貫徹落實有關(guān)規(guī)定，響應(yīng)應(yīng)急管理部號召，對該礦進行機械化升級改造。益門煤礦目前的供電系統(tǒng)不能滿足機械化改造后的生產(chǎn)需要，必須對礦井的供配電系統(tǒng)進行改造。

2 礦井供電系統(tǒng)改造設(shè)計方案

礦井機械化改造方案實施后，井下采掘布置發(fā)生變化，采掘設(shè)備發(fā)生變化，故礦井供配電系統(tǒng)需根據(jù)以上變化調(diào)整。

2.1 礦井電力負荷

礦井機械化改造后電力負荷如表1 所示。

表1 礦井電力負荷情況表

2.2 礦井電源線路

根據(jù)本礦井現(xiàn)有的電源條件，以及改造后的礦井電力負荷校驗現(xiàn)有電源線路（按功率因素為0.9考慮）。礦井變電所正常工作時兩回電源線路同時工作，以礦井10 kV 線路為例進行電源線路校驗。

（1）按溫升校驗截面

線路長時工作電流：

環(huán)境溫度為40 ℃時，10 kV，LGJ-95 mm2型架空線載流量為335 A ＞153 A，電源線路滿足要求。

（2）按經(jīng)濟電流密度校驗截面

電源線路截面為95 mm2＜134 mm2，電源線路不滿足要求。

（3）按電壓損失校驗截面

10 kV，LGJ-95 mm2，功率因素為0.9 時，架空線路單位負荷矩為0.524。

益門矸石變電站饋出：

△U1%=2.371 37×0.524×3.8=4.7%＜5% ，電源線路滿足要求。

綜上，改造后礦井電源線路僅經(jīng)濟電流密度不滿足要求。本次為機械化改造設(shè)計，現(xiàn)階段為減少投資，在滿足相關(guān)規(guī)范前提下，調(diào)整變電所供電電源運行方式，可達到要求。

2.3 地面供配電

2.3.1 10/6 kV 變電所

礦井10/6 kV 變電所設(shè)于主井工業(yè)場地內(nèi)，10 kV 采用單母線接線，10 kV 高壓開關(guān)柜設(shè)XGN2-12型戶內(nèi)高壓開關(guān)柜2 臺，其中進出線柜1 臺、PT 柜1 臺，6 kV 母線采用單母線分段接線。6 kV 高壓開關(guān)柜設(shè)XGN2-12 型戶內(nèi)高壓開關(guān)柜18 臺。

礦井10/6 kV 變電所內(nèi)無功補償室設(shè)高壓電容自動補償裝置2 套，補償無功容量1000 kvar。

礦井10/6 kV 變電所設(shè)S11-M-3150/10，3150 kVA 主變壓器1 臺（中性點不接地），電壓比為10/6.3 kV，變壓器運行時負荷率為81%，變壓器保證率為1.2，變壓器采用室外布置。

2.3.2 主斜井變電所

裝機容量為762 kW，工作容量為762 kW，有功功率為491.55 kW，無功功率為448.66 kvar，視在功率為665.52 kVA，功率因數(shù)為0.74。該變電所1 回6 kV 電源采用電纜引自礦井10/6 kV 變電所6 kV Ⅰ母線段。所內(nèi)設(shè)NGGD 型低壓柜6 臺，S11-M-800/6，6/0.4 kV，800 kVA 變壓器1 臺。變電所0.4 kV 母線采用單母線接線。

2.3.3 +1914 m 河邊變電所

裝機容量為860 kW，工作容量為750 kW，有功功率為571.55 kW，無功補償容量為240 kvar，無功補償后無功功率為262.96 kvar，無功補償后，視在功率為629.14 kVA，無功補償后功率因數(shù)為0.91。+1914 m 河邊變電所兩回6 kV 電源線路采用LGJ-50 mm2/0.2 km 架空線，變壓器采用戶外斷路器進行保護。變電所0.4 kV 母線采用單母線分段接線。該變電所為礦井地面空氣壓縮機、主斜井帶式輸送機、副斜井提升絞車、監(jiān)控室、室外照明等提供供電電源。變壓器運行時的負荷率79%，變壓器保證率為1.2。

2.4 井下供配電

2.4.1 下井電壓及電源

井下供電利用現(xiàn)有6 kV 電壓供電系統(tǒng)，礦井機械化改造后供配電系統(tǒng)井下電力負荷：

（1）+2024 m 變電所（+1941 m 變電所），裝機容量為1 946.3 kW，工作容量為1 701.3 kW，有功功率為1 182.95 kW，無功功率為1 069.33 kvar，視在功率為1 594.63 kVA，功率因數(shù)為0.74。電源電纜引自地面+2024 m 變電所6 kV Ⅱ母線段，電源電纜校驗如下：

① 按溫升校驗截面線路長時工作電流：

電源線路為MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，環(huán)境溫度為35 ℃時，載流量為194 A ＞154 A，線路滿足要求。

② 按經(jīng)濟電流密度校驗截面

電源線路截面為50 mm2＜69 mm2，線路不滿足要求。

③ 按電壓損失校驗截面

6 kV，MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，功率因數(shù)為0.74 時線路單位負荷矩為1.648。電源線路電壓降△U1%：

△U1%=1.182 95×1.648×1.8=3.5%

△U1%=3.5%＜5%，線路滿足要求。

（2）+1810 m 變電所，裝機容量為504 kW，工作容量為372 kW，有功功率為278.35 kW，無功功率為246.63 kvar，視在功率為371.89 kVA，功率因數(shù)為0.75。電源電纜引自地面10/6 kV 變電所6 kV 不同母線段。

① 按溫升校驗截面

線路長時工作電流：

電源線路為MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，環(huán)境溫度為35 ℃時，載流量為194 A ＞36 A，線路滿足要求。

② 按經(jīng)濟電流密度校驗截面

電源線路截面為50 mm2＞16 mm2，線路滿足要求。

③ 按電壓損失校驗截面

6 kV，MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，功率因數(shù)為0.75 時線路單位負荷矩為1.451。電源線路電壓降△U1%：

△U1%=0.278 35×1.451×0.6=0.3%

△U1%=0.3%＜5%，線路滿足要求。

經(jīng)過驗算，改造后礦井至+2024 m變電所（+1941 m 變電所）電源電纜除經(jīng)濟電流密度不滿足要求外，其余如溫升（載流量）、電壓損失均滿足要求。現(xiàn)階段為減少礦井投資，從變電所供電電源運行方式上調(diào)整，可以達到要求。礦井+2024 m 變電所（+1941 m 變電所）正常工作時兩回電源線路采用分列運行方式；故障時一回線路運行，另一回線路檢修。至+1810 m 變電所電源電纜均滿足益門煤礦機械化改造后的供配電需求。

2.4.2 井下變電所設(shè)備選型及接線系統(tǒng)

益門煤礦井下供電電壓分別為6 kV、660 V、127 V。井下共設(shè)3 處變電所，分別為+1810 m 中央變電所、+1941 m 中央變電所、+2024 m 中央變電所。

（1）+1810 m 中央變電所內(nèi)設(shè)BGP9L/6G 型礦用隔爆型高壓真空配電裝置共7 臺，630 kV·A 型礦用隔爆型干式移動變電站2 臺。該變電所主要為水泵房排水泵、主石門、+1815 m 運輸巷帶式輸送機、硐室及大巷照明等。單臺變壓器保證系數(shù)為1.6，工作時負荷率為59%。（2）+1941 m 變電所未發(fā)生變化。（3）+2024 m 中央變電所內(nèi)設(shè)BGP9L/6G 型礦用隔爆型高壓真空配電裝置共8 臺，KBSG-800/6，6/0.69 kV，800 kVA 型礦用隔爆型干式變壓器1 臺。變電所6 kV 母線采用單母線分段接線，0.69 kV 母線采用單母線接線。1 臺KBSG-800/6，6/0.69 kV，800 kVA 型礦用隔爆型干式變壓器，為+2010 m 運輸巷掘進工作面?zhèn)溆镁植客L(fēng)機、裝載機、探水鉆、泥漿泵等，+2024 m 運輸巷掘進工作面?zhèn)溆镁植客L(fēng)機、裝載機、探水鉆、泥漿泵等，2037 工作面及運輸巷刮板輸送機、乳化液泵，材料斜巷雙速絞車，室內(nèi)外照明等提供供電電源，變壓器工作時負荷率為38%，變壓器保證系數(shù)2.6。1 臺KBSG-200/6 型礦用隔爆型干式變壓器為+2010 m 運輸巷掘進工作面、+2024 m 運輸巷掘進工作面工作局部通風(fēng)機提供一回路專用電源，變壓器工作時負荷率為13%，變壓器保證系數(shù)7.6。

3 結(jié)論

礦井采用雙回路雙電源供電，一回路接自35/10 kV 益門矸石變電所的10 kV 母線，另一回路接自35/10 kV 益門變電所的10 kV 母線。礦井地面主變電所采用單母線分段方式運行。本次為機械化改造供配電設(shè)計滿足相關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求。