供电设计及保护校验

第一节供电电源本矿井位于陕西省神木县，根据陕西省煤炭工业局“陕煤局发[2009]（253）号”文件批准的《神木县地方煤矿供电方案》，排界南煤矿（即盛博煤业有限公司煤矿）双回路10kV电源引自三卜树10kV开闭所，线路长度约为1km。

三卜树10kV开闭所两回电源分别以LGJ-185/4.73km 的10kV线路引自马连塔110kV变电站。

第二节电力负荷一、设备容量矿井设备总容量：7534.8kW矿井工作设备总容量（正常涌水时）：5595.7kW矿井工作设备总容量（最大涌水时）：5650.7kW二、负荷计算1．无功补偿前10kV母线的最大计算负荷有功功率：2776kW无功功率：2112kvar视在功率：3488kVA自然功率因数：0.802．无功补偿后10kV母线的最大计算负荷有功功率：2776kW无功功率（-2×600kvar）：912kvar补偿后功率因数：0.95视在功率：2922kVA3．吨煤电耗矿井全年电耗：1268.4万kW·h矿井吨煤电耗：21.10 kWh/t第三节送变电一、供电系统1．供电系统的技术特征设计在工业场地内新建一座10kV总配电室，两回10kV电源引自三卜树10kV开闭所10kV 不同母线上。

根据现行《煤矿安全规程》的有关规定，矿井的两回电源线路当任一回发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷；矿井的两回电源线路上不得分接任何负荷；矿井电源线上严禁装设负荷定量器。

为减少线路的电压损失和电能损耗，双回电源线路的运行方式按同时运行互为备用设计。

根据矿井负荷统计，任意一回线路带矿井全部负荷正常工作电流为169A，按载流量选择导线面积为95mm2，两回线路同时运行按照经济电流密度选择导线面积为120mm2（J=0.9A/mm2），考虑为矿井电源容量留有余地，两回线路导线选择LGJ-150，线路长度约为1km。

经计算，当一回线路担负矿井全部负荷时最大线路压降为0.96%（从三卜树10kV开闭所算起）。

由于三卜树10kV开闭所两回电源分别以LGJ-185/4.73km的10kV线路引自马连塔110kV变电站，为满足矿井压降要求，三卜树10kV开闭所担负负荷除矿井负荷外其它负荷不应超过280kW，经计算，当一回线路担负矿井全部负荷时最大线路压降为4.47%（从马连塔110kV变电站算起）。

因此供电部分在建设三卜树10kV开闭所和马连塔110kV变电站时应满足矿井负荷及线路压降的要求。

2．输电线路的技术特征设计两回10kV线路分杆架设，线路原则上尽可能接近公路架设，以便于施工和日后维护；进入井田沿矿井大巷所留的保护煤柱架设，既方便线路施工，又使矿井的安全性和可靠性得到了保证，同时还减少了压煤量。

线路采用混凝土杆架设，线路两端均装设避雷器。

本线路设计采用如下气象条件：最高温度+38.9℃（采用+40℃）；最低温度－28.5℃（采用－30℃）；年平均气温+8.5℃（采用+10℃）;最大风速21m/s；覆冰厚度10mm。

3．工业场地10kV总配电室的技术特征（1）总配电室的布置矿井工业场地10kV总配电室布置在工业场地西南侧。

10kV配电装置采用户内布置，设有高压配电室、控制值班室及资料备品库。

无功补偿装置采用户外布置。

矿井工业场地10kV总配电室室外污秽等级按Ⅲ级考虑。

（2）主接线及主要电气设备的选型为保证矿井供电可靠，矿井工业场地10kV总配电室10kV侧均采用单母线分段接线，此接线方式具有可靠性高、接线简单、设备少、投资少、运行操作方便等特点。

10kV开关柜选用KYN28A-12金属铠装移开式高压开关柜，共21面，其中进线柜2台、出线柜13台（含备用2台）、母联柜1台、隔离柜1台、所用变柜2台、PT柜2台。

保护、控制、测量、信号选用变电所微机综合自动化装置。

工业场地10kV总配电室系统图见C1807-253-1。

（3）无功补偿及谐波滤波由于本矿井无大功率变频设备，高次谐波的治理不予考虑。

根据矿井无功计算，全矿井总高压无功补偿约1200kvar。

考虑到传统电容器组补偿效果较差，加之投入电容器组时合闸涌流和分闸时会造成的操作过电压，本次设计选用两套磁控式高压动态无功补偿（MSVC），每套补偿容量为600kvar，安装于户外，通过10kV电力电缆分别与总配电室10kV两段母线连接。

本装置可以平滑的调节输出的无功，具有响应速度快、损耗小、寿命长、运行维护简单等特点。

补偿后，变电所10kV母线的功率因数可达0.95。

（4）限制单相电容电流经统计本矿井10kV电缆总长度约8.6km，计算本矿井工业场地10kV总配电室10kV系统单相接地电容电流约8.6A，未超过现行《煤矿安全规程》及《矿山电力设计规范》规定允许值要求，无须采取补偿措施。

（5）所用电及操作电源在10kV两段母线各一台高压开关柜内各安装一台SC11-50/10、50kVA、10/0.4kV 电力变压器及相应的高低压保护元件，电压等级10/0.4kV，作为所用电电源，以380V/220V电压向总配电室双电源自动切换配电箱供电，两个电源互为备用。

直流电源装置选用一套65Ah的微机控制免维护铅酸蓄电池，作为监控保护等二次设备的电源以及变电所事故照明电源。

（6）过电压保护及接地防止雷电波侵入对电气设备的破坏，10kV电压等级的每段母线上均装设金属氧化锌避雷器。

由于高压开关柜内装设真空断路器，熄弧能力强，容易产生操作过电压，因此每台真空断路器均配置金属氧化锌避雷器以防止内部过电压对电气设备的损坏，同时防止外部操作过电压的侵入。

在总配电室内设有以水平接地极为主的人工接地网，接地网外缘闭合，内敷水平均压带，其接地电阻应不大于1Ω。

总配电室必须安装总接地网，设备、管道、结构钢筋、电缆外皮必须与总接地网连接。

二、短路电流计算及设备校验1．短路电流的计算计算条件：由于缺少资料，设计根据上级电源马连塔110kV变电所10kV开关的开断电流(31.5kA)，进行了短路计算。

马连塔110kV变电所至三卜树10kV开闭所线路长度约为4.73km，导线型号为LGJ-185；三卜树10kV开闭所至矿井工业场地10kV配电室线路长度约为1km，导线型号为LGJ-150。

基准容量取100MVA，基准电压为各级的平均电压。

2．主要设备、电缆校验矿井工业场地10kV总配电室10kV高压成套装置主要设备动、热稳定校验见设备选择校验表10-3-3。

矿井工业场地10kV总配电室10kV出线按满足短路热稳定的要求，采用交联聚乙烯绝缘电缆最小截面为35mm2，10kV出线LZZBJ9-10W1C最小电流互感器变比为50/5。

第四节地面供配电根据负荷分布情况，设计在工业场地内设一个矿井10kV总配电室，此外，还另设3个10/0.4kV 变电所，分别为主斜井驱动机房联建10/0.4kV变电所、浴室灯房联建10/0.4kV变电所、通风机房10/0.4kV变电所。

为满足电网合理运行要求，在10/0.4kV变电所低压侧进行集中无功补偿。

对含有一、二级负荷的各用电设备，均采用双回路电源供电。

地面工业场地单位工程电力负荷统计见表10-4-1，地面10/0.4kV变电所变压器选择见表10-4-2，地面负荷总计见表10-4-3。

地面全年电耗526万kW·h；地面吨煤电耗8.81kW·h/t。

一、高压配电系统1．地面10/0.4kV变电所设置概况工业场地主要负荷包括主斜井驱动机房、通风机房、空压机站、机修车间及综采设备库、浴室灯房联合建筑、锅炉房、井下水处理站、生活污水处理站、日用消防水泵房、黄泥灌浆站、办公楼、单身宿舍及食堂联合建筑、坑木加工房、油脂库、器材库、器材棚等建筑内设备用电。

根据负荷分布及统计情况，工业场地设10/0.4kV变电所2个、10/0.4kV车间变配电室1个。

10/0.4kV变电所包括：主斜井驱动机房联建10/0.4kV变电所、浴室灯房联建10/0.4kV变电所。

10/0.4kV车间变配电室包括：通风机房设10/0.4kV专用变配电室。

通风机房10/0.4kV专用变配电室对外不分接任何负荷，满足通风机一级负荷供电要求。

为了井下小型电气设备下井前空载送电试验电源使用，综采设备库设10/1.14/0.69kV试验变压器一台。

2．高压配电系统从矿井工业场地10kV总配电室共引出8回10kV出线回路，分别向主斜井驱动机房联建10/0.4kV变电所（2回）、浴室灯房联建10/0.4kV变电所（2回）、通风机房10/0.4kV变配电室（2回）、井下主变电所（2回）、综采设备中转库试验电源（1回）供电。

高压10kV系统室外采用电缆放射式供电，电缆敷设方式主要以电缆沟为主、部分采用直埋引至各配电点。

二、低压配电系统1．主斜井驱动机房联建10/0.4kV变电所及主斜井带式输送机配电控制主斜井带式输送机参数为Q=600t/h，B=1000mm，L=368m，V=0～3.15m/s，倾角16度。

配套2台电动机，单台电机功率185kW，电压380kV，调速型液力耦合器驱动。

主斜井带式输送机属于二级负荷，采用双回电源供电，两回10kV电源采用YJV22-8.7/10kV 3×50mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆引自工业场地矿井10kV总配电室10kV不同母线段；低压设两台SG11-1250/10/0.4kV变压器，高低压均采用单母线分段接线型式。

主斜井驱动机房联建10/0.4kV变电所，担负着主斜井驱动机房本身及地面生产系统设备供电，同时还担负着空压机站、日用消防水泵房、井下水处理站、黄泥灌浆站、地磅房等建筑内设备供电。

变电所负荷统计（折算到变压器10kV侧）：安装容量1924kW，工作容量1334kW，计算容量：有功为907kW，无功为440kvar（补偿容量为300kvar），视在功率为1000kVA，功率因数为0.92。

根据负荷统计，选择SG11-1250/10/0.4kV 变压器2台，两台变压器一用一备，负荷率为78.3%。

变电所内设ZBN11-GG型高压开关柜2台、ZBN11-BG型变压器柜2台。

高压开关柜采用真空断路器弹簧储能交流操作，设微机型综合保护装置；低压设13台GGD2固定式开关柜。

主斜井选用一套KTC101型集控制、保护与通信功能于一体的带式输送机保护系统，在皮带机头和沿线设有电机温度、烟雾、洒水、速度、跑偏、撕裂、紧急拉绳闭锁开关等检测保护装置及起车预告和通信装置，从而保证胶带机安全可靠运行。

2．浴室灯房联建10/0.4kV变电所及综采设备中转库配电本变电所位于行政办公区与辅助生产区间，与浴室灯房联建，双回电源供电，10kV电源采用YJV22-8.7/10kV 3×50mm2交联聚乙烯绝缘电力电缆引自矿井工业场地10kV总配电室。