天安煤礦井下供配電系統能力的評定

溫 帥

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.晉城煤業集團 運銷分公司，山西 晉城 048000）

天安煤礦井下供配電系統能力的評定

溫 帥1，2

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.晉城煤業集團 運銷分公司，山西 晉城 048000）

通過計算，天安煤礦井下高壓電纜選用兩趟MYJV22-8.7/10-3×95mm2礦用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，符合要求；架空導線30km的一趟選用LGJ-95mm2型鋼芯鋁絞線，4km的一趟選用LGJ-70mm2型鋼芯鋁絞線，也符合要求；按電源線路和變壓器分別計算礦井供電系統能力，最終確定的生產能力為102萬t/a。

供配電；系統；計算；能力

1 概述

陽泉煤業集團天安煤礦的設計生產能力0.9 Mt/a，斜井開拓方式，布置有主斜井、副斜井、回風斜井。根據礦井開拓布置及負荷情況，該礦井下采用10 kV、1.2 kV、0.69 kV、0.127 kV供電，井下設備安裝總容量2972.5 kW，運行設備總容量2718.5 kW，有功功率1803.21kW。

本礦設置兩回路10 kV下井線路，電纜采用MYJV22-8.7/10-3×95 mm2、長605 m的礦用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，經主斜井下井；兩回電源同時工作、互為備用，當任一回電源停止供電時，另一回電源仍能保證井下全部設備正常運行。

2 井下變電所供電系統和采掘工作面配電

根據礦井井下負荷分布狀況及采掘設備配備，井下設1座中央變電所，采區負荷中心設1座采區變電所。

1）中央變電所內10 kV、0.69 kV母線接線方式，均采用單母線分段，設置BGP9L-10高壓真空配電裝置，KBZ礦用隔爆型真空饋電開關（帶選擇性漏電保護）；1臺KBSG-100/1010/0.69，變壓器以660 V專供掘進工作面局部通風機用電。2臺KBSG-400/1010/0.69變壓器，以660 V向主斜井井底排水泵及五平運輸及軌道巷運輸設備供電；以10kV向回采工作面移動變電站、運輸順槽及掘工作面移動變電站供電。主斜井井底水泵房內的主排水泵采用660 V供電，副斜井井底水泵房內的主排水泵采用10kV供電。

2）采區變電所兩趟電源均引自中央變電所，采用2趟MYPTJ-8.7/10-3×35 mm2型礦用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，長度650 m。采區變電所內10 kV、0.69 kV母線接線方式，均采用單母線分段，設置BGP9L-10礦用隔爆型高壓真空配電裝置、KBZ礦用隔爆型真空饋電開關（帶選擇性漏電保護）；1臺KBSG-100/1010/0.69變壓器以660 V向井底水泵房內的低壓負荷、軌道巷內的運輸設備供電。

3）回采工作面運輸順槽設有三臺移動變壓器：KBSGZY-500/1010/1.2移動變壓器，以1140 V向回采工作面采煤機供電；KBSGZY-800/1010/1.2移動變壓器，以1140V向回采工作面刮板輸送機和乳化液泵站供電；KBSGZY-400/1010/0.69移動變壓器，以660V向回采工作面運輸順槽其它設備供電。

4）回采工作面軌道順槽設有1臺KBSGZY-315/1010/0.69移動變壓器，以660 V向回采工作面軌道順槽設備供電。

5）在運輸順槽掘進巷道內設有1臺KBSGZY-200/1010/0.69kV移動變壓器，以660 V向運輸順槽掘進工作面供電。在軌道順槽掘進巷道內設有1臺KBSGZY-315/1010/0.69kV移動變壓器，以660V向軌道順槽掘進工作面供電。

6）采區變電所至移動變電站的電纜，采用MYPTJ-8.7/10礦用移動金屬屏蔽監視型橡套軟電纜；采煤機及工作面刮板運輸機，采用MCPTJ-0.66/1.14型采煤機屏蔽橡套軟電纜供電；其余設備采用MY-0.38/0.66型礦用移動橡套阻燃屏蔽電纜；電鉆采用MZ-0.3/0.5型電鉆電纜供電；井下照明采用MYQ-0.3/0.5型礦用移動輕型橡套軟電纜供電。

7）掘進工作面局部通風機采用“三專兩閉鎖”雙風機、雙電源連續供電方式，采用KBSGZY-100/1010/0.69 kV礦用隔爆型移動變壓器1臺作為局部通風機的專用電源，利用順槽及掘進工作面移動變電站作為局部通風機的備用電源，利用現有2臺QBZ-80DQ礦用隔爆型風機雙電源組合式開關，實現局部通風機主、備互投、自動切換，并結合瓦斯監控系統，完成“風電、瓦斯電”閉鎖功能。

3 漏電保護及接地

井下供電網絡為中性點不接地系統。由地面變電所至井底車場、主變電所、采區變電所的電纜線路上，均設有零序電流互感器和相應的漏電保護裝置；中央變電所及采區變電所的高壓出線回路上，裝有高壓漏電保護裝置；中央變電所至移動變電站的10 kV線路的漏電和絕緣檢測，由BGP9L-10礦用隔瀑型高壓真空配電裝置內的檢漏保護和絕緣監視保護裝置實現。井下低壓饋電線路上，均裝有選擇性的檢漏保護裝置。由上述裝置對井下電網的絕緣狀況進行連續檢測，當電纜線路發生故障時，可及時切斷電源，以保證礦井的安全生產。

4 井下高壓電纜選型計算

4.1 按井下最大負荷選取電纜截面

根據井下負荷統計結果，井下設備安裝總容量2972.5 kW，運行設備總容量2718.5 kW，有功功率為1803.21 kW，視在功率為2529.64 kVA。此時的

4.2 按經濟電流密度選擇電纜截面

式中：A為電纜截面，mm2；I為正常負荷時，全井下的持續工作電流，A；N為不考慮下井電纜損壞時，同時工作電纜的根數；J為經濟電流密度，A/mm2，年最大負荷利用小時為5000 h以上，J取2.0。據此，選用兩趟MYJV22-8.7/10-3×95 mm2礦用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜。

4.3 按短路時熱穩定校驗電纜截面

式中：A為電纜短路時熱穩定要求的最小截面，mm2；Ik（3）為三相最大穩態短路電流，A。供電系統在最大運行方式時，下井電纜首端發生三相短路電流時，Ik（3）=59.92/1.732/10.5=3295A；tf為短路電流作用的假想時間，s；地面變電所饋出開關為瞬時動作時，其tf值可取0.25s。C為熱穩定系數，電纜線路有中間接頭的，C取80。

4.4 井下電纜壓降校核

MYJV22-8.7/10-3×95mm2型電纜單位負荷矩時電壓損失百分數：當cos∮=0.8時為0.235%/MW·km，則電源線路電壓降為：△U2%=1.80321×0.605×0.235=0.26%。0.26%＜5%.其中：線路所帶負荷的有功功率為1803.21 kW，線路長度0.605 km。由上校驗可知，兩趟井下電源線路符合要求。

5 防雷裝置

根據雷擊后對礦井生產的影響，并結合當地氣象、地形、地質、周圍環境等因素，地面10kV變電所應有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。采用裝設避雷針和架空避雷線的方法，使被保護的建筑物和架空線處于保護范圍內。其基本參數見表1。

表1 H12型避雷針選型表

6 架空導線選型計算

6.1 按計算負荷選擇導線截面

根據礦井負荷統計，設備總容量：5081.57 kW；設備工作容量：4535.57 kW，補償后視在功率為3237.8kVA，此時的最大計算電流

根據計算結果，導線截面允許按持續電流選取。考慮礦井遠期發展規劃,按室外溫度最高取40℃，查閱資料，30 km的選用LGJ-95 mm2型鋼芯鋁絞線為架空導線。4 km的選用LGJ-70 mm2型鋼芯鋁絞線為架空導線。

6.2 按經濟電流密度選擇導線截面

式中:Aji為經濟截面mm2；Jji為導線的經濟電流密度，年最大負荷利用小時為5000以上小時時，取0.9 A/mm2。所以，30 km的一趟選用LGJ-95mm2型鋼芯鋁絞線，4 km的一趟選用LGJ-70mm2型鋼芯鋁絞線。

6.3 按導線最小允許截面選擇

根據城鄉架空電力線路最小允許截面：鋼芯鋁絞線：居民區25 mm2；非居民區16 mm2。由A＞Amin可知，導線截面符合要求。

6.4 按電源線路壓降校核

LGJ-95mm2線路單位負荷矩時電壓損失百分數：當 cos∮=0.9時為0.0427%/MW·km，LGJ-70mm2線路單位負荷矩時電壓損失百分數：當cos∮=0.9時為0.0532%/MW·km，則電源線路電壓降分別為：

其中：礦井負荷有功功率3014.11 kW，線路長度分別為30km、4km。

根據計算結果，30 km的一趟選用LGJ-95mm2型鋼芯鋁絞線，4 km的一趟選用LGJ-70mm2型鋼芯鋁絞線，符合要求。

7 按電源線路和變壓器分別計算礦井供電系統能力

7.1 電源線路折算能力

式中：Am為供電線路折算能力，萬t/a；P為功率因數為0.91時，電源線路合理允許供電容量為3237.80 kVA；W為礦井噸煤綜合電耗，16.75kWh/t。7.2 變壓器能力計算

式中：A為變壓器的折算能力，萬t/a；S為工作變壓器容量，5000 kVA；ψ為全礦井功率因數，取0.4；W為礦井噸煤綜合電耗，17.58kWh/t。

根據以上結果，確定礦井的供電能力為102萬t/a。

8 結束語

通過上述可知，天安煤礦井下高壓電纜選用兩趟MYJV22-8.7/10-3×95mm2礦用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，符合要求；架空導線30 km的一趟選用LGJ-95mm2型鋼芯鋁絞線，4 km的一趟選用LGJ-70 mm2型鋼芯鋁絞線，也符合要求；按電源線路和變壓器分別計算礦井供電系統能力，最終確定適應的生產能力為102萬t/a。

Capacity Assessment of Power Supply and Distribution System in Tian'an Mine

WEN Shuai1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024；2.Transport and Sale Co.,Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi048000）

By calculation,for HV cable,two XLPE insulated steel belt sheathed armored PVC cables(MYJV22-8.7/10-3×95mm)are selected;30km suspended cable uses LGJ-95mm2 ACSR and4km uses LGJ-70mm2 ACSR.The power supply and distribution capacity was determined as1.02 million t/a by power cable and transformer.

power supply and distribution;system;calculation;capacity

TD611

A

1672-5050（2011）03-0054-03

2010-10-09

溫 帥（1983—），男，山西晉城人，在讀工程碩士研究生，助理經濟師，從事煤炭運銷工作。

徐樹文