礦井供電設備能力核驗研究

王秉智(山西省煤炭規劃設計院(集團)有限公司， 山西 太原 030045)

1 前言

某礦井工業場地現有110/35/10kV變電站一座，安裝SSZ11- 40000/110，110kV/35kV/10kV，40 000kVA型有載調壓電力變壓器2臺,1用1備。該變電站內110kV側、35kV和10kV側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功補償裝置，正常運行均可采用分列運行或一用一備方式。地面設備用電電壓等級為110kV、35kV、10kV、660V、380/220V。

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

根據地面負荷分布及負荷性質，在該礦井地面工業場地設有一座主井10/0.4kV變電所、一座副井10/0.4kV變電所以及主通風機房配電室、空壓機房配電室等。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、空壓機、主通風機為10kV高壓負荷，其余為低壓負荷。一、二類負荷均為雙電源供電。

井下供電系統電壓等級10/3.3/1.14/0.66/0.127kV，井下采用10kV線路供電。井下設中央變電所，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至井下中央變電所，長度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、掘進工作面、大巷膠帶機、井底設備配電點以及采區變電所等負荷供電。

采區變電所兩回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，長度2.45km。采區變電所向掘進工作面、采區大巷膠帶機等負荷供電。

掘進工作面局部通風機采用“三專兩閉鎖” “雙風機”“雙電源”自動切換連續供電方式，利用設在掘進巷道口的礦用移動變壓器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作為掘進局部通風機的專用電源，利用設在掘進工作面的礦用移動變壓器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作為掘進局部通風機的備用電源，選取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KJ90NB安全監控系統，完成“風電、瓦斯電”閉鎖功能。

礦井變壓器總容量2×40 000kVA，本礦用電設備裝機總容量20 470kW，礦井實際運行設備總負荷13 191kW。其中，地面設備裝機總容量12 150kW，井下設備裝機總容量8 320kW；地面實際運行設備總負荷7 165kW，井下實際運行設備最大負荷6 026kW。

礦井110kV電源線路、下井電纜的正常運行，對礦井安全生產至關重要，現對礦井110kV電源線路、下井電纜進行校核。

2 110kV電源線路安全載流量及壓降校核

礦井地面工業場地110kV變電站，一回路110kV電源引自小京莊110kV變電站110kV母線段，長度約為11km；另一回路110kV電源引自南京莊220kV變電站110kV出線側，長度約22km。導線均選用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，長度約11.82km；另一回110kV電源引自右玉220kV變電站110kV母線側，長度約23.33km。兩回導線均選用JL/G1A- 300型。該110kV變電站安裝有2臺容量63 000kVA有載調壓電力變壓器2臺,1用1備，負荷率為57%。

2.1 安全載流量校核

全礦110kV計算電流為[1]

式中：P1——該礦井最大涌水時的實際用電負荷13 191kW；

P2、P3——另外兩座礦井最大涌水時的實際用電負荷分別為5 971kW、6 340kW；

P4——地面選煤廠設計用電負荷約為2 000kW。

計算得出，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)當礦井110kV電源采用引自小京莊110kV變電站110kV母線側，長度約為11km。通過取證，小京莊110kV變電站電源線路負荷為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、右玉220kV變電站110kV出線側，供電距離分別為11.82km、23.33km，導線均選用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%

電源線路負荷為P1+P2+P3+P4=27.502MW，線路長度為11km，導線型號為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%

通過以上計算礦井110kV變電站電源線路壓降滿足要求。

(2)當110kV電源采用引自220kV南京莊變電站110kV出線側，長度約22km。電源線路負荷為P1+P2+P3+P4=27.502MW，線路長度為22km，導線型號為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

井下最大涌水時的實際用電負荷約為6 026kW。井下計算負荷電流為

根據廠商資料，MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型電纜允許載流量為488A；當一回路電纜故障停止送電時，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型電纜單位負荷矩時電壓損失百分數為0.147%/MW·km，井下MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型電纜所帶負荷為6.026MW，線路長1.55km。則該回電纜線路電壓降為

ΔU下%=6.026×1.55×0.147%≈1.37%<5%

以上計算下井高壓電纜安全載流量及電壓降均符合要求，當一回路電纜故障時，另一回電纜能保證井下全部負荷用電。

4 結論

通過對礦井110kV電源線路、下井電纜進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。礦井的供電設備滿足供電需求，保障了礦井的安全生產。