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矿井供电设计

第一节供电电源

本矿位于沁源县境内，工业场地已建10kV变电所1座，10kV双回路电源一回引自聪子峪110kV变电站10kV母线段，导线型号为LGJ-95mm2，输电距离约0.7km，；另一回引自马军峪35kV变电站10kV母线段（主电源），导线型号为LGJ-240mm2，输电距离约2.2km。

双回供电线路，一回工作，一回（带电）备用。

变电所设有10kV高压配电装置及0.4kV低压侧配电装置。

10kV侧现有XGN2高压配电装置，0.4kV侧现有GGD型低压开关柜。

马军峪35kV变电站位于山西马军峪曙光煤业有限公司东南约2.2km处，有10kV出线间隔，电源可靠。

聪子峪35kV变电位于山西马军峪曙光煤业有限公司西南约0.7km处，有10kV出线间隔，电源可靠。

本矿两回电源线路均为专用线路，不得分接任何负荷。

详细地理位置接线插图11-1-1。

第二节电力负荷

矿井达产时，10kV母线计算负荷如下：

设备总台数：

183台

设备工作台数：

150台

设备总容量：

7698.8kW

设备工作容量：

6376.1kW

计算有功功率：

4176.93kW

计算无功功率：

3822.33kVAR

自然功率因数：

0.74

无功功率补偿：

2400kVAR

补偿后无功功率：

1422.33kVAR

补偿后视在功率：

4412.45kVA

补偿后功率因数：

0.95

矿井年耗电量：

14.8×106kW·h

矿井吨煤耗电量：

24.6kW·h

详见负荷统计表11-2-1，变压器选择表11-2-2。

表11-2-2矿井变压器选择表

序号

负荷名称

变压器母线的最大负荷

最大负荷重合

系数

考虑到第6项时母线最大负荷

功率

因数

cosφ

变压器选择

有功

（kW）

无功

（kVAR）

视在

（kVA）

有功

（kW）

无功

（kVAR）

视在

（kVA）

台数×容量

（kVA）

负荷系数

保证

系数

一

井下负荷

井主变电所10/0.69kV变压器

353.86

288.24

456.40

2×630

72.4%

100%

采区变电所10/0.69kV变压器

207.90

209.97

295.48

1×400

73.9%

掘进局部通风机10/0.69kV变压器

48.00

42.33

64.00

2×100

64%

100%

90104回风顺槽综掘工作面移变

292.46

298.36

417.79

1×630

66%

90104运输顺槽综掘工作面移变

292.46

298.36

417.79

1×630

66%

90103回采工作面运输顺槽660V设备移变

231.60

236.28

330.86

1×500

66%

90103回采工作面1140V设备移变

385.71

393.50

551.01

1×800

69%

90103回采工作面1140V设备移变

716.80

731.28

1024.0

1×1250

82%

采区取水泵房660V设备移变

287.96

155.63

327.33

2×500

66%

100%

二

地面负荷

矿井工业场地10kV变电所10/0.69kV变压器

307.3

200.33

366.83

2×500

73.4%

100%

矿井工业场地10kV变电所10/0.4kV变压器

595.49

520.101

790.64

2×500

79.1%

生活区10/0.4kV变压器

208

100.74

231.11

1×315

73.4%

瓦斯抽放泵站10/0.69kV变压器

22.50

13.94

26.47

2×100

26.5%

100%

第三节送变电

一、矿井供电系统的技术特征

矿井工业场地已有10kV变电所1座。

10kV双回路电源一回引自聪子峪35kV变电站10kV母线段，导线型号为LGJ-95mm2，输电距离约0.7km；另一回引自马军峪35kV变电站10kV母线段（主电源），导线型号为LGJ-240mm2，输电距离约2.2km。

两回线路一回工作，一回（带电）备用，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路仍能保证全矿井负荷用电。

线路设计按山西Ⅰ级气象区考虑，两回电源线路均采用砼杆架设。

电压等级：

矿井地面为10kV/660V/380V/220V；井下为10kV/1.14V/660V/127V。

二、地面变电站

1．变电所位置、主接线方式、主变选型及布置

10kV变电所设有10kV高压配电装置，0.69、0.4kV两级低压配电装置。

10kV及0.69、0.4kV系统均采用单母线分段接线方式，所内设S9-500/1010/0.4kV变压器2台，同时运行，户外安装，变压器负荷率79.1％。

另设S9-500/1010/0.69kV变压器2台，1用1备，户内安装，变压器负荷率73.4％，负荷保证率100％。

变电所层高4.5m，所内设有10kV配电室、0.4kV、0.69kV低压配电室、变压器室、电容器室、控制室、值班室。

无功功率补偿在10kV变电所，采用10kV母线侧集中无功补偿及低压分散补偿方式。

10kV母线设TWK3型自动跟踪补偿装置2套，容量为2400kVAR。

2.所用电及操作电源

10kV配电装置采用220V直流操作。

直流电源为220V铅酸免维护蓄电池，选用1套微机控制免维修铅酸蓄电池直流电源屏成套装置，容量为100Ah，其交流电源由接在10kV母线上的高压开关柜内的所用变压器供给，两个电源互为备用。

3.防雷接地

变电站内设有防止直接雷击及雷电波侵入的保护设施。

直接雷击保护采用独立避雷针的防雷措施。

在变电所的10kV母线上装设氧化锌避雷器，以防止雷电波侵入对电气设备的破坏。

由于高压开关柜内设有真空断路器，容易产生操作过电压，因此，每台真空断路器均配用过电压保护器，用以防止内部过电压对电气设备的损坏。

在变电所内设有以水平接地极为主的环形接地网，接地网外缘闭合，内敷水平均压带，其接地电阻不大于1Ω。

4、微机远动系统

本变电站的二次设备采用变电站综合自动化装置，完成变电站的监控及保护功能，同时向上级调度单位提供变电站运行状况信息，完成远动系统RTV（远方终端单元）功能。

三、短路电流计算、继电保护及自动装置

1.短路电流计算

设聪子峪110kV母线短路容量为无穷大，按短路电流计算基准容量为100MVA进行短路电流计算。

两台变压器并列运行时最大运行方式下短路电流计算结果见表11-3-1。

短路电流计算系统图及等值电路图见插图11-3-1。

表11-3-1短路电流计算结果表

回路名称

短

路

点

综合

阻抗

短路电流

稳定值

Id（kA）

短路电流

冲击值

ich（kA）

短路全电压

有效值

Ich（kA）

短路

容量

S（MVA）

变电所10kV母线

0.41

13.41

34.2

20.38

243.9

井下主变电所

10kV母线

0.56

9.82

25.04

14.93

178.6

2.主要设备的选择

矿井10kV配电装置为XGN2-10型户内交流金属铠装抽出式开关设备，内设ZN28-10型真空断路器，弹簧操作机构；无功功率补偿选用TWK3型高压无功功率补偿装置2套。

表11-3-2设备选择表

短路点

计算值

设备允许值

工作电压

（kV）

工作

电流

（A）

动稳定

ich

（kA）

热稳定

（kA）

短路

电流

Id（kA）

设备

名称

设备

型号

额定电压

（kV）

额定电流

（A）

动稳定

ich

（kA）

热稳定

（kA）

额定开断电流

（kA）

253.9

34.2

20.4

13.41

真空断路器

ZN28-10

630

25（4S）

电流互感器

LZZBJ9

300/5

32（1S）

191.3

25.04

14.9

9.82

隔爆开关

BGP-400

400

12.5

工业场地10kV变电所10kV出线最小电缆截面铜芯不小于35mm2，电流互感器变比应大于50/5。

3.继电保护及自动装置

变电所采用220V直流操作系统，变电所电源采用蓄电池浮充电供电方式，继电保护采用变电所综合保护，其保护型式为：

1）10kV进线线路保护：

过电流保护、电流速断保护。

2）10kV变压器出线保护：

三段式过流保护，温度保护，瓦斯保护。

3）10kV出线保护：

三段式过流保护，单相接地短路速断。

4）10kV电容器出线保护：

三段式过流保护，过压、欠压。

5）10kV分段保护：

过电流保护、电流速断保护。

6）10kVPT保护：

PT速断保护、过压欠压保护、母线接地报警保护以及自动并列保护。

4.变电所向井下供电的高压馈电线上，不设自动重合闸装置。

经计算，工业场地10kV变电所10kV系统单相接地电容电流为6.22

A。

由上级变电站考虑补偿。

第四节地面供电

一、地面配电系统

1.地面配电系统

地面10kV变电所以两回10kV向瓦斯抽放泵站供电，导线型号为MRVV22-3×50mm2，输电距离约0.5km，两回电源线路均埋地敷设；以两回10kV向主通风机房供电,电缆型号为YJV22-8.7/10，3×50mm2型，输电距离约0.1km，两回电源线路均埋地敷设；以两回10kV向空压机房供电,电缆型号为YJV22-8.7/10，3×50mm2型，输电距离约0.2km，两回电源线路均埋地敷设；以两回10kV向井下主变电所供电,电缆型号为MYJV22-8.7/10，3×150mm2型，输电距离约1.5km；以一回10kV向机修车间选用成套试验电源装置供电，电缆型号YJV22-8.7/10，3×50mm2型，输电距离约0.5km。

以两回路0.69kV向副井绞车、主井生产系统、主井胶带机供电；各以两回路0.38kV向深水井、消防泵、办公楼等供电，以一回路0.38kV向矿井其他低压设备供电。

由于以上配电点分布集中，因此变压器集中设在10kV变电所内。

选择S9-500/1010/0.4kV500kVA变压器2台，同时运行，负荷率79.1%；0.4kV中性点采用直接接地；同时，选用S9-500/1010/0.69kV500kVA变压器2台，1用1备，负荷率73.4%，负荷保证率100%；0.69kV中性点采用高阻接地，进线处设选择性漏电保护装置，馈线处设漏电闭锁装置。

生活区设S7-315/1010/0.38kV315kVA变压器1台，负荷率73.4%；0.4kV、0.69kV低压配电装置均选用GGD型低压开关柜。

工业场地低压配电电缆均选用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆，以电缆沟或直埋方式敷设。

2.生产系统的配电系统和各配电点的位置、容量及设备选型。

连锁关系及控制原则，控制室的位置

主井生产系统采用0.69kV配电方式，低压配电装置选用KYDZ矿用一般型动力配电屏。

在生产设备附近设置配电控制箱，煤尘较大、易有瓦斯集聚的地方选用防爆产品。

生产系统集控系统选用1套PLC微机控制装置，对生产系统主要设备进行集中控制。

控制方式分为集中连锁与就地解锁控制两种方式，正常情况下，采用集中连锁控制方式；在调试或检修时采用就地解锁控制方式。

集控方式下正常起车时，设备按逆煤流方向逐台顺序起动，停车时按顺煤流逐台延时停车。

3.水源地等分散负荷的配电

本矿水源井设在工业场地东南侧，深水井为双回路供电，电源引自地面10kV变电所0.4kV不同母线段，深水井设配电控制室；爆炸材料库照明电源取自地面动照网，灯具，开关为防爆型。

二、工业场地及建筑物照明

工业场地内的室内、外照明与动力合用变压器。

为减少电压波动对照明的影响，照明出线尽量做到三相平衡。

场地室外照明线路均采用电缆直埋的敷设方式。

室外照明灯具选用高压钠灯，由设在变电所的光电自动控制器控制；厂房、车间选用工厂灯照明，办公楼、调度室等地采用荧光灯和白炽灯照明，各建筑物照明均引自各自的配电箱。

在潮湿、高温、腐蚀性介质和粉尘较大的车间及住宅，采用带漏电保护的照明开关，为节能和满足作业要求，场地的室内外照明优先选用节能型光源和高效灯具。

10kV变电所、提升机房、主通风机房、空压机房、瓦斯抽放泵站、调度室及生产系统走廊、锅炉房等一些重要场所设应急照明设施。

检修照明电源电压采用36V。

三、建筑物防雷与接地保护

根据规范要求，厂区内高于15m之建（构）筑物均设防雷保护，采用在建（构）筑物上装设避雷带实现。

10kV变电所、瓦斯抽放泵站及锅炉房烟囱设避雷针保护。

在工业场地10kV变电所的10/0.4kV变压器周围设接地网，该变压器中性点与接地系统相连。

0.38kV低压配电系统采用TN-C-S系统，在建筑物进户处做总等电位联接和重复接地。

低压660V配电系统采用IT系统，电气装置的金属外壳均应做保护接地。

手持式移动设备和照明配电系统中的插座回路应装设带漏电保护的断路器。

瓦斯泵站外设置2支40m高的避雷针用于保护泵房与放空管不受雷击，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。

独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。

对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。

独立避雷针有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不大于10Ω。

瓦斯泵站防雷必须由专业设计部门进行设计，施工，并经专业主管部门验收。

爆炸材料库设独立避雷针1只，接地电阻不大于10Ω。

为防止雷电侵入井下，引入井下的轨道、管道、带式输送机机架、井架均在井口处设可靠接地，且接地点不得少于2处。

电缆埋地敷设，信号、通信电缆经避雷器后入井。

第五节井下供电

根据本矿井开拓布置及负荷情况，确定仍采用10kV下井供电。

一、井下负荷及井筒电缆选择

井下用电设备总台数：

69台，用电设备工作台数：

55台，计算有功负荷：

2816.74kW，计算无功负荷：

2653.97kVAR。

根据井下负荷及井下巷道布置情况，采用10kV下井供电。

下井电缆为MYJV22-8.7/10，3×150mm2型，长1.5km，电压降为0.84%。

两回沿主斜井下井至井下中央变电所。

下井电缆同时工作，互为备用，当一回路故障时，另一回路仍能满足矿井井下全部负荷用电。

二、井下中央变电所、采区变电所接线系统，设备选型

井下中央变电所10kV、0.69kV母线采用单母线分段供电方式，配有BGP43-10矿用隔爆型高压真空配电装置、KJZ5矿用隔爆型真空馈电开关（带选择性漏电保护），采用KBSGZY-630/10/0.69kV移动变电站2台，供井下主排水泵、井底车场、集中胶带巷带式输送机、连续牵引车等设备用电。

采区变电所设有KBSGZY-400/10/0.69kV移动变电站1台，配有BGP43-10矿用隔爆型高压真空配电装置、KJZ5矿用隔爆型真空馈电开关（带选择性漏电保护）；双回路电源来自井下中央变电所，电缆型号为MYJV22-8.7/10，3×120mm2，长1.2km；向90103综采工作面、90104掘进工作面、采区大巷设备、采区水泵房等供电。

三、井下高、低压配电系统，接地及固定照明

1.井下高、低压配电系统

中央变电所以两回路10kV电源线路向采区变电所供电；主水泵房与中央变电所联合布置，660V电源线路引自中央变电所；同时，各以一回路660V电源线路向井底车场、大巷胶带输送机、大巷连续牵引车、调度绞车供电。

采区变电所各以一回路660V电源线路向采区大巷胶带输送机、大采区巷连续牵引车供电、污水泵供电。

采区主变电所以10kV电源线路供电的有：

90104综采工作面移动变电站KBSGZY-800/10/1.2kV移动变电站1台，KBSGZY-1250/10/1.2kV移动变电站1台，90104综采工作面运输顺槽KBSGZY-500/10/0.69kV移动变电站1台，90105掘进工作面回风顺槽KBSGZY-630/10/0.69kV移动变电站1台，90105掘进工作面运输顺槽KBSGZY-630/10/0.69kV移动变电站1台。

掘进工作面局部通风机采用“三专两闭锁”“双风机”、“双电源”自动切换连续供电方式，利用设在主变电所内的KBSG-100/1010/0.69kV矿用干式变压器作为掘进局部通风机的主、备电源，选取矿用隔爆型风机双电源组合式开关，实现局部通风机主、备互投、自动切换，并结合KJF2000N瓦斯监控系统，完成“风电、瓦斯电”闭锁功能。

井下采区变电所至移动变电站的电缆采用MYPTJ-8.7/10矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆；采煤机、掘进机采用MCP-0.66/1.14型采煤机屏蔽橡套软电缆供电；1140V设备采用MYP-0.66/1.14型矿用移动屏蔽橡套软电缆供电；660V设备采用MY-0.38/0.66型矿用移动橡套软电缆供电；电钻采用MZ-0.3/0.5型电钻电缆供电；井下照明采用MYQ-0.3/0.5型矿用移动轻型橡套软电缆供电。

井下40kW及以上的电动机控制设备，采用真空磁力起动器。

2.检漏及接地

井下供电网络为中性点不接地系统。

由地面变电所至井下主变电所的电缆线路上均设有零序电流互感器和相应的漏电保护装置；井下主变电所的高压出线回路上装有高压漏电保护装置；井下低压馈电线路上均装设有选择性的漏电保护装置。

由上述装置对井下电网的绝缘状况进行连续检测，当电缆线路发生故障时，可及时切断电源，以保证矿井安全生产。

在井底主水泵房的主、副水仓中各设1块主接地极，各机电硐室、配电点及接线盒均设有局部接地极。

所有电气设备的保护接地装置（包括电缆的铠装、接地芯线等）和局部接地装置，均同主接地极相连接，以形成总接地网，其接地电阻不大于2Ω。

3.井下照明

在各机电硐室、井底车场、运输大巷、运输顺槽等处均设有固定照明装置，照明灯具采用DGS-20/127、127V20W矿用隔爆型节能荧光灯；为保证井下照明安全，选用保护齐全的矿用隔爆照明变压器综合保护装置供给127V照明电源。

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