煤矿供电系统设计.doc
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珙县银龙煤炭生产有限公司
龙洞煤矿矿井供电系统设计
龙洞煤矿
编制：
机电科
目录
第一节、井田自然概况-----------------------------------------------------------------4
第二节、供电电源----------------------------------------------------------------------6
第三节电力负荷-----------------------------------------------------------------------------7
第四节送变电系统------------------------------------------------------------------------10
第五节供配电系统-----------------------------------------------------------------------13
第六节电气主接线及主要电气设---------------------------------------------23
第七节矿井10kV供电线路选择及短路电流计----------------------25
第八节接地方式和接地网设置------------------------------------------------29
第九节防止矿井突然停电的措施--------------------------------------------------30
第十节地面主变电所事故及防治措施------------------------------------------31
第十一节防雷-------------------------------------------------------------------------------35
第十二节应急照明设施的设置--------------------------------------------------------37
第十三节井下电气设备及变电所-----------------------------------------------------38
第十四节井下电气设备保护接地------------------------------------------------------42
第十五节井下照明、信号--------------------------------------------------------------------45
第一节井田自然概况
一、交通位置
龙洞煤厂位于珙县县城165°方向，直距约50km处，行政区划属珙县洛亥镇上榜村所辖。
主井口坐标：
X=3101226、Y=35490249、H=+516.16m；风井口坐标：
X=3101455,Y=35490074，H=+561.16m。
矿区中心点地理坐标：
东经104°53′51″、北纬28°01′34″。
交通情况
矿山到洛亥镇约2km，有简易公路与省道宜（宾）威（信）公路珙县—观斗段相连，矿山北西距珙县县城63km，西距洛表镇约12km，南至云南威信63km，向西经高坎乡到筠连72km，距巡场镇或巡场火车站约60km，交通较为方便，煤炭资源的开发具有较好的运输条件
二、地形地貌
矿区位于四川盆地南部边缘，地貌类型属低山。
区内地貌总体北高南低，矿区内最高点位于南侧山头，标高约为+566.8m（矿区外围北部地形标高大于1000m），最低点在矿区东侧主井口附近，标高约为+495m，主井口位于矿区东侧边界处，矿区相对高差约为71m。
三、河流水系
矿区属长江上游一级支流的南广河水系，矿区内无常年性地表水体，有季节性溪沟和冲沟构成树枝状水系网，大气降雨多沿斜坡、冲沟向南汇入溪沟后流出区外进入洛亥河，部分入渗补给地下水或进入岩溶暗河，目前矿山生产生活用水可就地解决。
四、气象及地震情况
（1）气象
矿区属亚热带温暖季风气候，气候潮湿，夏季多暴雨。
冬秋两季多雨雾，全年雨量充沛。
历年降雨量多在902.2－1597.9mm之间，平均降雨量1143.6mm，且集中在5～8月而以大雨或暴雨降落，9～12月为霪雨季节，多雨雾，晴天少；区内年均气温为18℃，最高可达39℃以上，最低为-2.5℃，无其他重要的灾害性天气，有利于矿山常年长时间生产。
（2）地震
根据国家标准化管理委员会2008年6月发布的《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）国家标准第1号修改单》，区内地震动峰值加速度分区为0.10g，地震基本烈度为Ⅵ°
第二节供电电源
龙洞煤矿设计采用双回路供电，一趟回路来自洛亥镇变电站，电压等级为10kV，线路长2km，线型为LGJ－50。
另一回路来自观斗变电站，电压等级为10kV，线路长5km，线型为LGJ－50。
双回路电源均可靠。
施工期电源、过渡期电源、生产期、均利用来自洛亥镇变电站和观斗变电站，供电容量870kVA。
施工期、过渡期、生产期所需电源容量约300kVA。
矿井的两回电源完全能够满足矿井施工期、过渡期、生产期、所需电源容量。
矿井两回电源采用分列运行方式，一回路运行时，另一回路带电备用，以保证供电的连续性。
当任一回路发生故障停止供电时，另一回路担负矿井全部负荷。
第三节、电力负荷
矿井主要电力指标统计
1、主要电力指标统计表
设备总台数
29
设备工作台数
15
设备总容量（kw）
888.9
设备工作容量（kw）
545.55
有功负荷（kw）
326.88
无功负荷（kVar）
269.43
功率因素
0.77
补偿用电容器容量（kVar）
100
补偿后无功负荷（kVar）
169.43
补偿后功率因素
0.93
吨煤耗电量（kw·h/t）
20.19
46
2、电力负荷统计表
序号
名称
电压（v）
额定功率（kw）
设备总数
工作台数
设备总容量（kw）
工作容量（kw）
需要系数
功率因数COSφ
tgφ
有功功率Pmax（kw）
无功功率（kVar）Qmax
视在功率（kVA）Smax
变压器容量（kVA）
备注
一
地面负荷
（一）
主井工业广场
1
煤炭翻车机
380
5.5
1
1
5.5
5.5
0.5
0.8
0.75
2.75
2.06
3.44
2
地面给水水泵
380
22
2
1
44
22
0.6
0.8
0.75
13.2
9.9
16.5
3
矸石翻车机
380
17
1
1
17
17
0.8
0.8
0.75
13.6
10.2
17
4
矿灯充电
380
0.75
2
1
1.5
0.75
0.8
0.75
0.88
0.6
0.53
0.8
5
空压机
380
75
2
1
150
75
0.6
0.8
0.75
45
33.75
56.25
6
机修
380
25
25
25
0.5
0.8
0.75
12.5
9.38
15.63
7
机车充电设备
380
15
2
1
20
20
0.5
0.7
1.02
10
10.2
14.28
8
照明及其他负荷
380/220
30
40
40
0.5
0.7
1.02
20
20.4
28.57
小计
303
205.25
0.57
0.77
0.82
117.65
96.42
152.47
315×2
（二）
风井
1
主通风机
380
45
2
1
90
45
1
0.85
0.62
45
27.9
52.95
2
照明及其他负荷
380
10
10
10
0.5
0.7
1.02
5
5.1
7.14
小计
2
1
100
55
0.91
0.83
0.66
50
33
60.09
二
中央变电所
（一）
动力
1
轨道暗斜井绞车
660
55
1
1
55
55
0.5
0.7
1.02
27.5
28.05
39.28
2
排水泵
660
30
3
1
90
30
0.6
0.7
1.02
15
15.3
21.43
3
煤电钻
127
1.2
8
2
9.6
2.4
0.6
0.7
0.8
1.44
1.15
1.84
4
工作面刮板运输机
660
22
2
2
44
44
0.5
0.7
1.02
13.2
13.46
18.85
5
回柱绞车
660
7.5
1
1
7.5
7.5
0.5
0.78
0.8
3.75
3
4.8
6
调度绞车
660
11.4
2
1
22.8
11.4
0.6
0.78
0.8
6.84
5.47
8.76
7
照明
36
5
5
5
1
0.9
0.48
5
2.4
5.55
8
探水钻
660
4
1
1
4
4
0.2
0.7
1.02
0.8
0.82
1.15
9
截煤机
660
50
3
1
150
50
0.7
0.75
0.88
35
30.8
46.62
10
液压泵
660
37
1
1
37
37
0.5
0.8
0.75
18.5
13.88
23.13
11
P-15B装岩机
660
17
1
1
17
17
0.6
0.85
0.62
10.2
6.32
12
小计
24
13
508.9
330.3
0.5
0.76
0.86
164.03
140.75
216.91
250×2
（二）
局部通风机
1
局部通风机
660
11
4
2
44
22
1
0.75
0.88
22
19.36
29.31
小计
4
2
44
22
1
0.75
0.88
22
19.36
29.31
50×1
总计
29
15
888.9
545.55
0.77
326.88
269.43
425.28
第四节送变电系统
一、矿井供电系统的技术特征
矿井设计采用双回路供电，一趟回路来自洛亥镇变电站，电压等级为10kV，线路长2km，线型为LGJ－50。
另一回路来自观斗变电站，电压等级为10kV，线路长5km，线型为LGJ－50。
使地面主变电所10kV系统形成单母线分段运行方式。
二、送电线路技术特征
根据矿井所在地区气象资料，以及“典型气象条件”和《66kV及以下架空电力线路设计规范》，确定本矿送电线路设计采用的气象资料如下：
最高气温：
+35℃；
最低气温：
-5℃；
年平均气温：
+15℃；
最大风速：
30m/s；
最大覆冰：
0mm。
本矿井10kV送电线路设计均为钢筋混凝土电杆、铁横担，线路路径地形为山地。
本矿井设备总容量为888.9kW，有功负荷为326.88kW，补偿后无功负荷为169.43kvar。
根据计算供电负荷、经济电流密度、载流量及电压降，校验矿井10kV电源线路。
线路电压降校验：
查表得10kV50mm2钢芯铝绞线每兆瓦公里负荷矩损失百分数为K=0.524%，线路长度L=5.0km，计算有功负荷P＝0.32688MW，该线路的电压损失为：
ΔU%=KPL=0.524%×0.32688×5.0=0.86%Ue＜5%Ue
矿井高压供电线路电压损失0.86%＜5%，符合要求。
按发热条件（允许载流量）校验线路截面：
In24.55（A）＜270（A）
按经济电流密度校验线路截面：
经以上计算，矿井高压架空线路满足要求。
三、地面主变电所
设备总容量：
313kW
设备总工作容量：
200.25kW
有功负荷：
115.15kW
无功负荷：
93.87kvar
视在功率：
148.9kVA
矿井主变电所10kV配电装置选用JDK-1型成套开关柜12台，其中进线柜2台、馈出柜9台（含备用柜1台）、母联柜1台。
变电所内的0.4kV母线为单母线分段接线。
地面主变电所安设S9-315/6/0.4kV型变压器2台，其中1台工作、1台备用，供主平硐工业场地的设备用电。
单台变压器运行时的负荷率为48.4%，保证系数为1.7，当一台变压器故障时，另一台变压器能担负主井工业场地负荷用电。
地面主变电所低压室主要担负压风机、地面机修车间、办公楼等用电。
机修车间、坑木房、生活用电等为0.4kV单回路电源供电；压风机、监控中心站，通讯、矿灯充电等重要负荷为双回路电源供电，并分接在0.4kV不同母线段上。
四、主要通风机房配电
风井工业场地主要通风机由主井配电所内低压开关柜引出，一回0.4kV电源（线型为LGJ-3×35，供电距离为0.35km）经终端杆安装的GW11—0.4G/100型隔离开关和HY5WS-7.6型避雷器后，再由电缆引入通风机房低压开关柜；另一回0.4kV电源（线型为LGJ-3×35，供电距离为0.35km）经终端杆安装的GW11—0.4G/100型隔离开关和HY5WS-7.6型避雷器后，再由电缆引入通风机房低压开关柜；使地面主通风机房0.4kv母线形成单母线分段运行方式。
风井配电房内安设有JDK-1型低压柜其中进线柜2台、馈出柜3台（含备用柜1台）、母联柜1台。
通风机电控采用软启动装置。
为对主要通风机运行状况进行监测，在主要通风机房内按要求配备水柱计、轴承温度计、电流表、电压表等仪表。
五、井下中央变电所
设备总容量：
462.9kW
设备总工作容量：
314.3kW
有功负荷：
163.23kW
无功负荷：
143.69kvar
视在功率：
217.96kVA
中央变电所电源来自地面主变电所10kV不同母线段，高压母线采用单母线分段接线方式，正常情况下分列运行。
变电所内设6台BGP-10型高压隔爆配电装置，其中进线开关2台，联络开关1台，馈出开关3台。
所内设2台KBSG-250/10/0.69kV型矿用隔爆干式变压器（负荷率为67.9%，保证系数为1.44），其中1台工作、1台备用，供采掘设备用电。
另设1台KBSG-50/10/0.69kV型矿用隔爆干式变压器作局部通风机专用变压器，其中1台工作、1台备用，掘进工作面局部通风机实现“三专”供电。
+465m水泵房排水泵采用双回路供电。
所内低压馈出线均装设带选择性漏电保护的KBZ型馈电开关，达到对660V系统的绝缘检测及漏电保护。
调压方式均采用无载调压，采用波纹油箱的波翅ONAN冷却方式。
第五节供配电系统
一、地面供配电系统
矿井地面供电采用10KV、660V、380/220V电压等级。
一、二级用电负荷采用双回路电源供电。
矿井主平硐工业广场内设一座地面主变电所（建筑面积120m2，占地面积为300m2），供地面负荷的变压器中性点直接接地。
1、地面主变电所
设备总容量：
313kW
设备总工作容量：
200.25kW
有功负荷：
115.15kW
无功负荷：
93.87kvar
视在功率：
148.9kVA
矿井主变电所10kV配电装置选用JDK-1型成套开关柜12台，其中进线柜2台、馈出柜9台（含备用柜1台）、母联柜1台。
变电所内的0.4kV母线为单母线分段接线。
地面主变电所安设S9-315/6/0.4kV型变压器2台（利用），其中1台工作、1台备用，供主平硐工业场地的设备用电。
单台变压器运行时的负荷率为48.4%，保证系数为1.7，当一台变压器故障时，另一台变压器能担负主井工业场地负荷用电。
地面主变电所低压室主要担负压风机、地面机修车间、办公楼等用电。
机修车间、坑木房、生活用电等为0.4kV单回路电源供电；压风机、监控中心站，通讯、矿灯充电等重要负荷为双回路电源供电，并分接在0.4kV不同母线段上。
2、主要通风机房配电
风井工业场地主要通风机由主井配电所内低压开关柜引出，一回0.4kV电源（线型为LGJ-3×35，供电距离为0.35km）经终端杆安装的GW11—0.4G/100型隔离开关和HY5WS-7.6型避雷器后，再由电缆引入通风机房低压开关柜；另一回0.4kV电源（线型为LGJ-3×35，供电距离为0.35km）经终端杆安装的GW11—0.4G/100型隔离开关和HY5WS-7.6型避雷器后，再由电缆引入通风机房低压开关柜；使地面主通风机房0.4kv母线形成单母线分段运行方式。
风井配电房内安设有JDK-1型低压柜其中进线柜2台、馈出柜3台（含备用柜1台）、母联柜1台。
通风机电控采用软启动装置。
为对主要通风机运行状况进行监测，在主要通风机房内按要求配备水柱计、轴承温度计、电流表、电压表等仪表。
主要通风机房安设HA688型电话机直接和矿调度室联系。
二、工业及民用建筑物防雷、照明
（1）防雷等级
地面爆炸材料库、主通风机房、地面10kV变电所为第一类防雷建筑物；空压机房、办公楼等为第二类防雷建筑物；其余工业场地和居住区的建筑物、构筑物按第三类考虑防雷设施。
（2）照明
矿井生产和生活用电分开，通风机房、地面变电所、调度室设应急照明。
（3）各级建（构）筑物的主要防雷措施
1、地面建（构）筑物均按《建筑物防雷设计规范》的要求装设防雷设施；即一级防雷建筑物有地面主要通风机房、炸药库、10kV配变电所，二级防雷建筑物有空压机房、办公楼等建筑物房顶装设避雷网。
装设避雷针及引下线的全部构件和接地装置应与被保护的建筑物及其有联系的金属物保持一定距离;地上部分不小于5m,地下部分不小于3m,接地电阻不大于10Ω;采用避雷网时,屋顶上装设网络不大于8×10m的金属网作为防止感应的措施,金属网每隔18～24m引下线一次。
2、避雷针的保护范围必须根据所需要保护的地面建筑物的范围而确定,从而确定避雷针的高度,即建筑物必须在避雷针的保护范围之内。
3、装设避雷针的地点：
地面主通风机房、地面各变配电所、炸药库处于高处易于受雷的地段均应装设避雷针，其接地电阻值不大于10Ω。
①地面10kV变电所长20m,建筑高度3.3m（按5m查表），安设单支避雷针,避雷针的高度（查煤矿电工手册表8-1-2为）22m,保护半径为23m；
②地面主通风机房长5m,宽4m,建筑高度3.3m（按5m查表）,安设单支避雷针,避雷针的高度（查煤矿电工手册表8-1-2为）14m,保护半径为11m；
③炸药库长10m,宽3m,建筑高度3.3m（按5m查表）,安设单支避雷针,避雷针的高度（查煤矿电工手册表8-1-2为）14m,保护半径为11m；
4、在各配电所的母线上或各条进出线端装设相应等级的避雷器,即各变电所10kV进线、各配电所10kV母线分别装设FS-10避雷器一组，井口配电所各台变压器各段低压母线上应安装FS-0.5避雷器一组。
三、井下变电所供配电系统
设备总容量：
462.9kW
设备总工作容量：
314.3kW
有功负荷：
163.23kW
无功负荷：
143.69kvar
视在功率：
217.96kVA
中央变电所电源来自地面主变电所10kV不同母线段，高压母线采用单母线分段接线方式，正常情况下分列运行。
变电所内设6台BGP-10型高压隔爆配电装置，其中进线开关2台，联络开关1台，馈出开关3台。
所内设2台KBSG-250/10/0.69kV型矿用隔爆干式变压器（负荷率为67.9%，保证系数为1.44），其中1台工作、1台备用，供采掘设备用电。
另设1台KBSG-50/10/0.69kV型矿用隔爆干式变压器作局部通风机专用变压器，其中1台工作、1台备用，掘进工作面局部通风机实现“三专”供电。
+465m水泵房排水泵采用双回路供电。
四、井下电缆
1、下井主电缆选择：
（1）最大负荷电流
按经济电流密度选择电缆截面：
按电缆短路时的热稳定选择电缆截面：
下井主电缆选择两回MYJV22-6/10，3×25型煤矿用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆（每根电缆长期连续允许负荷电流125A）。
（2）下井主电缆电压降校核
下井两回主电缆：
MYJV22-6/10，3×25型煤矿用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。
MYJV22-6/10，3×25电缆单位负荷矩时电压损失百分数：
当cosφ=0.9时为0.639%MW.km（查表）。
则一回电缆承担全部井下负荷时线路电压降为
ΔU1=0.16403×0.6×0.639%=0.0629%＜5%
式中
P—井下总的有功负荷，0.16403MW；
L—电缆线路长，0.60km。
经以上校验可知，下井电缆线路安全载流量及电压降均符合要求。
经以上校验，下井电缆线路安全载流量及电压降均符合要求，采用10kV电压下井完全能够满足安全生产需要。
（3）下井高压电缆末端（中央变电所）短路电流计算及热稳定系数校验：
高压电缆相对基准电抗：
电缆单位长度电抗相对值：
电缆线路长度：
基准容量：
基准电压：
短路系统相对基准电抗：
下井电缆末端（即井下变压器一次侧）短路电流:
BGP-10高压真空开关的技术参数:
断流容量100MVA,额定开断电流10KA,大于电缆末端短路电流,所选设备符合要求。
高压电缆热稳定系数校核：
式中
——电缆短路时热稳定要求的最小截面，；
——三相最大稳态短路电流，A；
——短路电流作用的假想时间，0.2s；
C——热稳定系数，93.4（查表）；
经验算,所选高压电缆MYJV22-6/10,3×25mm横截面大于电缆短路时热稳定要求的最小截面17.95,故所选电缆截面合格。
（4）变压器负方短路电流计算：
变压器（KBSG-250/10/0.69）相对基准电抗（以最大容量变压器计算为准，其它小容量不予计算）：
式中
——变压器短路电压百分数，4%；
——基准容量：
；
——变压器额定容量，
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