溫 帥

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.晉城煤業(yè)集團(tuán) 運(yùn)銷分公司，山西 晉城 048000）

天安煤礦井下供配電系統(tǒng)能力的評(píng)定

溫 帥1，2

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.晉城煤業(yè)集團(tuán) 運(yùn)銷分公司，山西 晉城 048000）

通過計(jì)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(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，符合要求；架空導(dǎo)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(jì)算礦井供電系統(tǒng)能力，最終確定的生產(chǎn)能力為102萬t/a。

供配電；系統(tǒng)；計(jì)算；能力

1 概述

陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)天安煤礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.9 Mt/a，斜井開拓方式，布置有主斜井、副斜井、回風(fēng)斜井。根據(jù)礦井開拓布置及負(fù)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(shè)備安裝總?cè)萘?972.5 kW，運(yùn)行設(shè)備總?cè)萘?718.5 kW，有功功率1803.21kW。

本礦設(shè)置兩回路10 kV下井線路，電纜采用MYJV22-8.7/10-3×95 mm2、長(zhǎng)605 m的礦用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，經(jīng)主斜井下井；兩回電源同時(shí)工作、互為備用，當(dāng)任一回電源停止供電時(shí)，另一回電源仍能保證井下全部設(shè)備正常運(yùn)行。

2 井下變電所供電系統(tǒng)和采掘工作面配電

根據(jù)礦井井下負(fù)荷分布狀況及采掘設(shè)備配備，井下設(shè)1座中央變電所，采區(qū)負(fù)荷中心設(shè)1座采區(qū)變電所。

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

2）采區(qū)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(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，長(zhǎng)度650 m。采區(qū)變電所內(nèi)10 kV、0.69 kV母線接線方式，均采用單母線分段，設(shè)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(guān)（帶選擇性漏電保護(hù)）；1臺(tái)KBSG-100/1010/0.69變壓器以660 V向井底水泵房?jī)?nèi)的低壓負(fù)荷、軌道巷內(nèi)的運(yùn)輸設(shè)備供電。

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

4）回采工作面軌道順槽設(shè)有1臺(tái)KBSGZY-315/1010/0.69移動(dòng)變壓器，以660 V向回采工作面軌道順槽設(shè)備供電。

5）在運(yùn)輸順槽掘進(jìn)巷道內(nèi)設(shè)有1臺(tái)KBSGZY-200/1010/0.69kV移動(dòng)變壓器，以660 V向運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面供電。在軌道順槽掘進(jìn)巷道內(nèi)設(shè)有1臺(tái)KBSGZY-315/1010/0.69kV移動(dòng)變壓器，以660V向軌道順槽掘進(jìn)工作面供電。

6）采區(qū)變電所至移動(dòng)變電站的電纜，采用MYPTJ-8.7/10礦用移動(dòng)金屬屏蔽監(jiān)視型橡套軟電纜；采煤機(jī)及工作面刮板運(yùn)輸機(jī)，采用MCPTJ-0.66/1.14型采煤機(jī)屏蔽橡套軟電纜供電；其余設(shè)備采用MY-0.38/0.66型礦用移動(dòng)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(dòng)輕型橡套軟電纜供電。

7）掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)采用“三專兩閉鎖”雙風(fēng)機(jī)、雙電源連續(xù)供電方式，采用KBSGZY-100/1010/0.69 kV礦用隔爆型移動(dòng)變壓器1臺(tái)作為局部通風(fēng)機(jī)的專用電源，利用順槽及掘進(jìn)工作面移動(dòng)變電站作為局部通風(fēng)機(jī)的備用電源，利用現(xiàn)有2臺(tái)QBZ-80DQ礦用隔爆型風(fēng)機(jī)雙電源組合式開關(guān)，實(shí)現(xiàn)局部通風(fēng)機(jī)主、備互投、自動(dòng)切換，并結(jié)合瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，完成“風(fēng)電、瓦斯電”閉鎖功能。

3 漏電保護(hù)及接地

井下供電網(wǎng)絡(luò)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。由地面變電所至井底車場(chǎng)、主變電所、采區(qū)變電所的電纜線路上，均設(shè)有零序電流互感器和相應(yīng)的漏電保護(hù)裝置；中央變電所及采區(qū)變電所的高壓出線回路上，裝有高壓漏電保護(hù)裝置；中央變電所至移動(dòng)變電站的10 kV線路的漏電和絕緣檢測(cè)，由BGP9L-10礦用隔瀑型高壓真空配電裝置內(nèi)的檢漏保護(hù)和絕緣監(jiān)視保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)。井下低壓饋電線路上，均裝有選擇性的檢漏保護(hù)裝置。由上述裝置對(duì)井下電網(wǎng)的絕緣狀況進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，當(dāng)電纜線路發(fā)生故障時(shí)，可及時(shí)切斷電源，以保證礦井的安全生產(chǎn)。

4 井下高壓電纜選型計(jì)算

4.1 按井下最大負(fù)荷選取電纜截面

根據(jù)井下負(fù)荷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，井下設(shè)備安裝總?cè)萘?972.5 kW，運(yùn)行設(shè)備總?cè)萘?718.5 kW，有功功率為1803.21 kW，視在功率為2529.64 kVA。此時(shí)的

4.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面

式中：A為電纜截面，mm2；I為正常負(fù)荷時(shí)，全井下的持續(xù)工作電流，A；N為不考慮下井電纜損壞時(shí)，同時(shí)工作電纜的根數(shù)；J為經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5000 h以上，J取2.0。據(jù)此，選用兩趟MYJV22-8.7/10-3×95 mm2礦用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。

4.3 按短路時(shí)熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面

式中：A為電纜短路時(shí)熱穩(wěn)定要求的最小截面，mm2；Ik（3）為三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A。供電系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式時(shí)，下井電纜首端發(fā)生三相短路電流時(shí)，Ik（3）=59.92/1.732/10.5=3295A；tf為短路電流作用的假想時(shí)間，s；地面變電所饋出開關(guān)為瞬時(shí)動(dòng)作時(shí)，其tf值可取0.25s。C為熱穩(wěn)定系數(shù)，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(fù)荷矩時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)：當(dāng)cos∮=0.8時(shí)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(fù)荷的有功功率為1803.21 kW，線路長(zhǎng)度0.605 km。由上校驗(yàn)可知，兩趟井下電源線路符合要求。

5 防雷裝置

根據(jù)雷擊后對(duì)礦井生產(chǎn)的影響，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)、周圍環(huán)境等因素，地面10kV變電所應(yīng)有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。采用裝設(shè)避雷針和架空避雷線的方法，使被保護(hù)的建筑物和架空線處于保護(hù)范圍內(nèi)。其基本參數(shù)見表1。

表1 H12型避雷針選型表

6 架空導(dǎo)線選型計(jì)算

6.1 按計(jì)算負(fù)荷選擇導(dǎo)線截面

根據(jù)礦井負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，設(shè)備總?cè)萘浚?081.57 kW；設(shè)備工作容量：4535.57 kW，補(bǔ)償后視在功率為3237.8kVA，此時(shí)的最大計(jì)算電流

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，導(dǎo)線截面允許按持續(xù)電流選取。考慮礦井遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)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(dǎo)線。4 km的選用LGJ-70 mm2型鋼芯鋁絞線為架空導(dǎo)線。

6.2 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面

式中:Aji為經(jīng)濟(jì)截面mm2；Jji為導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5000以上小時(shí)時(shí)，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(dǎo)線最小允許截面選擇

根據(jù)城鄉(xiāng)架空電力線路最小允許截面：鋼芯鋁絞線：居民區(qū)25 mm2；非居民區(qū)16 mm2。由A＞Amin可知，導(dǎo)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(fù)荷矩時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)：當(dāng) cos∮=0.9時(shí)為0.0427%/MW·km，LGJ-70mm2線路單位負(fù)荷矩時(shí)電壓損失百分?jǐn)?shù)：當(dāng)cos∮=0.9時(shí)為0.0532%/MW·km，則電源線路電壓降分別為：

其中：礦井負(fù)荷有功功率3014.11 kW，線路長(zhǎng)度分別為30km、4km。

根據(jù)計(jì)算結(jié)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(jì)算礦井供電系統(tǒng)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(shù)為0.91時(shí)，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(jì)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(shù)，取0.4；W為礦井噸煤綜合電耗，17.58kWh/t。

根據(jù)以上結(jié)果，確定礦井的供電能力為102萬t/a。

8 結(jié)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(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，符合要求；架空導(dǎo)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(jì)算礦井供電系統(tǒng)能力，最終確定適應(yīng)的生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)師，從事煤炭運(yùn)銷工作。

徐樹文