陳銀田

（天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013）

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黑龍溝煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計

陳銀田

（天地科技股份有限公司開采設(shè)計事業(yè)部，北京100013）

黑龍溝煤礦改擴(kuò)建并新建選煤廠及生活區(qū)后，原有供電系統(tǒng)不能滿足新增用電負(fù)荷；由于征地等多方面原因，大保當(dāng)110kV變電站主變難以更換、增加新的35kV電源點(diǎn)幾無可能。針對黑龍溝煤礦供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀和面臨的困難，提出了基于充分利用原有廢棄資源的供電系統(tǒng)改造方案，化解了礦井建設(shè)運(yùn)營的制約性因素。經(jīng)過投資估算，改造利用原有廢棄資源的方案投資比更換大保當(dāng)110kV變電站主變方案或敷設(shè)新的35kV線路方案的費(fèi)用均有所節(jié)省。

供電系統(tǒng)；線路；線路調(diào)壓器；載流量；壓降

1　問題的提出

黑龍溝煤礦（以下簡稱黑礦）位于陜西省神木縣西南，生產(chǎn)規(guī)模由0.9Mt/a改擴(kuò)建為1.80Mt/a并新建選煤廠及生活區(qū)。由于上級變電所無法滿足黑礦改擴(kuò)建后的電力需求，供電問題成為黑礦建設(shè)的制約因素。為此，需設(shè)計新的供電系統(tǒng)方案。

2　供電系統(tǒng)現(xiàn)狀

（1）黑礦已建有35kV變電所一座，雙回路35kV電源引自大保當(dāng)110kV變電站，供電距離24km，架空線規(guī)格均為LGJ-185。一回路運(yùn)行，另一回路帶電備用。

黑礦35kV變電所2臺主變?nèi)萘繛?× 12.5MVA，大保當(dāng)110kV變電站2臺主變?nèi)萘繛? ×31.5MVA+1×16MVA。

（2）黑礦在建設(shè)35kV變電所以前地面有一座10kV變電所，10kV電源一回路引自距礦井12km的錦界110kV變電站，導(dǎo)線為 LGJ-120（錦界110kV站3臺主變?nèi)萘繛?×31.5MVA+2×63MVA，31.5MVA主變向黑礦提供10kV電源），另一回路引自距礦井17km的大保當(dāng)110kV變電站（大保當(dāng)110kV變電站2臺主變?nèi)萘繛?×31.5MVA+1× 16MVA，31.5MVA主變向黑礦提供10kV電源），導(dǎo)線為LGJ-50。這兩回線路已停止運(yùn)行，但尚未拆除。

（3）黑礦現(xiàn)有負(fù)荷5MVA；大保當(dāng)110kV變電站31.5MVA主變現(xiàn)有負(fù)荷約15MVA，16MVA主變現(xiàn)有負(fù)荷約9MVA，兩臺主變的余量分別為16MVA，7MVA。

3　用電負(fù)荷及供電系統(tǒng)存在的問題

3.1用電負(fù)荷分類匯總

根據(jù)黑礦工業(yè)場地地形及生產(chǎn)流程，地面用電負(fù)荷可按上下兩個平臺分類，上部平臺包括新建的選煤廠和生活區(qū)，下部平臺包括生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)設(shè)施，井下負(fù)荷可以并入下部平臺匯總。用電負(fù)荷分類匯總見表1。

表1　用電負(fù)荷分類匯總

3.2供電系統(tǒng)改造難點(diǎn)分析

根據(jù)表1，改擴(kuò)建后，全礦井用電負(fù)荷（視在功率）為15.460MVA，相比原有負(fù)荷（5MVA），增加負(fù)荷 10.46MVA。大保當(dāng) 110kV變電站31.5MVA主變余量為16MVA，可以滿足新增加的10.46MVA用電負(fù)荷；16MVA主變余量為7MVA，不能滿足新增加的10.46MVA用電負(fù)荷，存在3.46MVA的缺量。據(jù)了解，大保當(dāng)110kV變電站近期沒有更換16MVA主變的計劃。

當(dāng)大保當(dāng)110kV變電站31.5MVA主變或由該主變供電的35kV架空線路發(fā)生故障時，黑礦的用電需求得不到保障，因此必須考慮使用新的電源。

而新的35kV電源點(diǎn)困難重重:敷設(shè)新線路征地難、供電部門審批難，短期內(nèi)不可能解決。改擴(kuò)建工程實施在即，電源問題將制約該工程的實施與驗收。形勢所迫必須深入考慮利用原有廢棄的10kV架空線路的可能性，變廢為寶，解決礦井電源問題。

4　供電系統(tǒng)方案設(shè)計

4.1供電系統(tǒng)方案

根據(jù)表1，礦井下部平臺及井下負(fù)荷為11.327MVA，相比原有負(fù)荷（5MVA），增加負(fù)荷6.327MVA。這個新增負(fù)荷，大保當(dāng)110kV變電站2臺主變均可以承擔(dān)（目前兩臺主變的余量分別為16MVA，7MVA）。黑礦35kV變電所2臺主變?nèi)萘繛?×12.5MVA，任意1臺主變都可以滿足礦井下部平臺及井下負(fù)荷的供電。因此，可以考慮由黑礦35kV變電所負(fù)責(zé)礦井下部平臺及井下負(fù)荷的供電。

如表1所示，上部平臺負(fù)荷為5.750MVA，這個負(fù)荷需要通過原有10kV架空線路來承擔(dān)。原有2回10kV架空線路分別引自錦界110kV變電站（LGJ-120，12km）和大保當(dāng)110kV變電站（LGJ-50，17km），錦界110kV變電站和大保當(dāng)110kV變電站主變?nèi)萘烤鶠?31.5MVA，都可以滿足5.75MVA的用電需求。由于錦界110kV變電站距離較近，因此考慮由錦界110kV變電站負(fù)責(zé)上部平臺負(fù)荷的供電。

由此確定的供電方案為:黑礦35kV變電所維持不變，2回引自大保當(dāng)110kV變電站的35kV線路維持不變；由錦界110kV變電站引來的10kV架空線路經(jīng)改造后（LGJ-300/12km）作為上部平臺的備用電源，上部平臺的工作電源由礦井35kV變電所提供（YJV22-10-3×240/1.2km）。

正常運(yùn)行時，黑礦35kV變電所2臺主變（2× 12.5MVA）同時運(yùn)行，一臺主變負(fù)擔(dān)下部平臺及井下負(fù)荷（11.327MVA），另一臺主變負(fù)擔(dān)上部平臺負(fù)荷（5.750MVA）。故障源及故障運(yùn)行方式列表說明，詳見表2。

表2　電源故障分析

通過對4類電源故障進(jìn)行分析，故障1，3，4三類故障的電源滿足率可達(dá)100%，故障2電源滿足率為97%，完全可以滿足一、二類用電負(fù)荷。

供電方案示意圖見圖1。

圖1　供電方案示意

4.2供電系統(tǒng)方案校核

正常運(yùn)行方式下需要校核項目:大保當(dāng)110kV變電站至黑礦35kV變電所的35kV架空線路、黑礦35kV變電所至黑礦上部平臺的10kV電纜線路。

事故運(yùn)行方式下需要校核:大保當(dāng)110kV變電站至黑礦35kV變電所的35kV架空線路、錦界110kV變電站至黑礦上部平臺的10kV架空線路。

校核結(jié)果詳見表3～表5，其中表5按故障2校核。

表3　大保當(dāng)110kV站至黑礦35kV架空線路校核

表4　黑礦35kV站至上部平臺10kV電纜線路校核

分析表3可知，大保當(dāng)110kV站至黑礦35kV架空線路（LGJ-185）的載流量、經(jīng)濟(jì)電流密度均符合要求，承擔(dān)上部平臺負(fù)荷線路壓降符合要求；承擔(dān)下部平臺及井下負(fù)荷線路壓降稍大（5.94%＞5%），正常運(yùn)行方式下，可以將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移至另一條線路上，確保壓降不大于5%；由于變壓器或線路故障為偶發(fā)事件，短時間5.94%的壓降可以接受。因此，該線路滿足供電要求。

分析表4可知，黑礦35kV站至上部平臺10kV電纜線路（YJV22-10-3×240）的載流量、經(jīng)濟(jì)電流密度、壓降均符合要求，該線路滿足供電要求。

表5　錦界110kV站至上部平臺10kV架空線路校核

分析表5可知，錦界110kV站至上部平臺10kV架空線路（LGJ-300）的載流量、經(jīng)濟(jì)電流密度均符合要求；線路壓降偏大（15.85%遠(yuǎn)大于5%），難以滿足要求，需要采取末端調(diào)壓措施。

在錦界110kV站至上部平臺10kV架空線路末端桿附近設(shè)置線路調(diào)壓器，型號為SVR-8/10.5-9，容量為8MVA，輸出電壓為10.5kV，調(diào)壓范圍為0～20%。線路調(diào)壓器作為線路的一部分，串接在架空線終端桿與上部平臺變電所進(jìn)線斷路器之間。

通過采取線路末端調(diào)壓措施后，該線路也滿足供電要求。

4.3供電系統(tǒng)方案所涉及的新增或改造工程

（1）新增工程 黑礦35kV站10kV開關(guān)柜1臺、黑礦 35kV站至上部平臺 10kV電纜線路（YJV22-10-3×240，1.2km）、上部平臺線路調(diào)壓器（SVR-8/10.5）、戶外10kV斷路器1臺（設(shè)置在架空線終端桿與線路調(diào)壓器之間）。

（2）改造工程 錦界110kV站至上部平臺的10kV架空線路（12km，由LGJ-120改造為LGJ-300）。

4.4供電方案改造不同方案投資對比

新增工程所需資金為130萬元、改造工程所需資金為120萬元，總計250萬元。

為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，對實施難度很大的更換主變（大保當(dāng) 110kV變電站將 16MVA主變更換為31.5MVA）方案及敷設(shè)新的35kV線路（由錦界110kV變電站敷設(shè)14km架空線路，架空線規(guī)格均為LGJ-185）方案的投資進(jìn)行測算。

（1）更換主變方案 31.5MVA主變約220萬，大保當(dāng)110kV站改造約40萬，黑礦35kV站約20萬，總計280萬元。

（2）敷設(shè)新的35kV線路方案 14km架空線路約420萬，錦界110kV站改造約40萬，黑礦35kV站約20萬，總計480萬元。

兩種方案對比可知，采取更換主變方案，可充分利用原有已廢棄的供電線路資源，更經(jīng)濟(jì)實用。

5　結(jié) 論

通過分析黑龍溝煤礦用電負(fù)荷的分區(qū)特點(diǎn)，充分利用原有已廢棄的供電線路資源，提出了既節(jié)省投資，又滿足安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求的供電系統(tǒng)改造方案。解決了制約礦井建設(shè)運(yùn)營的瓶頸，為綜合利用礦井原有資源提供了一個工程設(shè)計案例。

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［責(zé)任編輯：周景林］

Power Supply System Design of Heilonggou Coal Mine

TD614.2

B

1006-6225（2016）04-0037-03

2016-01-04

［DOI］10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.04.009

陳銀田（1967-），男，湖南邵陽人，高級工程師，現(xiàn)任天地科技設(shè)計院電氣所所長，從事煤炭工程電控設(shè)計。

［引用格式］陳銀田.黑龍溝煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計［J］.煤礦開采，2016，21（4）：37-39.