陕西郭家河煤业有限责任公司郭家河矿井初步设计.doc

陕西郭家河煤业有限责任公司郭家河矿井初步设计 第十一章 电气第十一章 电气第一节 供电电源一、电源现状郭家河矿井位于永陇矿区麟游县，属于宝鸡电网供电。向永陇矿区提供电力供应的变电站为雍城330kV变电站和段家330kV变电站。雍城330kV变电站，目前安装主变容量为（2240MVA）。该变电站以330kV电源线路与甘肃电网相连，以330kV向咸阳送电，宝鸡二电厂以330kV通过本站上网。在岐山县境内有岐山110kV变电站和祝家庄110kV变电站。岐山110kV变电站电源取自雍城330kV变电站。祝家庄110kV变电站引自扶风110kV变电站。岐山110kV变电站和扶风110kV变电站之间的联络线为LGJ-300/16.8km。在麟游县内有1座北马坊110kV变电站，目前主变压器安装容量为（110MVA），该变电站有1回电源取自祝家庄110kV变电站。二、规划电源根据宝鸡电力部门制定的永陇矿区110kV变电站电网规划方案，确定在麟游县郭家河煤矿工业场地或长益沟沟口（距郭家河煤矿约3.5km）建1座区域性郭家河110kV变电站。主变压器本期220MVA（110/35/10.5kV）；110kV采用双回线路接线，本期4回（郭家河煤矿2回、雍城变1回、祝家庄变1回）。远期主变压器容量250MVA，进出线远期68回。郭家河110kV变电站本期1回110kV接入330kV雍城变电站（主变2240MVA），线路为LGJ-300/55km；另1回110kV线路经北马坊110kV变电站接入祝家庄变电站,线路为LGJ-300/65km。远期双回接入330kV麟游变电站（主变2240MVA、双回330kV接入750kV宝鸡变电站）。三、电源方案按照宝鸡市供电局对麟游县麟北煤田区域电网规划，并根据我院编制的陕西郭家河煤业有限公司郭家河煤矿可行性研究报告的内容。本矿井工业场地新建1座郭家河矿井110kV变电站。该变电站2回110kV电源均取自郭家河110kV变电站。经与电力部门共同协商，形成以下供电方案：郭家河110kV变电站和郭家河煤矿110kV变电站进行合址建设。具体方案如下：即郭家河110kV变电站和郭家河煤矿110kV变电站合址建设在郭家河煤矿工业场地，2个110kV变电站之间用铁栅栏予以分界。郭家河110kV变电站分别以2回110kV电缆接入郭家河煤矿110kV变电站的110kV配电装置。其中，郭家河110kV变电站由宝鸡市供电局进行建设，变电站按照全户内考虑，110kV采用GIS组和电器。矿井供电电源地理接线示意图：详见插图11-1-1。第二节 电力负荷经矿井用电负荷统计估算，全矿井用电设备装机总台数465台，其中工作台数405台；设备安装总容量为40605kW，其中工作容量为36276kW。根据用电负荷统计与估算，矿井及选煤厂10kV母线最大计算负荷如下：1、矿井10kV母线侧最大计算负荷（不包括选煤厂）： 有功负荷：P119483kW无功负荷：Q114651kVar功率因数：COS0.80矿井年耗电量为：64807.719MWh，吨煤电耗为：12.96 kWh/t。2、选煤厂10kV母线侧最大计算负荷：有功负荷：P14534.1kW无功负荷：Q12481.8kVar功率因数：COS0.88选煤厂年耗电量为：15922.35MWh，吨煤耗电量：3.18kWh/t。3、矿井10kV母线侧最大计算负荷（包括选煤厂）：经高压电容器补偿9000kvar，并考虑总负荷同时率后，有功负荷：P121843kW无功负荷：Q16544kvar功率因数：COS0.96电力负荷统计表详见表11-2-1，母线负荷计算及变压器选择表详见表11-2-2。第三节 送变电一、矿井电源线路的技术特征郭家河110kV变电站1回110kV接入330kV雍城变电站，线路为LGJ-300/55km，线路压降约4.85；另1回110kV线路经北马坊110kV变电站接入祝家庄变电站,线路为LGJ-300/65km，线路电压损失约10。此线路由宝鸡市电力部门承建。该矿井110kV变电站2回110kV电源均取自郭家河110kV变电站，采用2回YJLW02-110kV 1240mm2型110kV交联聚氯乙烯电力电缆接至郭家河煤矿110kV变电站的110kV配电装置。电缆长度约为2150米。正常情况下，矿井2回电源采用分列运行方式，1回路运行时另1回路必须带电备用，以保证供电的连续性。二、110kV变电站的技术特征1、电气一次部分根据我院2008年10月编制的陕西郭家河煤业有限公司郭家河煤矿可行性研究报告中推荐的变电站主接线方案，经全矿井用电负荷统计计算，决定在矿井工业场地内设一座110/10kV变电站。 由于上级变电站输电距离较远，矿井主变压器应采用有载调压型。变电站内设主变压器3台，型号为SFZ11-16000/110、11081.25/10.5kV、16000kVA三相风冷式有载调压变压器，正常2台工作，1台备用，负荷率为0.71。当1台主变压器故障或检修时，另2台能100%保证全矿井生产和生活用电。主变压器室外布置方式。变电站110kV系统采用扩大型单母线分段接线方式，室内楼层二层单排布置，设备选用户内ZF10-126型SF6封闭式组合电器。进线2个间隔均采用电缆进线，主变3个间隔均采用架空出线，PT间隔2个、分段1个。变电站10kV系统采用单母线分段接线方式，室内底层双排布置，设备选用KYN28Z-12型金属铠装移开式封闭开关柜，内设VBG-12型户内真空断路器,附弹簧操作机构。10kV母线上装设2套TBB-C-10/4500 10kV型高压无功自动补偿装置，共补偿容量为9000kvar。经估算，全矿井电容电流最大约69.4A。按照煤矿安全规程要求，矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。为降低矿井电容电流，在10kV两段母线上装设2套MHK-315/10-60A型消弧线圈，它能智能地自动处理配电网单相接地故障，实时监测电容电流大小；当发生单相接地故障时，自动快速进行动作及补偿，使单相间歇性弧光接地故障得以快速消除，并与小电流选线装置配合选出接地故障线路，它也可以按传统消弧线圈接地方式持续运行2小时，它可提高电网运行的安全性及供电的可靠性。变电站110kV及10kV断路器均选用弹簧操作机构，操作电源选用微机控制高频开关直流（-220V）电源系统，内设GZDWK-100Ah/220型铅酸免维护蓄电池。它还保证继电保护、自动装置和事故照明等的控制电源。矿井后期（14年后），在弓长沟风井工业场地建1座35kV变电站为井下负荷供电。本次郭家河矿井110kV变电站预留35kV配电室位置。后期（14年后），将本期双绕组主变压器更换为三绕组主变压器。并以35kV向弓长沟风井工业场地供电。2、电气二次变电所继电保护和自动装置均按国家标准给予配置。110kV线路装设微机相间距离及零序方向保护装置；电力主变压器装设差动保护、三段式复合电压闭锁方向过流保护、零序过流保护、过负荷保护和非电量保护。变电所10kV出线装设两段式过电流保护及有选择性的单相接地保护。动力变压器装设过电流、过负荷、瓦斯、温度保护及有选择性的单相接地保护。电容器装设速断过电流、过电压、低电压、不平衡电流、不平衡电压等保护。本变电所选用采用变电站分布式综合自动化系统。整个系统分为三层：间隔设备层、通信网络层、站控监控层。间隔层设备保护、监控及自动装置由现场就地独立完成，间隔层设备同站控监控系统仅通过屏蔽双绞线CAN通信网同站控主机相连，保护动作、自动装置动作、备用电源不依赖通信网络，站控主机只做监控管理工作。通信网络层主要完成各种设备功能及各种智能设备、自动装置等通信接口功能。站控监控层主要完成全站数据采集与处理、断路器控制等监控功能。整个自动化系统可完成变电站遥控、遥信、遥测、遥调等功能，实现变电站无人值班或少人值班。变电站380V侧采用智能配电监控产品，进线及母联柜按实现四遥功能配置；低压出线回路均按实现三遥（遥控、遥测、遥信）功能配置。 矿井工业场地内有1座110/10kV变电所，6座10kV变电所（生产系统变电所、主厂房变电所、矿井中部箱式变电站、风井变电所、场前区箱式变电站一和二）。矿井110kV变电站和6个10kV变电所均按上述系统配置，其中110kV变电站为地面供配电系统的主站，6个10kV变电所为分站，采用双绞线通讯线连接各功能保护及测控装置至通信总控单元，通信总控单元与上级调度端、当地监控系统连接，纳入调度自动化系统。各功能保护测控装置可装设在开关柜上或集中组屏，它对相关一次设备进行保护、测量和控制，就地操作与控制室、调度中心的操作互相闭锁，远方就地切换，对采集的信息进行处理上传，在调度中心操作失效的情况下仍能完成对相关设备的保护、测量和控制功能。3、防雷接地110kV变电站室外现装有独立避雷针4座，避雷针高度均为h=25m，以防止直击雷。在变电站各侧母线上均装有金属氧化物避雷器，以防止雷电侵入波。为防止真空断路器的操作过电压，设计选用三相组合式金属氧化物避雷器保护。全所接地电阻要求小于0.5。矿井110kV变电站10kV供电系统图见C1392-261.1-13图；平面图详见C1392-261.1-46图。三、短路电流计算1、前期，根据宝鸡市供电局提供的资料，雍城330kV变电站110kV母线短路电流三相为16.29kA，单相20.97kA。经计算，系统阻抗值标么值为X0=0.0307。由于最小短路参数不详，本次计算仅为各侧母线的最大电流值。主接线系统及等值阻抗图详见图11-3-1。短路电流计算结果见表11-3-1。短路电流计算结果表（前期）表11-3-1项目（按主变并列运行计算）110kV侧d110kV侧d2短路电流(kA)2.3710.15短路容量(MVA)472.37184.6冲击电流(kA)6.0425.84短路全电流有效值(kA)3.5815.33项目（按主变分列运行计算）110kV侧d110kV侧d2短路电流(kA)2.3710.15短路容量(MVA)472.37184.6冲击电流(kA)6.0425.84短路全电流有效值(kA)3.5815.332、后期，郭家河110kV变电站双回电源取自麟游330kV变电站。麟游330kV变电站距郭家河110kV变电站约8km。后期由于最小短路参数不详，本次计算仅为各侧母线的最大电流值。按麟游330kV变电站110kV侧为无穷大考虑。主接线系统及等值阻抗图详见图11-3-2。短路电流计算结果见表11-3-2。主要设备校验表见表11-3-3。按照后期发展最大短路电流值进行设备选择校验，经校验，设计选用的主要电气设备均满足要求。10kV交联聚乙烯铜芯馈出线电缆最小截面不小于95mm2，LZZBJ9-10型电流互感器最小允许变比为100/5A。短路电流计算结果表（后期）表11-3-2项目（按主变并列运行计算）110kV侧d110kV侧d2短路电流(kA)16.1915.23短路容量(MVA)3225.81277.01冲击电流(kA)41.2338.77短路全电流有效值(kA)24.4523.00项目（按主变分列运行计算）110kV侧d110kV侧d2短路电流(kA)16.197.96短路容量(MVA)3225.81144.72冲击电流(kA)41.2320.26短路全电流有效值(kA)24.4512.02第四节 地面供配电一、变电站供配电系统1、矿井地面110kV变电站10kV供电和6kV供电相比较，具有供电距离远，输送能力大，电压质量高，能耗小等明显优点，为节省电缆，减少电能损耗，故设计推荐10kV作为矿井地面及下井供电电源。工业场地110kV变电站，以10kV向井下（5回）、主井驱动机房（2回）、主厂房变电所（3回）、矿井中部箱式变电站（2回）、风井变电所（2回）、生产系统变电所（3回）、动力变压器（2回）、场前区箱变一（1回）、场前区箱变二（1回）供电。变电所设2台动力变压器为S11-M-630/10 10/0.4kV 630kVA，正常时2台同时运行，负荷率为0.46。低压选用GCS低压抽出式开关柜，以380V双回路向主副井空气加热室、生产水处理间、脱盐车间等动力负荷供电，以单回路向器材库、材料棚、木器加工房及室内外照明供电。2、主厂房10kV变电所选煤厂主厂房变电所2回10kV电源引自矿井110/10kV变电站10kV高压柜的不同母线。电缆选用YJV22-10kV 3185。本厂的用电设备主要分布在主厂房及原煤仓，其负荷相对集中，拟在主厂房内设一座10kV变电所。高压柜选用KYN28A-12型铠装中置移开式开关柜，低压柜选用GCS型抽屉柜，变压器选用3台S11-M-1250/10 1250kVA 10/0.69kV变压器。供电时2台变压器同时运行1台变压器备用，负荷率为0.75。当1台变压器故障检修时，另2台变压器可以保证全部负荷的供电。低压配电系统采用660V供电系统，以放射式供电方式，由主厂房变电所向选煤厂空压机房、介质库、浓缩车间等处的配电点供电。选煤厂内除空压机房设高压配电点，其余高压设备由主厂房直接供电。变电所10kV进出线装设两段式过电流保护及有选择性的单相接地保护，变压器装设过电流、过负荷、瓦斯、温度保护及有选择性的单相接地保护等。变电所各功能保护测控装置可装设开关柜上，它对相关一次设备进行保护、测量和控制，就地操作与主站控制室、调度中心的操作互相闭锁，远方就地切换，对采集的信息进行处理上传。主厂房变电所高低压供电系统图见C1392-261.1-7、8图。3、矿井中部10kV箱式变电站矿井中部变电所2回10kV 电源引自地面110kV变电站10kV不同母线段。内设2台动力变压器为S11-M-800/10、10/0.4kV、800kVA，正常两台同时运行，负荷率为0.45。低压选用GCS低压抽出式开关柜，以380V双回路向锅炉房、生活污水处理等动力负荷供电，以单回路380V向机修间、综采设备库、龙门吊设备、救护楼、选煤厂办公楼等动力及室内外照明供电。本变电所两段低压侧母线上均设有自动投切的电容器补偿柜，总补偿容量为360kvar。该箱式变电站配置智能测控单元，对运行状态进行实时检测，并将遥测遥信信息向主站上传。矿井中部箱变供电系统图见C1392-261.1-9图。4、生产系统变电所生产系统变电所3回10kV 电源引自地面110kV变电站。内设3台动力变压器为S11-M-1250/10、10/0.69kV、1250kVA，正常两台同时运行，负荷率为0.58。低压选用GCS低压抽出式开关柜，以660V双回路向原煤仓下部配电点、原煤仓上配电点、以及准备车间内动力及室内照明供电。本变电所两段低压侧母线上均设有自动投切的电容器补偿柜，总补偿容量为600kvar。变电所10kV进出线装设两段式过电流保护及有选择性的单相接地保护，变压器装设过电流、过负荷、瓦斯、温度保护及有选择性的单相接地保护等。变电所各功能保护测控装置可装设开关柜上，它对相关一次设备进行保护、测量和控制，就地操作与主站控制室、调度中心的操作互相闭锁，远方就地切换，对采集的信息进行处理上传。该变电所配置智能测控单元，对运行状态进行实时检测，并将遥测遥信信息向主站上传。生产系统变电所供电系统图见C1392-261.1-10图。5、场前区箱变（箱变一、箱变二）在场前区设置2座箱式变电站，箱变的电源均取自矿井110kV变电站，箱变内变压器均采用SGB10-800/10 10/0.4kV 800kVA型。分别以单回380V向办公楼、食堂、单身楼一和单身楼二、文化中心、联合建筑等负荷供电。2台箱变电容补偿均为180kvar。该箱式变电站配置智能测控单元，对运行状态进行实时检测，并将遥测遥信信息向主站上传。场前区箱式变电站供电系统图见C1392-261.1-11、12图。6、风井10kV变电所在风井工业场地设一座10kV变电所，2回10kV 电源采用架空线引自地面110kV变电站10kV不同母线侧，导线为LGJ-95/4km，采用不同杆架设。变电所内2台动力变压器为S11-M-250/10 10/0.4kV、250kVA，正常1台运行1台备用，负荷率为0.43。高压柜选用KYN28A-12型铠装中置移开式开关柜，低压柜选用GCS型抽屉柜，以380V向风井场地制氮设备及照明负荷供电；以10kV高压向通风机房、空压机房供电。变电所10kV进出线装设两段式过电流保护及有选择性的单相接地保护，变压器装设过电流、过负荷、瓦斯、温度保护及有选择性的单相接地保护等。变电所各功能保护测控装置可装设开关柜上，它对相关一次设备进行保护、测量和控制，就地操作与主站控制室、调度中心的操作互相闭锁，远方就地切换，对采集的信息进行处理上传。风井变电所高低压供电系统图见C1392-261.1-13、14图。二、工业场地动力照明线网及建筑物照明、照明供电、控制方式工业场地内室外照明，场前区采用庭园灯，其余均采用高压钠路灯，路灯电缆直埋敷设。室外照明采用手动或光控的集中控制方式。工业场地及建筑室内照明按照规范设置配电箱，并就近采用翘板开关控制灯具开启，照明灯具采用节能灯具。生产系统及有爆炸危险场地照明采用防爆型配电箱配电，采用防爆照明开关进行控制，灯具采用防爆型节能灯具。工业场地内高低压供配电系统均采用放射式供电方式。工业场地内高压动力线网均采用YJV22-10kV型交联聚乙烯绝缘电力电缆，低压均采用YJV22-1kV型交联聚氯乙烯绝缘电力电缆或VV22-1kV聚氯乙烯电力电缆，以室外电缆沟或直埋式方式敷设。三、防雷接地工业场地高于15的建筑物、构筑物采用避雷针或避雷带进行防雷保护，其接地装置利用建筑物、构筑物基础或钢管接地极，其接地电阻不大于规范规定的要求。电缆线路和架空线路在每个建筑物的进线处，均须重复接地。重复接地的接地电阻不应大于10欧姆。第五节 井下供配电本矿井为低瓦斯矿井，斜井开拓，配备1个综采放顶煤工作面、2个综掘工作面，同时考虑预留薄煤层1个煤薄煤层综采工作面、1个综掘工作面和1个普掘面设备用电负荷。1、井下负荷估算及下井电缆根据采掘设备配备情况，经统计估算，井下计算负荷如下：前14年（1）全矿井井下总负荷（含薄煤层预留负荷）：有功功率： Pj1=12502.1kW无功功率： Qj1=9682.7kvar计算电流： Ij1=913.0A（2）井下中央变电所负荷（含薄煤层预留负荷）：有功功率： Pj2=10061.0kW无功功率： Qj2=8227.1kvar计算电流： Ij2=750.4A（3）薄煤层预留负荷：有功功率： Pj3=1715.7kW无功功率： Qj3=1645.1kvar计算电流： Ij3=137.2A14年后（无薄煤层）（1）全矿井井下总负荷：有功功率： Pj4=12601.2kW无功功率： Qj4=9053.0kvar计算电流： Ij4=895.8A（2）井下中央变电所负荷：有功功率： Pj5=10160.1kW无功功率： Qj5=7597.4kvar计算电流： Ij5=732.5A经计算，选用3回MYJV22-10kV 3240 型及2回MYJV22-10kV 395 型煤矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆下井, 5回下井电缆中，其中3回MYJV22-10kV 3240由地面变电所引至井下中央变电所，另2回MYJV22-10kV 395由地面变电所引至主斜井中部变电所。下井电缆经主斜井引至井下主斜井中部10kV变电所及井下10kV中央变电所进线柜。2、井下变电所接线系统及设备选型根据本矿井特点在主斜井中部(主斜井带式输送机二机头附近)设置主斜井中部10kV变电所，在紧邻主排水泵房附近设置井下10kV中央变电所，开采薄煤层时在薄煤层首采工作面附近设置薄煤层10kV采区变电所。主斜井中部10kV变电所采用单母线分段接线方式，2回主供电源线路引自地面110kV变电站10kV侧不同母线段，当1回电源线路故障时，另1回能保证该变电所全部负荷正常运行。该变电所内选用13台PBG1-10矿用隔爆型高压真空配电装置，2台KBSG2-400/10 矿用隔爆型干式变压器，8台KBZ具有选择性漏电保护的矿用隔爆型真空馈电开关。井下10kV中央变电所采用单母线分3段接线方式，3回主供电源线路均引自地面110kV变电站10kV侧不同母线段，当1回电源线路故障时，另2回能保证该变电所全部负荷正常运行。该变电所内选用27台PBG1-10矿用隔爆型高压真空配电装置，3台DKB1-1