【正文】 煤礦供電系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案1 緒論本設(shè)計(jì)為了保證鹽池縣四股泉煤礦供電質(zhì)量，保證供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，不但要求監(jiān)測(cè)監(jiān)控和保護(hù)效果要好，而且重要的一點(diǎn)要求在四股泉煤礦的供電設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵守國(guó)家煤礦設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，保證其供電的可靠性和安全性，盡量避免和減少因系統(tǒng)供電和設(shè)備保護(hù)問題給煤礦帶來的不安全因素。 四股泉煤礦基本情況簡(jiǎn)介 交通位置 位置四股泉煤礦位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市東南部，行政區(qū)劃隸屬鹽池縣惠安堡鎮(zhèn)管轄，具體位置在萌城以東，北至賀陡溝，南抵新建隊(duì)到甘肅省界，東至南河隊(duì)，西至四股泉村。地理極值坐標(biāo)：東經(jīng)106176。42′00″～106176。45′15″，北緯37176。07′30″～37176。12′30″，。 交通四股泉煤礦北距惠安堡鎮(zhèn)42km,東側(cè)有G211公路穿過，北部有鹽興公路和惠安堡至大水坑公路和在建的太中銀鐵路通過，北至吳忠市、靈武市、銀川市，往南到甘肅環(huán)縣、慶陽，東至鹽池、定邊，西至紅寺堡、中寧縣均有公路相通，由G211國(guó)道與萌(城)石(板溝)一般公路相通，并從煤礦中部通過，交通便利。 地形、地勢(shì) 地形地貌四股泉煤礦位于青龍山和萌城石梁所狹持的惠安堡復(fù)向斜構(gòu)造盆地中，盆地內(nèi)由古近系—第四系砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂質(zhì)黃土組成的殘山丘陵與洼地相間排列，地形波浪起伏。丘陵多呈長(zhǎng)塬形，長(zhǎng)軸呈北西方向展布，丘間洼地展布方向與之相同，地形東南高，西北低，，發(fā)育的溝谷主要有煙泉溝、沙坡子溝、羊糞溝、苦水河等，呈“Ⅴ”或“∪”形，一般寬540m，切深350m不等，呈蛇曲狀向北西—北延伸，匯集于北部的苦水河中。丘陵區(qū)植被不發(fā)育，主要生長(zhǎng)有駱駝刺、芨芨草、沙蒿、老瓜頭、甘草等，另外還有人工種植的擰條、刺槐、杏樹等。 四股泉煤礦原始情況 寧夏回族自治區(qū)發(fā)展改革委對(duì)鹽池縣四股泉礦區(qū)總體規(guī)劃的批一號(hào)井井田境界北以Ⅲ勘探線為界，南以省為界，東以煤層隱伏露頭線為界，西以500m煤層底板等高線為界，南北走向長(zhǎng)約5km，井田面積12km2。本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)四股泉煤礦進(jìn)行設(shè)計(jì)，位于礦井工業(yè)場(chǎng)地東南面15km處，有110kV變電站一座，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)31500kVA 、110/35/10kV變壓器，高峰負(fù)荷20000kW,其110kV電源兩回；有35kV及10kV出線間隔。位于礦井工業(yè)場(chǎng)地東北面20km處，有110kV變電站一座，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)20000kVA 110/35/10kV變壓器，高峰負(fù)荷15000kW,其110kV電源兩回；無35kV及10kV出線間隔。位于礦井工業(yè)場(chǎng)地西南面8km處，有礦區(qū)發(fā)展規(guī)劃擬建的北王中110kV變電站一座，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)20000kVA 110/35/10kV變壓器，其110kV電源兩回；有35kV及10kV出線間隔。礦井地面工業(yè)場(chǎng)地設(shè)一座35kV變電站，其兩回35kV電源均引自擬建的北王中110kV變電站的35kV母線，供電電源十分可靠。 地面用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)地面用電負(fù)荷主要包括主副井提升機(jī)、扇風(fēng)機(jī)等一級(jí)地面用電負(fù)荷，此外還包括機(jī)修車間、室內(nèi)照明、工業(yè)場(chǎng)地照明和其它的一些常規(guī)負(fù)荷，這些負(fù)荷構(gòu)成了四股泉煤礦的地面用電系統(tǒng)。四股泉煤礦設(shè)計(jì)地面用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表11所示。表11 地面用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量容量（單臺(tái)）（kW）電壓（V）1提升機(jī)22803802扇風(fēng)機(jī)BDK61882(1臺(tái)備用)1603803機(jī)修車間203804室內(nèi)照明102205工業(yè)場(chǎng)地照明102206其它50四股泉煤礦采區(qū)具體情況如下：該礦為低瓦斯較高涌水量礦井，年產(chǎn)量設(shè)計(jì)為120萬噸，煤層南北走向，單斜構(gòu)造，地層傾向西，傾角1629176。斜井開拓，井深120米；煤質(zhì)中硬、頂，底板中等穩(wěn)定。井下中央變電所配出電壓為6kV，配出開關(guān)的斷流容量為500MVA；其到上山巷道下部的距離1600米，采區(qū)主要用電設(shè)備采用1140V電壓，煤電鉆和照明采用127V電壓。采煤方法為長(zhǎng)壁后退式綜采采和普通機(jī)采，三班出煤，一班檢修，日產(chǎn)量約5000噸，本采區(qū)服務(wù)年限為50年。其井下采區(qū)巷道及設(shè)備布置如圖11所示，井下采區(qū)主要用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如表12所示。圖11 1411采區(qū)巷道及設(shè)備布置圖說明：①②……為用電設(shè)備負(fù)荷，其具體設(shè)備如1411采區(qū)用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表12中2……所示表12 井下采區(qū)用電設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量容量（單臺(tái)）（kW）電壓（V）1采煤機(jī)DMB300S130011402機(jī)采面運(yùn)輸機(jī)SGW44A122+2211403下順槽運(yùn)輸機(jī)SGW403406604炮采面運(yùn)輸機(jī)SGW221226605順槽皮帶機(jī)SPJ8001306606上山皮帶機(jī)SDJ150130+306607上山絞車JTB12001556608煤電鉆9121279掘進(jìn)巷局扇JBT52221166010調(diào)度絞車266011回柱絞車JH21721766012掘進(jìn)皮帶機(jī)SPJ80023066013運(yùn)輸巷皮帶機(jī)SPJ800130+3066014水泵390+90+306602 四股泉煤礦供電設(shè)計(jì)方案及論證四股泉煤礦供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括井上和井下兩個(gè)部分，下面對(duì)其供電方案進(jìn)行選擇和論證。 四股泉煤礦總體設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)進(jìn)線為35kV，地面變電所設(shè)置在電源進(jìn)線方向的工業(yè)廣場(chǎng)的邊緣。將10kV高壓電能經(jīng)過敷設(shè)在副井筒中的電纜送到井下中央變電所，再由井下中央變電所通過電纜將6KV電能送到井下各用電設(shè)備，在井底車場(chǎng)附近設(shè)置井下中央變電所。 考慮可實(shí)現(xiàn)不間斷供電，地面變電所用兩路35kV進(jìn)線電源，經(jīng)變壓器降壓后的10kV電能分別接于兩段母線上，經(jīng)配電裝置再經(jīng)變壓器變壓后向地面各個(gè)用戶如提升、通風(fēng)、機(jī)修、照明等用電設(shè)備供電。對(duì)一類用戶分別接在兩段母線上形成雙回路供電。 井下供電，是由地面變電所經(jīng)副井筒中的高壓電纜，將10kV的電能送到井下中央變電所的母線上，其電源的引線為兩條，當(dāng)一條出故障時(shí)，其余的一條電纜能承擔(dān)井下最大涌水量時(shí)排水用全部負(fù)荷。為了便于安裝和維護(hù)，電纜截面一般不超過120mm2。為了保證供電可靠，地面變電所和井下中央變電所均采用單母線分段，井下主排水泵分別聯(lián)接在變電所母線的兩段上，對(duì)井底車場(chǎng)附近硐室和巷道低壓動(dòng)力設(shè)備和采區(qū)1140V、127V用電，經(jīng)電纜供電。 方案的可行性論證[3]本設(shè)計(jì)方案主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面來論證設(shè)計(jì)方案的可行性?？傮w方面來講，為保證供電的可靠性，變電所從不同的地方引進(jìn)兩條進(jìn)線，設(shè)置兩臺(tái)35kV主變壓器，采用外橋式接線的室外布置配電；從主變壓器出線后的10kV側(cè)，采用單母線分段固定式室內(nèi)高壓配電柜配電，分別對(duì)地面和井下進(jìn)行供電；地面負(fù)荷用電利用兩臺(tái)變壓器供電，其進(jìn)線分別引自10kV側(cè)單母分段的兩個(gè)部分，直接將配出電能供給地面380V和220V的用電負(fù)荷；對(duì)井下供電設(shè)計(jì)，是用兩條10kV電纜經(jīng)副井口直接下井，在井下設(shè)置一處中央變電所，經(jīng)配電裝置配電后分接兩臺(tái)礦用防爆變壓器供井下用電。 技術(shù)方面論證供電可靠性：主變壓器、地面及井下直接供電的各變壓器，均采用雙線兩臺(tái)變壓器供電。這樣當(dāng)一臺(tái)主變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器能夠保證煤礦負(fù)荷用電，使生產(chǎn)正常進(jìn)行；當(dāng)供地面用電的一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，其另一臺(tái)變壓器能夠承擔(dān)起煤礦地面用電的一、二級(jí)負(fù)荷用電（如主扇風(fēng)機(jī)、人員提升機(jī)等），不至于引起煤礦事故，導(dǎo)致人員傷亡；當(dāng)供井下用電的一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，其另一臺(tái)井下變壓器能夠承擔(dān)起煤礦井下最大涌水量時(shí)，井下排水泵的負(fù)荷，以不至于出現(xiàn)煤礦被淹，設(shè)備被損壞的情況。供電質(zhì)量：設(shè)計(jì)采用直接引入35kV供電方案，有煤礦變電所自身進(jìn)行由高壓到負(fù)荷的配送電和對(duì)用電的無功補(bǔ)償，在必要的時(shí)候還可以對(duì)35KV變壓器直接進(jìn)行空載調(diào)節(jié)，從而保證了供電質(zhì)量。運(yùn)行操作的靈活性：對(duì)礦用設(shè)備均設(shè)有單獨(dú)的磁力起動(dòng)器，可以方便的對(duì)設(shè)備頻繁操作，并在一組設(shè)備送電端設(shè)置饋電開關(guān)，作為設(shè)備的一級(jí)保護(hù)。同時(shí)，在設(shè)備之間裝設(shè)閉瑣保護(hù)裝置，增加了設(shè)備運(yùn)行操作的安全性和靈活性。維護(hù)與檢修：從本設(shè)計(jì)的接線方式考慮（第三章、第四章中詳細(xì)介紹），當(dāng)線路出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)，可以方便的切除故障或?qū)⒅匾?fù)荷供電切換到其它線路。 經(jīng)濟(jì)方面論證投資：在對(duì)主變壓器接線、變電所配電線路接線和有關(guān)設(shè)備的選用上，均考慮了投資費(fèi)用，在保證供電可靠和安全的情況下，盡量選用投資費(fèi)用較低的設(shè)備。年運(yùn)行費(fèi)用：包括各種設(shè)備的折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)和電費(fèi)等。由于設(shè)備的折舊費(fèi)一般是固定不變的，只有從降低維護(hù)費(fèi)和電費(fèi)的角度考慮。本設(shè)計(jì)做到了從變電所的位置選址到設(shè)備的保護(hù)裝置，都考慮了能降低維護(hù)費(fèi)的因素。由于電價(jià)是固定的，因此降低電費(fèi)主要從降低電能損耗方面入手，盡量減少損耗。電能損耗：包括有功損耗和無功損耗。由于輸電線路固定，主要從變壓器、電抗器等耗電設(shè)備考慮電能損耗。在變壓器選擇上盡量接近用電負(fù)荷容量，減小空載運(yùn)行的損耗；在變電所加設(shè)無功補(bǔ)償器，補(bǔ)償無功功率的損耗。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面論證來看，本設(shè)計(jì)方案滿足論證要求，故在以后各章節(jié)對(duì)四股泉煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中均以本設(shè)計(jì)方案為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)。3 礦井地面變電所設(shè)計(jì)煤礦地面變電所，從設(shè)計(jì)情況看大體分為兩種情況：一種是電源進(jìn)線為35kV，經(jīng)主變壓器降壓到10kV或6kV后，向高壓設(shè)備供電，就是通常所說35kV變電所；另一種是電源進(jìn)線為10kV或6kV直接引到母線上，通過高壓配電裝置，直接向高壓負(fù)荷供電，稱為10kV或6kV配電所。本礦地面變電所設(shè)計(jì)采用的是第一種方案，即35kV變電所供電。 地面用電負(fù)荷計(jì)算本礦地面用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)采用需用系數(shù)法[5]：根據(jù)地面用電負(fù)荷及用電設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中的負(fù)荷等級(jí)，為保證當(dāng)一臺(tái)變壓器受到損害，而另一臺(tái)變壓器能夠保證其煤礦所有一、二級(jí)負(fù)荷供電，確定此設(shè)計(jì)地面供電采用兩臺(tái)變壓器供電。地面負(fù)荷按下式（31）進(jìn)行計(jì)算 [5] （31）式中 ——所計(jì)算的電力負(fù)荷總的視在功率，kVA； ——參加計(jì)算的所有用電設(shè)備（不包括備用）額定功率之和，kW； ——參加計(jì)算的所有電力負(fù)荷的平均功率因數(shù)； ——需用系數(shù)。其中=[5] （32）地面所取的各用電負(fù)荷的需用系數(shù)及平均功率因數(shù)見下表所示?？梢暂^正確計(jì)算出用電功率的設(shè)備，如提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)等的電力負(fù)荷，應(yīng)取其計(jì)算負(fù)荷。地面工作面用電