矿井供电设备能力核验研究

王秉智(山西省煤炭规划设计院(集团)有限公司， 山西 太原 030045)

1 前言

某矿井工业场地现有110/35/10kV变电站一座，安装SSZ11- 40000/110，110kV/35kV/10kV，40 000kVA型有载调压电力变压器2台,1用1备。该变电站内110kV侧、35kV和10kV侧均采用单母线分段主接线方式，两段10kV母线上分别安装一组无功补偿装置，正常运行均可采用分列运行或一用一备方式。地面设备用电电压等级为110kV、35kV、10kV、660V、380/220V。

该110kV变电站还承担另外两座矿井与选煤厂的供电任务，矿井计算有功功率分别为5 971kW、6 340kW，选煤厂计算有功功率为2 000kW。

根据地面负荷分布及负荷性质，在该矿井地面工业场地设有一座主井10/0.4kV变电所、一座副井10/0.4kV变电所以及主通风机房配电室、空压机房配电室等。10kV供电电源引自矿井地面110kV变电站10kV配电室。其中主斜井胶带机、空压机、主通风机为10kV高压负荷，其余为低压负荷。一、二类负荷均为双电源供电。

井下供电系统电压等级10/3.3/1.14/0.66/0.127kV，井下采用10kV线路供电。井下设中央变电所，从地面110kV变电站10kV不同母线段引两回MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型高压电缆沿主斜井敷设至井下中央变电所，长度1.55km。井下中央变电所采用放射式向井下中央水泵变电所、综采工作面、掘进工作面、大巷胶带机、井底设备配电点以及采区变电所等负荷供电。

采区变电所两回10kV电源引自井下中央变电所10kV不同母线段，电缆为MYJV22-8.7/10kV 3×185mm2型矿用高压铠装电缆，长度2.45km。采区变电所向掘进工作面、采区大巷胶带机等负荷供电。

掘进工作面局部通风机采用“三专两闭锁” “双风机”“双电源”自动切换连续供电方式，利用设在掘进巷道口的矿用移动变压器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作为掘进局部通风机的专用电源，利用设在掘进工作面的矿用移动变压器KBSGZY- 500/10 10/0.69kV作为掘进局部通风机的备用电源，选取矿用隔爆型风机双电源组合式开关，实现局部通风机主、备互投、自动切换，并结合KJ90NB安全监控系统，完成“风电、瓦斯电”闭锁功能。

矿井变压器总容量2×40 000kVA，本矿用电设备装机总容量20 470kW，矿井实际运行设备总负荷13 191kW。其中，地面设备装机总容量12 150kW，井下设备装机总容量8 320kW；地面实际运行设备总负荷7 165kW，井下实际运行设备最大负荷6 026kW。

矿井110kV电源线路、下井电缆的正常运行，对矿井安全生产至关重要，现对矿井110kV电源线路、下井电缆进行校核。

2 110kV电源线路安全载流量及压降校核

矿井地面工业场地110kV变电站，一回路110kV电源引自小京庄110kV变电站110kV母线段，长度约为11km；另一回路110kV电源引自南京庄220kV变电站110kV出线侧，长度约22km。导线均选用JL/G1A- 300型。

其中，小京庄110kV变电站为双回路电源，一回110kV电源引自南京庄220kV变电站110kV母线侧，长度约11.82km；另一回110kV电源引自右玉220kV变电站110kV母线侧，长度约23.33km。两回导线均选用JL/G1A- 300型。该110kV变电站安装有2台容量63 000kVA有载调压电力变压器2台,1用1备，负荷率为57%。

2.1 安全载流量校核

全矿110kV计算电流为[1]

式中：P1——该矿井最大涌水时的实际用电负荷13 191kW；

P2、P3——另外两座矿井最大涌水时的实际用电负荷分别为5 971kW、6 340kW；

P4——地面选煤厂设计用电负荷约为2 000kW。

计算得出，全矿110kV电流为160.39A。JL/G/A- 300线Ix1=567A>Ij=160.39A。

通过以上计算矿井110kV变电站电源线路安全载流量满足要求。

2.2 线路压降校核

(1)当矿井110kV电源采用引自小京庄110kV变电站110kV母线侧，长度约为11km。通过取证，小京庄110kV变电站电源线路负荷为35.91MW。由于小京庄110kV变电站两回110kV电源线路分别引自南京庄220kV变电站110kV出线侧、右玉220kV变电站110kV出线侧，供电距离分别为11.82km、23.33km，导线均选用JL/G1A- 300型。

因此，小京庄110kV变电站两回电源线路压降分别为[2]

ΔU1%=35.91×11.82×0.002 49%≈1.06%

ΔU2%=35.91×23.33×0.002 49%≈2.09%

电源线路负荷为P1+P2+P3+P4=27.502MW，线路长度为11km，导线型号为JL/G1A- 300(LGJ- 300)，则JL/G1A- 300(LGJ- 300)电源线路电压降为

ΔU3%=27.502×11×0.002 49%≈0.75%

则：ΔUa%=ΔU1%+ΔU3%=1.06%+0.75%=1.81%<5%

ΔUb%=ΔU2%+ΔU3%=2.09%+0.75%=2.84%<5%

通过以上计算矿井110kV变电站电源线路压降满足要求。

(2)当110kV电源采用引自220kV南京庄变电站110kV出线侧，长度约22km。电源线路负荷为P1+P2+P3+P4=27.502MW，线路长度为22km，导线型号为JL/G1A- 300(LGJ- 300)，则JL/G1A- 300(LGJ- 300)线路电压降为

ΔU%=27.502×22×0.002 49%≈1.51%<5%

通过以上计算矿井110kV变电站该电源线路压降满足要求。

因此，由以上检验可知矿井两回110kV电源线路安全载流量及电压降均符合要求。

3 下井电缆安全载流量及压降校核

3.1 安全载流量校核

井下最大涌水时的实际用电负荷约为6 026kW。井下计算负荷电流为

根据厂商资料，MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型电缆允许载流量为488A；当一回路电缆故障停止送电时，另一回路电缆的载流量为

IX=488(A)>Ij=434.89A，满足供电要求。

通过以上计算下井电缆电源线路安全载流量满足要求。

3.2 线路压降校核

MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型电缆单位负荷矩时电压损失百分数为0.147%/MW·km，井下MYJV42-8.7/10kV 3×240mm2型电缆所带负荷为6.026MW，线路长1.55km。则该回电缆线路电压降为

ΔU下%=6.026×1.55×0.147%≈1.37%<5%

以上计算下井高压电缆安全载流量及电压降均符合要求，当一回路电缆故障时，另一回电缆能保证井下全部负荷用电。

4 结论

通过对矿井110kV电源线路、下井电缆进行了安全载流量及压降校核研究，全矿110kV电流为160.39A，线路满足安全载流量要求。矿井的供电设备满足供电需求，保障了矿井的安全生产。