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第十章 电 气 第一节 供电电源 一、电源概况 本矿井邻近设有3座电厂，淮南电厂（一厂）位于本矿井东南约75km处，现装机容量为490MW；洛河电厂（二厂）位于淮南电厂东北约5km处，该厂设计装设4台300MW发电机组，以220kV线路与区域电网相联，并以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联；平圩电厂（三厂）位于淮南电厂西约11km处，该厂设计装设4台600MW发电机组，该厂与二厂之间设有220kV及500kV联络线，并以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联。 按潘谢矿区总体供电规划，矿区内已建2座大型的220kV区域变电所，即位于本矿井东约45km处的芦集220kV变电所和位于本矿井东南约26km处的张集220kV变电所。两变电所设计均装设2台120MVA主变压器。目前两变电所2台主变压器均已投入运行。芦集变电所以220kV输电线路，1回经南坪220kV变电所与淮北电厂相联，另1回经蔡家岗220kV变电所与淮南电厂相联。张集变电所2回220kV电源，1回来自芦集变电所，另1回经阜阳220kV变电所与淮北电厂相联。 矿井邻近电网现状及规划示意图见图10-1-1。 二、矿井供电电源 根据邻近电网现状，并考虑本矿井为特大型矿井，用电负荷大，电压质量要求高，因此，本矿井供电电源电压采用110kV。 按潘谢矿区总体供电规划，张集220kV变电所已留有2回110kV出线间隔供本矿井用电，为保证矿井供电安全可靠，本设计推荐2回110kV电源均引自张集220kV区域变电所。 第二节 电力负荷 矿井电力负荷计算见表10-2-1（1）～（7）。 矿井电力负荷计算结果见表10-2-2。 第三节 送变电 一、供电方案 本矿井设计生产能力为3.0Mt/a，并在主要环节上留有发展到6.0Mt/a的余地。为保证供电系统的技术经济合理性，对本矿井供电系统进行了综合考虑、全面分析及多方案比选，总结归纳为以下3个方案 方案Ⅰ矿井110kV变电所装设2台20MVA 110/10.5kV主变压器，采用10kV配电及下井，并留有一台主变位置。 方案Ⅱ矿井110kV变电所装设3台10MVA 110/10.5kV主变压器，采用10kV配电及下井，并留有一台主变位置。 方案Ⅲ矿井110kV变电所装设2台20MVA 110/6.3kV主变压器，采用6kV配电及下井，并留有一台主变位置。 上述3个方案见图10-3-1～3。技术经济比较见表10-3-1。 经技术经济比较，方案Ⅰ的投资及运行费均优于方案Ⅱ、Ⅲ，同时变电所占地面积小，有利于矿井后期扩建，尤其是采用10kV配电及10kV直接下井供电，矿井后期西区及边界东风井可采用10kV配电，从而取消了35kV电压等级，简化了供电环节，节省投资，减少电能损耗，提高了供电质量。 10kV直接下井供电为我国七五科技攻关项目，并早于1989年12月28日在焦作矿务局由原能源部委托煤炭科学研究总院主持通过技术鉴定，研制的矿井成套10kV设备经各项试验及工业性运行，证明系统运行可靠，均符合各项技术要求，并推广应用，采用10kV直 负 荷 计 算 表 表10-2-1（1） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 I 地面负荷 一 地面高压负荷 1 主井提升机 10000 变-变频 3000 2/2 6000 6000 0.75 0.6 1.33 4500 5985 2 副井提升机 10000 直流 1700 1/1 1700 1700 0.759 0.6 1.33 1290 1716 3 中央风井提升 10000 直流 700 1/1 700 700 0.786 0.6 1.33 550 732 4 压风机 10000 异步 315 4/3 1260 945 0.75 0.85 0.62 709 440 5 通风机 10000 同步 1250 2/2 2500 1250 0.64 -0.9 -0.484 800 -387 6 铁路装车站皮带 10000 异步 500 1/1 500 500 0.6 0.7 1.02 300 306 小 计 12660 11095 8149 8792 二 地面低压负荷 1 110kV变电所低压系统 （1） 所用电 380/220 45 45 0.7 0.7 1.02 32 33 46 2 主井绞车房低压系统 （1） 主井绞车房辅助设备 380/220 350 350 0.7 0.7 1.02 245 250 （2） 主井井口房 380/220 10 10 0.85 0.7 1.02 9 9.2 （3） 空气热加室 380/220 5 5 0.7 0.75 0.88 4 3.5 小 计 365 365 258 263 368 2SCB9-400/10 负 荷 计 算 表 表10-2-1（2） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 3 副井绞车房低压系统 1 副井绞车房辅助设备 380/220 300 300 0.7 0.7 1.02 210 214 2 副井井口房 380/220 41 41 0.5 0.6 1.33 21 28 3 矿灯房 380/220 50 50 0.4 0.8 0.75 20 15 4 生活室 380/220 21 21 0.7 0.7 1.02 15 15.3 5 压风机房辅助设备 380/220 20 13 0.75 0.8 0.75 10.4 8 6 空气加热室 380/220 5 5 0.7 0.75 0.88 4 3.5 小 计 437 430 280 284 399 2S9-500/10 4 筛分车间变电所 1 筛分车间 660 1120 1120 0.6 0.7 1.02 672 685 92 准备车间、矸石仓 660 439 439 0.6 0.7 1.02 263 268 3 3号转载点 660 315 315 0.6 0.7 1.02 189 193 小 计 1874 1874 1124 1146 1605 2SCB9-1600/10 5 装车仓变电所 1 装车仓 660 577 577 0.55 0.7 1.02 317 323 2 装车站 660 45 45 0.6 0.7 1.02 27 27.5 3 储煤场 660 259 259 0.4 0.6 1.33 104 138 4 1号转载点 660 30 30 0.6 0.7 1.02 18 18.4 负 荷 计 算 表 表10-2-1（3） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 5 2号转载点 660 55 55 0.6 0.7 1.02 33 34 小 计 966 966 499 541 736 2SCB9-800/10 6 瓦期抽放站变电所 1 瓦期抽放站 380/220 520 260 0.75 0.75 0.88 195 172 2 中央风井提升辅助设备 380/220 100 100 0.7 0.7 1.02 70 71 3 泥浆搅拌站、油脂库 380/220 55 33 0.7 0.75 0.88 23 20 4 坑木房、材料库 380/220 30 30 0.4 0.65 1.17 12 14 5 工业场地照明 380/220 30 30 1 0.7 1.02 30 31 小 计 735 453 330 308 451 2S9-630/10 7 矸石山变电所 1 矸石山皮带机 380/220 124 124 0.65 0.75 0.88 81 71 2 扩堆泵房 380/220 440 220 0.65 0.75 0.88 143 126 小 计 564 344 224 197 298 S9-400/10 8 机修车间变电所 （1） 机修厂 380/220 701 701 0.3 0.65 1.17 210 246 2 综采设备组装试验修理间 330 330 0.3 0.65 1.17 99 116 3 电机车库、编网房 150 150 0.65 0.75 0.88 98 86 负 荷 计 算 表 表10-2-1（4） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 （4） 备品备件库 380/220 40 40 0.65 0.7 1.02 26 27 （5） 工业场地照明 380/220 30 30 1 0.7 1.02 30 31 小 计 1251 1251 463 506 686 S9-1000/10 9 矿办公楼变电所 （1） 集中空调 380/220 290 190 0.85 0.75 0.88 162 142 （2） 通信、监控 380/220 50 50 0.8 0.7 1.02 40 41 （3） 场前区照明 380/220 40 40 1 0.7 1.02 40 41 小 计 380 280 242 224 330 2SCB9-400/10 10 综合服务楼变电所 （1） 单身宿舍 380/220 120 120 0.85 0.75 0.88 102 90 （2） 食堂 380/220 80 80 0.8 0.75 0.88 64 56 （3） 消防救护楼 380/220 50 50 0.8 0.75 0.88 40 35 （4） 室外照明 380/220 15 15 1 0.7 1.02 15 15.3 小 计 265 265 221 196 295 SCB9-400/10 负 荷 计 算 表 表10-2-1（5） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 11 锅炉房变电所 1 锅炉房 380/220 318 282 0.6 0.75 0.88 169 149 2 日用消防泵房 380/220 303 159 0.75 0.75 0.88 119 105 3 工业场地照明 380/220 30 30 1 0.7 1.02 30 31 4 矿井水处理站、污水泵房 380/220 170 113 0.75 0.75 0.88 85 75 小 计 821 584 403 360 540 2S9-630/10 12 信号楼变电所 380/220 30 30 0.85 0.7 1.02 26 27 37 SCB9-50/10 13 水源井变电所 380/220 30 3/2 90 60 0.75 0.75 0.88 45 40 60 3SCB9-50/10 14 通风机房辅助设备 380/220 60 60 0.5 0.7 1.02 30 31 43 地面低压负荷合计 7883 7007 4177 4156 计入0.85 3550 3533 地面高低压负荷合计 20543 18102 11699 12325 负 荷 计 算 表 表10-2-1（6） 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Ⅱ 井下负荷 一 井下高压负荷 1 主排水 10000 异步 1600 5/2 8000 3200 0.9 0.88 0.54 2880 1555 二 井下低压负荷 1 东二（13-1）采区 660 8248 8248 0.6 0.78 0.8 4949 3959 2 接替采区 660 3500 3500 0.6 0.75 0.88 2100 1848 3 井下降温 660 1916 1731 0.7 0.75 0.88 1212 1066 4 井下大巷运输 1140 740 740 0.7 0.75 0.88 518 456 5 井底车场动力 660 681 673 0.7 0.75 0.88 471 415 6 井下照明 127 80 80 1 0.6 1.33 80 106 小 计 15165 14972 9330 7850 井下高低压负荷合计 23165 18172 12210 9405 计入0.85 10379 7994 负 荷 计 算 表 表10-2-17 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 容量 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 设 备 容 量 需要 因数 cosφ tanφ 使 用 容 量 每年 工作 时间 每 年 消 耗 电 量 kWh 备 注 总容量 kW 工 作 电动机 kW 有效的 kW 无效的 kvar 总 的 kVA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 全矿高低压负荷合计 43708 36274 22070 20319 计入重合系数0.8 0.736 17662 16255 24004 Ⅲ 选煤厂 4769 3855 0.903 0.486 2377 1128 110kV变电所10kV母线总负荷 48477 40129 20039 17383 26503 电容补偿量 -10200 补偿后 20039 7183 21287 2SFZ9-20000/110 主变损耗 101 1450 110kV变电所110kV母线总负荷 0.92 20140 8633 21912 吨煤电耗（不包括选煤厂） 5329104 17.7kwh/t 电 气 设 备 指 标 表 表10-2-2 电气设备指标 矿 井 选 煤 厂 设备容量（kW） 43708 4769 工作设备容量（kW） 36274 3855 实际使用容量 最大有功功率（kW） 17662 2377 最大无功功率（kvar） 16255 2152 最大视在功率（kVA） 24004 3206 自然功率因数（cosφ） 0.736 0.74 补偿容量（kvar） -10200 -1024 补偿后（110kV） 最大有功功率（kW） 20140 最大无功功率（kvar） 8633 最大视在功率（kVA） 21912 功率因数（cosφ） 0.92 吨煤电耗（kwh/t） 17.7 3.16 供电方案技术经济比较表 表10-3-1 方 案 编 号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 工业场地 主变压器 220MVA 110/10.5kV 310MVA 110/10.5kV 220MVA 110/6.3kV 主 接 线 单母线分段 单母线分段 单母线分段 配电电压 10kV 10kV 6kV 下井电缆 4MYJV42-8.7/10kV 3150 4MYJV42-8.7/10kV 3150 6MYJV42-6/6kV 3240 后期 西区供电电压 10kV 10kV 35kV 东风井供电电压 10kV 10kV 35kV 投资（万元/a） 1280 1366 1815 年电能损耗（万度/a） 176 161 218 年运行费（万元/a） 变电所及线路 91 101 166 年电能损耗费 79 73 98 合 计 170 174 264 优 点 投资及年运行费省，变电所占 地面积小，有利于扩建 投资及年运行费较省 有利于6kV设备代用 缺 点 与本矿区其它矿井配电电压（6kV）不一致 主接线复杂，变电所占地面积大，不利于扩建，与本矿区其它矿井配电电压（6kV）不一致 投资及年运行费较高，后期需 增加或更换3圈主变 备 注 各方案均未计入相同部分 接下井供电，具有很好的社会和经济效益。 综上所述，本设计推荐方案Ⅰ。 二、输电线路 本矿井电源线为2回110kV线路，业主已委托淮南供电局设计室设计，导线截面为LGJX-150，每回全长约26.6km。目前2回线路均已施工，其中一回，谢桥35kV变电所至刘庄35kV临时变电所段已降压运行，以满足基建施工用电。 三、工业场地110kV变电所 地面110kV变电所位于工业场地东侧，进出线方便，并接近负荷中心。 本变电所为终端所，110kV出线少，故110kV侧及10kV侧主接线均采用单母线分段。 所内设SFZ9-20000/110 110/10.5kV主变压器2台，留有1台主变位置，2台主变正常分列运行，负荷率53，保证率94，矿井后期开拓西区（地面约4000kW、井下约5000kW）和建东回风井（约1500kW）时，必须再投入1台主变；110kV侧采用手车式SF6断路器，配弹簧操作机构，并留有1回主变2回矸石电厂接入系统1回备用间隔，以满足后期发展的要求；10kV侧采用中置移开式真空开关柜，配弹簧操作机构。所内所有断路器均为电动操作。变电所除主变采用室外布置外，其余均采用室内布置。 变电所采用微机变电站综合自动化系统，该系统集保护、远动、通讯于一体的综合自动化系统，具有保护、遥测、遥信、遥调、遥控功能，可实现对变电所进行全方位的控制和管理，实现变电所少人或无人值守，并与矿井生产监控及计算机管理系统联网。 所用电采用2台50kVA 10/0.4/0.23kV变压器互为备用。操作电源采用DC220V，100Ah铅酸免维护成套直流电源装置。 四、短路电流计算 根据淮南供电局提供，张集220kV变电所110kV母线最大运行方式系统阻抗为0.106；最小运行方式系统阻抗为0.2868；（Sj100MVA）。为限制短路电流，矿井主变正常分列运行。短路电流计算见图10-3-4，计算结果见表10-3-2。 短路电流计算结果表 表10-3-2 短路点 运行方式 短路电流（kA） 短路容量（MVA） 110kV母线路 最 大 2.7 538 最 小 1.37 273 10kV母线 最 大 7.74 141 最 小 6.2 112 由以上计算，经校验，矿井地面110kV变电所10kV母线馈出的10kV交联聚乙烯铜芯电缆的最小截面为70mm2，电流互感器LZZQB6-10最小变比为100/5。 五、谐波抑制及功率因数补偿 主、副井提升机晶闸管供电装置构成供电系统的主要谐波源，使得流入电网中谐波电流及谐波电压畸变率均超过国家谐波管理规定标准，故需设置高次谐波滤波装置。 正常供电时，主、副井提升机分别运行于110kV变电所10kV侧两段母线上，通风机与副井提升机在一段运行。考虑到主井提升机启动时无功冲击较大，达9.74，故在10kV主井段设1套动态无功补偿及滤波装置，装置容量约为15Mvar，动态补偿容量为0～10Mvar；在10kV副井段设1套静态无功补偿及滤波装置，滤波装置容量为6Mvar，并利用矿井通风机功率因数在-0.75～-1～0.75范围内可调，相应无功功率在-1102kvar～1102kvar范围内连续可 调，滤波装置投运后，公共连接点上的各项谐波指标均能满足国家谐波管理标准的规定要求，补偿后矿井功率因数达到0.92。 六、单相接地电容电流的限制 本矿井为特大型矿井，10kV系统单相接地电容电流达45A，为限制单相接地电容电流，采取在10kV各段母线上设置电容电流自动跟踪补偿装置，以满足规程规定的要求。 第四节 地面供配电 一、工业场地 场内各车间10kV电源均由地面110kV变电所配出，对一级、二级高压负荷均采用双回路供电，并分别接于不同的母线段上。 场内低压负荷较集中的主井、副井、瓦斯抽放站、筛分车间、装车仓、锅炉房、机修厂等处设10kV变电所，对一级、二级低压负荷均采用双回路供电，并分别接于不同的母线段上。 地面生产系统由于用电负荷大，供电距离远，故地面低压除生产系统采用660V外，其余均采用380/220V。 二、场外供电 矸石山、水源井均设10kV变电所，10kV电源均引自矿井地面110kV变电所。 三、西区及东回风井场地 矿井后期西区及东回风井场地均采用10kV供电，10kV电源均引自矿井地面110kV变电所。 四、工业场地电缆敷设 场内配电均采用电缆，电缆较集中段采用电缆桥架敷设。 第五节 井下供配电 一、井下负荷及下井电缆选择 井下-762m水平设主变电所及水泵房联合硐室，泵房内设5台主排水泵，每台泵的电动机功率为1600kW、10kV。井下正常涌水量时2台水泵工作，井下高低压计算负荷为1310kVA，10kV