/山西朔州山陰金海洋五家溝煤業(yè)有限公司地面供電設(shè)計方案機電部2018年1月審批看法單位審批人審批時間機電部調(diào)度室生產(chǎn)技術(shù)部安監(jiān)站機電副總總工程師貫徹學(xué)習(xí)記錄貫徹人貫徹時間貫徹地點簽到表序號簽名序號簽名序號簽名116312173231833419345203562136722378233892439102540112641122742132843142944153045第一節(jié)供電電源 5其次節(jié)送變電 6一、礦井供電系統(tǒng) 6二、送電線路 7三、地面35kV變電站 9第三節(jié)地面供配電 15一、地面配電系統(tǒng) 15二、室內(nèi)、外照明 16三、防雷接地 16第一節(jié)供電電源本礦井位于朔州市山陰縣，屬于朔州市電網(wǎng)管理范圍，截止到目前，朔州市網(wǎng)最高電壓為500kV。山陰縣供電區(qū)內(nèi)有兩座220kV變電站：翠微（2×150MVA）、七里溝（2×120MVA）；供電區(qū)內(nèi)有兩座110kV變電站：永靜城（2×40MVA）、增子坊（2×50MVA），在建一座110kV變電站：下石井（2×50MVA）；六座35/10kV變電所：芍藥溝（10+6.3MVA）、玉井（2×10MVA）、五家溝（2×16MVA）、扒羅山（2×6.3MVA）、金龍（4+2.5MVA）。永靜城110kV變電站，雙回路電源分別引自翠微、七里溝220kV變電站；站內(nèi)主變兩臺（2×40MVA），電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象是扒羅山、水泉等35kV變電站，目前主變裕量較大。下石井110kV變電站為在建工程，預(yù)料2010年投入運行。該電站雙回路電源引自翠微220kV變電站；站內(nèi)主變二臺（2×50MVA），電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象是扒羅山、水泉、史家屯等35kV變電站，主變裕量較大。增子坊110kV變電站，單回電源引自右玉220kV變電站，電源線路型號LGJ-300，長度15.75km；站內(nèi)主變2×40MVA，電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象為玉井等35kV變電站，目前主變裕量較大。目前，建設(shè)方已通過當(dāng)?shù)毓╇姴块T新建五家溝35kV變電站一座，現(xiàn)已投入運行。該站位于五家溝主工業(yè)場地東北，距離幫助工業(yè)場地約1.0km，距離主工業(yè)場地約0.3km，規(guī)劃電源兩回，目前僅有一回電源，其引自七里溝220kV變電站；站內(nèi)主變2臺，容量2×25MVA；35kV規(guī)劃接線為單母線分段接線，目前為單母線運行；10kV為單母線分段接線。依據(jù)山西省電力公司“晉電發(fā)展[2010]149號”《關(guān)于金海洋礦業(yè)股份有限公司礦區(qū)供電方案的批復(fù)》，同意對現(xiàn)有五家溝35kV變電站完善其次電源。具體批復(fù)如下：新建五家溝35kV變電站至右玉220kV變電站一回35kV線路，長度為27km，導(dǎo)線接受LGJ-185型；北周莊變電站-金龍變電站-五家溝變電站的35kV線路和金龍變電站斷開，在金龍變電站站外連通；新建五家溝35kV變電站至金龍35kV變電站一回35kV線路，長度為15.8km，導(dǎo)線接受LGJ-150型；新建翠微220kV變電站至北周莊35kV變電站一回35kV線路，長度為3km，導(dǎo)線接受LGJ-240型。上述工程完工后，礦井電源分別引自右玉220kV變電站和翠微220kV變電站，符合《煤礦平安規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》有關(guān)“雙電源”的要求。地區(qū)電力系統(tǒng)地理接線示看法圖11-1-1。其次節(jié)送變電一、礦井供電系統(tǒng)本礦井供電電壓為35kV，以兩回35kV送電線路引自電力系統(tǒng)變電站。在礦井主工業(yè)場地東北部已建成35/10kV變電站，礦井生產(chǎn)用電均引自該站。依據(jù)《煤礦平安規(guī)程》第四百四十一條的規(guī)定，正常狀況下礦井電源應(yīng)接受分列運行方式，一回路運行時另一回路必需帶電備用，以保證帶電的連續(xù)性。該站以10kV電壓等級向本礦井各工業(yè)場地供電，共10回，其中井下主變電所2回、主工業(yè)場地變電所2回、主斜井配電室2回、幫助工業(yè)場地變電所2回、風(fēng)井場地配電室2回。每個配（變）電點的電源分別接于兩段10kV母線上。同時該站以兩回10kV線路向馬營礦供電。二、送電線路依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的第11.2.3條規(guī)定，電源線路導(dǎo)線截面應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選取?！睹旱V平安規(guī)程》第四百四十一條規(guī)定：正常狀況下，礦井電源應(yīng)接受分列運行方式。電源線路分列運行時，每回最大工作電流約112A，礦井年最大負(fù)荷利用小時數(shù)約5000h，架空鋼芯鋁絞線的經(jīng)濟電流密度取0.9A/㎜2,此時，電源線路的經(jīng)濟截面為120mm2。依據(jù)山西省電力公司批復(fù)的五家溝35kV變電站電源方案，右玉至五家溝35kV線路，長度為27km，導(dǎo)線接受LGJ-185型；翠微至北周莊至五家溝35kV線路，長度約15.8km，導(dǎo)線接受 2*LGJ-240+2*LGJ-150型。上述兩回電源線路均滿足經(jīng)濟截面的要求。兩條電源線路壓降：正常分列運行時，右玉至五家溝35kV線路壓降約4.3%；翠微至北周莊至五家溝35kV線路壓降約3.5%。當(dāng)任一回停止供電，另一回?fù)?dān)負(fù)全部負(fù)荷運行時，右玉至五家溝35kV線路壓降約8.6%；翠微至北周莊至五家溝35kV線路壓降約6.7%。從以上分析得知，兩回電源線路分列運行時，線路壓降滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的要求；但是當(dāng)任一回停止供電，另一回?fù)?dān)負(fù)全部負(fù)荷運行時，線路壓降大，此時可通過有載調(diào)壓變壓器調(diào)整10kV側(cè)電壓水平滿足供電要求。由于線路的負(fù)荷裕量很少，若變電站負(fù)荷再有增加，線路壓降將超過規(guī)程限定值，因此建議業(yè)主單位適時更換大截面線路導(dǎo)線。1、線路路徑本礦井的兩回35kV電源線路應(yīng)分開架設(shè)，其路徑較長，線路路徑應(yīng)避開采區(qū)、塌陷區(qū)或其它不良地質(zhì)區(qū)。2、線路地質(zhì)地貌特征線路地處山西朔州西部山區(qū)，該地區(qū)是典型的山地特征。地勢起伏較大，地質(zhì)條件較困難。3、線路氣象條件線路所在地區(qū)主要氣象條件見表11-3-1。表11-3-1線路所在地區(qū)主要氣象條件最高氣溫（℃）＋40最低氣溫（℃）－30年均氣溫（℃）+6.5最大風(fēng)速（m/s）30年雷暴日（天）42.3覆冰厚度（mm）104、線路機電1）導(dǎo)線、地線選擇右玉至五家溝35kV線路導(dǎo)線為LGJ－185/30鋼芯鋁絞線，導(dǎo)線平安系數(shù)取3.0，年平均運行應(yīng)力不大于瞬時破壞應(yīng)力的25％。翠微至北周莊至五家溝35kV線路導(dǎo)線接受2*LGJ-240+2*LGJ-150 型。導(dǎo)線平安系數(shù)取3.0，年平均運行應(yīng)力不大于瞬時破壞應(yīng)力的25％。依據(jù)《66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，并結(jié)合本地區(qū)地形地貌特點和氣候條件，設(shè)計確定全線架設(shè)地線。地線接受光纖復(fù)合地線OPGW（12芯）。2）絕緣協(xié)作線路污穢等級按GB50061中規(guī)定的E3級污穢區(qū)考慮。又因該線路所經(jīng)部分地段海拔高度超過1000m，所以新建線路桿塔接受加強絕緣型絕緣子串，以滿足規(guī)程要求?？缭借F路、一、二級公路時，絕緣子串應(yīng)接受雙串。3）線路金具本工程線路金具均接受電力定型金具，導(dǎo)線懸垂線夾和耐張線夾分別接受XGU－4和NLD－4型，導(dǎo)線在檔距中均接受爆壓方式進(jìn)行聯(lián)接，耐張桿塔的跳線接受并勾線夾進(jìn)行聯(lián)接，導(dǎo)線并勾線夾為JB－4型。4）防振措施依據(jù)規(guī)程規(guī)定，線路應(yīng)實行防振措施，導(dǎo)線加裝FD－4型防振錘進(jìn)行防振，OPGW地線加裝4D型防振錘進(jìn)行防振。防振錘安裝數(shù)量見表11-3-2。表11-3-2防振錘安裝數(shù)量表外徑（mm）檔距（m）D＜12≤300300～600600～90012≤D≤22≤350350～700700～100022＜D＜37.1≤450450～800800～1200防振錘數(shù)量(每檔)2465）接地裝置全線桿塔均需逐基接地，接地裝置的工頻接地電阻應(yīng)符合規(guī)程要求，接地體材料接受Ф10圓鋼。由于線路所經(jīng)地段大部分為砂地，土壤電阻率高，應(yīng)實行延長接地體、添加降阻劑、做局部接地極板等措施降低接地電阻。5、桿塔和基礎(chǔ)1）桿塔選型本次線路較長，地形平坦，為降低造價，線路直線桿接受鋼筋混凝土門型桿，終端、轉(zhuǎn)角等耐張桿接受鐵塔型式。2）基礎(chǔ)選用依據(jù)本工程地質(zhì)條件和桿塔型式，接受不同的桿塔基礎(chǔ)。直線桿基礎(chǔ)接受預(yù)制鋼筋砼底盤、卡盤及拉線盤基礎(chǔ)，砼強度等級不低于C25。角鋼塔基礎(chǔ)依據(jù)荷載大小和地質(zhì)狀況分別接受鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)、鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，砼強度等級不低于C30。三、地面35kV變電站本礦井已建成35kV變電站，該站距主工業(yè)場地約0.3km，距幫助工業(yè)場地約1.0km，該站為本礦、馬營礦等服務(wù)。在滿足規(guī)程、規(guī)范的前提下，本次設(shè)計不再進(jìn)行方案比較及設(shè)備選型，僅通過對全站負(fù)荷統(tǒng)一計算，對該站進(jìn)一步校驗。1、變電站位置選擇本站作為本礦井和馬營礦井的總降站，主要擔(dān)負(fù)著向礦井內(nèi)井下、地面生產(chǎn)系統(tǒng)供配電的任務(wù)，依據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》GB50215第條的規(guī)定，變電站的位置應(yīng)便于進(jìn)出高壓輸電線路和靠近用電負(fù)荷中心，并應(yīng)按全年風(fēng)向頻率布置在受粉塵污染最小的地點。變電站布置在礦井主工業(yè)場地的東北部，變電站站區(qū)內(nèi)不存在大雨漫灌、內(nèi)澇或洪水威逼。2、主變選擇變電站已經(jīng)建成，主變壓器接受有載調(diào)壓型變壓器，型號S11-25000/35，額定電壓：35±3×2.5%/10.5kV，阻抗電壓：Ud%=8，連接組別：YN，d11。經(jīng)校驗，現(xiàn)有變壓器能夠滿足現(xiàn)有負(fù)荷須要。由于用電負(fù)荷大，電源線路長、壓降大，變電站35kV母線電壓偏差則較大，因此，接受有載調(diào)壓變壓器可以有效調(diào)整10kV系統(tǒng)電壓偏差值在合理范圍內(nèi)，保證供電質(zhì)量。變壓器單臺主變運行時，正常涌水負(fù)荷率78%，最大涌水負(fù)荷率79%，事故保證率100%。3、電氣主接線該站規(guī)劃的電氣主接線為：35kV、10kV母線均為單母線分段接線，目前35kV接線僅為單母線，2號電源進(jìn)線、35kV分段、2號電壓互感器尚未建設(shè)。本次改造將完善電氣主接線，形成該站規(guī)劃的接線方式。礦井35/10kV變電站電氣主接線見附圖C1739-253-1。4、主要設(shè)備1）配電裝置該站35kV配電裝置接受室外裝配式設(shè)備，接受真空斷路器，額定開斷電流為31.5kA，額定電流2000A。10kV配電裝置接受KYN28-12型成套開關(guān)柜，配ZN63A-12真空斷路器，主變進(jìn)線柜和分段柜額定電流為2000A，其它饋線額定電流為1250A。斷路器的額定開斷電流為31.5kA。依據(jù)饋線負(fù)荷，部分回路電流互感器不滿足要求，須要更換，跟換型號及回路見電氣主接線附圖。上述設(shè)備均符合規(guī)程、規(guī)范要求并能滿足本礦實際須要。2）無功補償及諧波治理由于本礦井無大的非線性設(shè)備，諧波電流和無功沖擊不會超過規(guī)程限定值，因此，暫不實行諧波抑制和動態(tài)無功補償措施。變電站現(xiàn)有無功補償裝置容量為2×4200kvar，接受兩等分調(diào)容方式，可以滿足用電負(fù)荷的補償要求，無需改造。3）二次系統(tǒng)原變電站二次設(shè)備已經(jīng)配置，據(jù)建設(shè)方介紹，二次系統(tǒng)接受目前成熟的變電站綜合自動化系統(tǒng)，接受集中組屏和分散安裝結(jié)合的構(gòu)成方式，主要元件的繼電愛惜配置如下：①主變壓器：三相縱聯(lián)差動、復(fù)合電壓啟動的過電流、過負(fù)荷、瓦斯（含變壓器本體及有載調(diào)壓開關(guān)輕、重瓦斯）、溫度、油位、壓力釋放愛惜。②電容器：速斷、定時限過電流、零序電壓、過電壓、低電壓愛惜。③10kV母聯(lián)：過電流愛惜，也可由主變壓器復(fù)合電壓啟動的過電流愛惜以較短時限跳開母聯(lián)；④10kV饋出線：三段式電流愛惜；⑤10kV系統(tǒng)單相接地愛惜。本次完善主接線和配電裝置后，相應(yīng)增加2條35kV線路和分段開關(guān)設(shè)備，增加設(shè)備的二次應(yīng)和原系統(tǒng)連接良好。新增電氣設(shè)備的繼電愛惜和自動裝置配置如下：35kV電源進(jìn)線：三段式電流愛惜。35kV分段開關(guān)：母線充電愛惜；三段式電流愛惜。自動裝置：在電源進(jìn)線上裝設(shè)備用電源自動投入裝置。上述系統(tǒng)配置完善后，能夠滿足相關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求和礦井平安生產(chǎn)的須要。4）站用交直流電源據(jù)了解，站用溝通電源運用1號35kV線路直配變壓器（50kVA）供應(yīng)一路電源，另一路電源由10kVII段母線的所變柜（50kVA）供應(yīng)。兩路電源可由溝通屏自動切換，保證所用電的牢靠性。直流系統(tǒng)接受100Ah的成套直流系統(tǒng)。由于新增設(shè)備不多，經(jīng)校核，現(xiàn)有站用交直流電源系統(tǒng)能夠滿足須要，因此，保持原有系統(tǒng)不變。5）單相接地電容電流及消弧線圈本礦井運用高壓電纜較多，依據(jù)初步估算，礦井10kV系統(tǒng)接地電容電流為42A，依據(jù)《煤礦平安規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》的要求，必需實行限制措施。對于單相接地電容電流的限制，本站原有系統(tǒng)未配置消弧線圈，而配置了消弧柜。設(shè)計認(rèn)為，消弧柜僅能消退單相接地產(chǎn)生的弧光過電壓，而不能補償電容電流，不符合《煤礦平安規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。因此，本站新增2套自動跟蹤補償消弧線圈裝置以限制10kV系統(tǒng)電容電流，每段母線配置1套，以保證在任何運行方式下，礦井10kV系統(tǒng)都不會失去補償。消弧線圈自動補償裝置容量計算如下：消弧線圈的容量配置接受過補償方式，補償系數(shù)取K=1.35，裝置容量Icx=1.35×Ic=1.35×42=56.7（A）。因此，消弧線圈額定補償電流取100（A）。消弧線圈型號為ZDBG-10.5/5-100/J，補償范圍為5～100A。該裝置的接地變壓器和消弧線圈為干式結(jié)構(gòu)，并裝在同一殼體內(nèi)，和10kV高壓開關(guān)柜同室布置。5、變電站布置變電站布置接受現(xiàn)有的布置方式，35kV配電裝置、無功補償裝置位于變電站北部，南部為10kV配電室和二次設(shè)備室，主變壓器位于變電站中部。主變壓器、35kV配電裝置、無功補償裝置為室外布置，其他設(shè)備室內(nèi)布置。變電站布置型式能夠滿足規(guī)程規(guī)范的要求，本次不做變動。變電站電氣平面布置見附圖C1739-253-2。6、過電壓愛惜及接地變電站設(shè)避雷針3座，高度30m，愛惜室外主變、35kV架構(gòu)等。愛惜范圍滿足要求。變電所高壓配電裝置中也實行了雷電侵入波過電壓、諧振過電壓、操作過電壓等愛惜的措施。變電站內(nèi)已設(shè)置接地網(wǎng)，接地電阻滿足規(guī)范要求。7、短路電流計算由于電源參數(shù)尚未確定，為穩(wěn)妥起見，短路電流計算按翠微220kV站220kV母線短路電流為無窮大考慮。最大運行方式為：電源線路分列運行，礦35kV變電站主變分列運行。因基礎(chǔ)資料不完整，本初步設(shè)計無法確定最小運行方式，不再進(jìn)行最小運行方式下的短路電流計算。經(jīng)計算，最大運行方式下，本礦35kV母線短路電流有效值為2.37kA，沖擊值為6.04kA；10kV母線短路電流有效值為4.75kA，沖擊值為12.10A。短路電流計算網(wǎng)絡(luò)阻抗見圖11-3-1。圖11-3-1短路電流計算網(wǎng)絡(luò)阻抗圖經(jīng)校驗，10kV母線全部電氣設(shè)備均滿足最大運行方式下的動、熱穩(wěn)定要求。其中，10kV母線電流互感器變比最小值要求為40/5，變電站10kV母線所饋出的電纜截面最小值為35mm2（按交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜，后備愛惜動作時間為1.0秒考慮）。經(jīng)校驗，35kV、10kV側(cè)設(shè)備參數(shù)的選擇滿足短路電流水平的要求。8、火災(zāi)報警、視頻監(jiān)控及其它火災(zāi)報警、視頻監(jiān)控由礦井消防系統(tǒng)和工業(yè)電視系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。9、通信及調(diào)度自動化變電站已建成投運，隸屬當(dāng)?shù)氐卣{(diào)調(diào)管，通信及調(diào)度自動化設(shè)備已經(jīng)配置。本次改造不再新增。第三節(jié)地面供配電一、地面配電系統(tǒng)地面用電設(shè)備電壓等級為：10kV、660V、380V、220V。依據(jù)地面負(fù)荷分布及負(fù)荷性質(zhì)，在主工業(yè)場地設(shè)兩座變電所和兩座配電室，在幫助工業(yè)場地設(shè)一座變電所，在風(fēng)井場地設(shè)一座變電所。1、主工業(yè)場地變電所在原有主工業(yè)場地上原有地面10kV變電所一座，內(nèi)由9臺KYN28A-12型高壓開關(guān)柜，1臺1600kVA10/0.4kV變壓器和5臺低壓柜組成。由于礦井改造后新增部分用電設(shè)施，且原有變電所內(nèi)低壓系統(tǒng)為單電源不符合規(guī)范要求，所以在原有地面10kV變電所的基礎(chǔ)上重新規(guī)劃改造成為新的主工業(yè)場地變電所。本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路接受電纜敷設(shè)。變電所內(nèi)利用原有其中8臺KYN28A-12型高壓開關(guān)柜，再增加一臺SGB11-1600/10/0.4kV1600kVA免維護節(jié)能型干式變壓器和11臺低壓開關(guān)柜，凹凸壓均接受單母線分段，向原有工業(yè)場地內(nèi)的生活水處理站、行人進(jìn)風(fēng)斜井空氣加熱室、空壓機房、宿舍、辦公樓、調(diào)度室、鍋爐房、聯(lián)合建筑、水源井及新增設(shè)施等低壓負(fù)荷及照明供電。變電所設(shè)低壓電容器自動補償裝置，功率因數(shù)補償?shù)?.9以上。當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺可保證本變電所管轄區(qū)域內(nèi)二級及以上低壓的負(fù)荷供電。2、原煤倉配電室在主工業(yè)場地原煤倉上、下各設(shè)一個配電室。兩個配電室的380V雙回電源均引自主工業(yè)場地變電所380V配電室的不同母線段，線路接受電纜敷設(shè)。配電室設(shè)低壓開關(guān)柜，接受單母線不分段向地面生產(chǎn)系統(tǒng)低壓負(fù)荷供電。變電所設(shè)低壓電容器自動補償裝置，功率因數(shù)補償?shù)?.9以上。3、主斜井井口房變電所在主工業(yè)場地主斜井井口房旁邊設(shè)主斜井井口房變電所。本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，兩回10kV電源相互閉鎖，一回工作，一回備用，高壓線路接受電纜敷設(shè)。變電所內(nèi)設(shè)置4臺KYN28A-12型高壓開關(guān)柜，1臺SGB11-1250/10/0.69kV1250kVA免維護節(jié)能型干式變壓器和5臺低壓柜，向主工業(yè)場地主斜井帶式輸送機供電。凹凸壓均接受單母線不分段，當(dāng)一回高壓線路故障時，另一回線路可保證本配電室管轄區(qū)域內(nèi)全部負(fù)荷的供電。380V低壓電源引自主工業(yè)場地變電所低壓柜4、幫助工業(yè)場地變電所在幫助工業(yè)場地設(shè)10kV變電所一座，本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路接受電纜敷設(shè)。變電所內(nèi)設(shè)置2臺SGB11-500/10/0.4kV500kVA免維護節(jié)能型干式變壓器和7臺低壓柜。低壓側(cè)接受單母線分段向鍋爐房，機修車間，副斜井空氣加熱室，聯(lián)合建筑等設(shè)施供電。變電所設(shè)低壓電容器自動補償裝置，功率因數(shù)補償?shù)?.9以上。當(dāng)一臺變壓器故障時，另一臺可保證本變電所管轄區(qū)域內(nèi)二級及以上低壓負(fù)荷的供電。5、風(fēng)井場地變電所在風(fēng)井場地設(shè)風(fēng)井場地變電所一座，本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路接受電纜敷設(shè)。高壓接受單母線分段，配電室內(nèi)設(shè)13臺KYN28A-12型高壓開關(guān)柜，向通風(fēng)機和所內(nèi)變壓器供電。所內(nèi)設(shè)2臺SGB11-500/10/0.4