地面供电设计方案.doc

山西朔州山阴金海洋五家沟煤业有限企业地面供电设计方案机电部1月审批意见单位审批人审批时间机电部调度室生产技术部安监站机电副总总工程师贯彻学习记录贯彻人贯彻时间贯彻地点签到表序号签名序号签名序号签名116312173231833419345203562136722378233892439102540112641122742132843142944153045第一节 供电电源5第二节 送变电6一、矿井供电系统6二、送电线路7三、地面35kV变电站9第三节 地面供配电15一、地面配电系统15二、室内、外照明16三、防雷接地16第一节 供电电源本矿井位于朔州市山阴县，属于朔州市电网管理范围，截止到目前，朔州市网最高电压为500kV。山阴县供电区内有两座220kV变电站：翠微（2150MVA）、七里沟（2120MVA）；供电区内有两座110kV变电站：永静城（240MVA）、增子坊（250MVA），在建一座110kV变电站：下石井（250MVA）；六座35/10kV变电所：芍药沟（10+6.3MVA）、玉井（210MVA）、五家沟（216MVA）、扒罗山（26.3MVA）、金龙（4+2.5MVA）。永静城110kV变电站，双回路电源分别引自翠微、七里沟220kV变电站；站内主变两台（240MVA），电压等级110kV/35kV/10kV。重要供电对象是扒罗山、水泉等35kV变电站，目前主变裕量较大。下石井110kV变电站为在建工程，估计投入运行。该电站双回路电源引自翠变电站；站内主变二台（250MVA），电压等级110kV/35kV/10kV。重要供电对象是扒罗山、水泉、史家屯等35kV变电站，主变裕量较大。增子坊110kV变电站，单回电源引自右玉220kV变电站，电源线路型号LGJ-300，长度15.75km；站内主变240MVA，电压等级110kV/35kV/10kV。重要供电对象为玉井等35kV变电站，目前主变裕量较大。目前，建设方已通过当地供电部门新建五家沟35kV变电站一座，现已投入运行。该站位于五家沟主工业场地东北，距离辅助工业场地约1.0km，距离主工业场地约0.3km，规划电源两回，目前仅有一回电源，其引自七里沟220kV变电站；站内主变2台，容量225MVA；35kV规划接线为单母线分段接线，目前为单母线运行；10kV为单母线分段接线。根据山西省电力企业“晋电发展149号”有关金海洋矿业股份有限企业矿区供电方案批复，同意对既有五家沟35kV变电站完善第二电源。详细批复如下：新建五家沟35kV变电站至右玉220kV变电站一回35kV线路，长度为27km，导线采用LGJ-185型；北周庄变电站-金龙变电站-五家沟变电站35kV线路与金龙变电站断开，在金龙变电站站外连通；新建五家沟35kV变电站至金龙35kV变电站一回35kV线路，长度为15.8km，导线采用LGJ-150型；新建翠变电站至北周庄35kV变电站一回35kV线路，长度为3km，导线采用LGJ-240型。上述工程竣工后，矿井电源分别引自右玉220kV变电站和翠变电站，符合煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范有关“双电源”规定。地区电力系统地理接线示意见图11-1-1。第二节 送变电一、矿井供电系统本矿井供电电压为35kV，以两回35kV送电线路引自电力系统变电站。在矿井主工业场地东北部已建成35/10kV变电站，矿井生产用电均引自该站。根据煤矿安全规程第四百四十一条规定，正常状况下矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证带电持续性。该站以10kV电压等级向本矿井各工业场地供电，共10回，其中井下主变电所2回、主工业场地变电所2回、主斜井配电室2回、辅助工业场地变电所2回、风井场地配电室2回。每个配（变）电点电源分别接于两段10kV母线上。同步该站以两回10kV线路向马营矿供电。二、送电线路根据煤炭工业矿井设计规范第11.2.3条规定，电源线路导线截面应按经济电流密度选用。煤矿安全规程第四百四十一条规定：正常状况下，矿井电源应采用分列运行方式。电源线路分列运行时，每回最大工作电流约112A，矿井年最大负荷运用小时数约5000h，架空钢芯铝绞线经济电流密度取0.9A/2,此时，电源线路经济截面为120mm2。根据山西省电力企业批复五家沟35kV变电站电源方案，右玉至五家沟35kV线路，长度为27km，导线采用LGJ-185型；翠微至北周庄至五家沟35kV线路，长度约15.8km，导线采用2*LGJ-240+2*LGJ-150型。上述两回电源线路均满足经济截面规定。两条电源线路压降：正常分列运行时，右玉至五家沟35kV线路压降约4.3%；翠微至北周庄至五家沟35kV线路压降约3.5%。当任一回停止供电，另一回肩负所有负荷运行时，右玉至五家沟35kV线路压降约8.6%；翠微至北周庄至五家沟35kV线路压降约6.7%。从以上分析得知，两回电源线路分列运行时，线路压降满足煤炭工业矿井设计规范规定；不过当任一回停止供电，另一回肩负所有负荷运行时，线路压降大，此时可通过有载调压变压器调整10kV侧电压水平满足供电规定。由于线路负荷裕量很少，若变电站负荷再有增长，线路压降将超过规程限定值，因此提议业主单位适时更换大截面线路导线。1、线路途径本矿井两回35kV电源线路应分开架设，其途径较长，线路途径应避开采区、塌陷区或其他不良地质区。2、线路地质地貌特性线路地处山西朔州西部山区，该地区是经典山地特性。地势起伏较大，地质条件较复杂。3、线路气象条件线路所在地区重要气象条件见表11-3-1。 表11-3-1 线路所在地区重要气象条件最高气温（）40最低气温（）30年均气温（）+6.5最大风速（m/s）30年雷暴日（天）42.3覆冰厚度（mm）10 4、线路机电1）导线、地线选择右玉至五家沟35kV线路导线为LGJ185/30钢芯铝绞线，导线安全系数取3.0，年平均运行应力不不小于瞬时破坏应力25。翠微至北周庄至五家沟35kV线路导线采用2*LGJ-240+2*LGJ-150型。导线安全系数取3.0，年平均运行应力不不小于瞬时破坏应力25。根据66kV及如下架空电力线路设计规范规定，并结合当地区地形地貌特点和气候条件，设计确定全线架设地线。地线采用光纤复合地线OPGW（12芯）。2）绝缘配合线路污秽等级按GB 50061中规定E3级污秽区考虑。又因该线路所经部分地段海拔高度超过1000m，因此新建线路杆塔采用加强绝缘型绝缘子串，以满足规程规定。跨越铁路、一、二级公路时，绝缘子串应采用双串。3）线路金具本工程线路金具均采用电力定型金具，导线悬垂线夹和耐张线夹分别采用XGU4和NLD4型，导线在档距中均采用爆压方式进行联接，耐张杆塔跳线采用并勾线夹进行联接，导线并勾线夹为JB4型。4）防振措施按照规程规定，线路应采用防振措施，导线加装FD4型防振锤进行防振， OPGW地线加装4D型防振锤进行防振。防振锤安装数量见表11-3-2。 表11-3-2 防振锤安装数量表外径（mm）档距（m）D1230030060060090012D22350350700700100022D37.14504508008001200防振锤数量(每档)246 5）接地装置全线杆塔均需逐基接地，接地装置工频接地电阻应符合规程规定，接地体材料采用10圆钢。由于线路所经地段大部分为砂地，土壤电阻率高，应采用延长接地体、添加降阻剂、做局部接地极板等措施减少接地电阻。5、杆塔与基础1）杆塔选型本次线路较长，地形平坦，为减少造价，线路直线杆采用钢筋混凝土门型杆，终端、转角等耐张杆采用铁塔型式。2）基础选用根据本工程地质条件和杆塔型式，采用不一样杆塔基础。直线杆基础采用预制钢筋砼底盘、卡盘及拉线盘基础，砼强度等级不低于C25。角钢塔基础根据荷载大小和地质状况分别采用钢筋混凝土独立基础、钢筋混凝土筏板基础或桩基础，砼强度等级不低于C30。三、地面35kV变电站本矿井已建成35kV变电站，该站距主工业场地约0.3km，距辅助工业场地约1.0km，该站为本矿、马营矿等服务。在满足规程、规范前提下，本次设计不再进行方案比较及设备选型，仅通过对全站负荷统一计算，对该站深入校验。1、变电站位置选择本站作为本矿井和马营矿井总降站，重要肩负着向矿井内井下、地面生产系统供配电任务，根据煤炭工业矿井设计规范GB50215第10.1.10条规定，变电站位置应便于进出高压输电线路和靠近用电负荷中心，并应按整年风向频率布置在受粉尘污染最小地点。变电站布置在矿井主工业场地东北部，变电站站区内不存在大雨漫灌、内涝或洪水威胁。2、主变选择变电站已经建成，主变压器采用有载调压型变压器，型号S11-25000/35，额定电压：3532.5%/10.5kV，阻抗电压：Ud%=8，连接组别：YN，d11。经校验，既有变压器可以满足既有负荷需要。由于用电负荷大，电源线路长、压降大，变电站35kV母线电压偏差则较大，因此，采用有载调压变压器可以有效调整10kV系统电压偏差值在合理范围内，保证供电质量。变压器单台主变运行时，正常涌水负荷率78%，最大涌水负荷率79%，事故保证率100%。3、电气主接线该站规划电气主接线为：35kV、10kV母线均为单母线分段接线，目前35kV接线仅为单母线，2号电源进线、35kV分段、2号电压互感器尚未建设。本次改造将完善电气主接线，形成该站规划接线方式。矿井35/10kV变电站电气主接线见附图C1739-253-1。4、重要设备1）配电装置该站35kV配电装置采用室外装配式设备，采用真空断路器，额定开断电流为31.5kA，额定电流A。10kV配电装置采用KYN28-12型成套开关柜，配ZN63A-12真空断路器，主变进线柜和分段柜额定电流为A，其他馈线额定电流为1250A。断路器额定开断电流为31.5kA。根据馈线负荷，部分回路电流互感器不满足规定，需要更换，跟换型号及回路见电气主接线附图。上述设备均符合规程、规范规定并能满足本矿实际需要。2）无功赔偿及谐波治理由于本矿井无大非线性设备，谐波电流和无功冲击不会超过规程限定值，因此，暂不采用谐波克制和动态无功赔偿措施。变电站既有无功赔偿装置容量为24200kvar，采用两等分调容方式，可以满足用电负荷赔偿规定，无需改造。3）二次系统原变电站二次设备已经配置，据建设方简介，二次系统采用目前成熟变电站综合自动化系统，采用集中组屏与分散安装结合构成方式，重要元件继电保护配置如下： 主变压器：三相纵联差动、复合电压启动过电流、过负荷、瓦斯（含变压器本体及有载调压开关轻、重瓦斯）、温度、油位、压力释放保护。 电容器：速断、定期限过电流、零序电压、过电压、低电压保护。 10kV母联：过电流保护，也可由主变压器复合电压启动过电流保护以较短时限跳开母联； 10kV馈出线：三段式电流保护； 10kV系统单相接地保护。本次完善主接线和配电装置后，对应增长2条35kV线路和分段开关设备，增长设备二次应与原系统衔接良好。新增电气设备继电保护和自动装置配置如下：35kV电源进线：三段式电流保护。35kV分段开关：母线充电保护；三段式电流保护。自动装置：在电源进线上装设备用电源自动投入装置。上述系统配置完善后，可以满足有关规程、规范规定和矿井安全生产需要。4）站用交直流电源据理解，站用交流电源使用1号 35kV线路直配变压器（50kVA）提供一路电源，另一路电源由10kV II段母线所变柜（50kVA）提供。两路电源可由交流屏自动切换，保证所用电可靠性。直流系统采用100Ah成套直流系统。由于新增设备不多，经校核，既有站用交直流电源系统可以满足需要，因此，保持原有系统不变。5）单相接地电容电流及消弧线圈本矿井使用高压电缆较多，根据初步估算，矿井10kV系统接地电容电流为42A，按照煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范规定，必须采用限制措施。对于单相接地电容电流限制，本站原有系统未配置消弧线圈，而配置了消弧柜。设计认为，消弧柜仅能消除单相接地产生弧光过电压，而不能赔偿电容电流，不符合煤矿安全规程有关规定。因此，本站新增2套自动跟踪赔偿消弧线圈装置以限制10kV系统电容电流，每段母线配置1套，以保证在任何运行方式下，矿井10kV系统都不会失去赔偿。消弧线圈自动赔偿装置容量计算如下：消弧线圈容量配置采用过赔偿方式，赔偿系数取K=1.35，装置容量Icx=1.35Ic=1.3542=56.7（A）。因此，消弧线圈额定赔偿电流取100（A）。消弧线圈型号为ZDBG-10.5/5-100/J，赔偿范围为5100A。该装置接地变压器和消弧线圈为干式构造，并装在同一壳体内，与10kV高压开关柜同室布置。5、变电站布置变电站布置采用既有布置方式，35kV配电装置、无功赔偿装置位于变电站北部，南部为10kV配电室和二次设备室，主变压器位于变电站中部。主变压器、35kV配电装置、无功赔偿装置为室外布置，其他设备室内布置。变电站布置型式可以满足规程规范规定，本次不做变动。变电站电气平面布置见附图C1739-253-2。6、过电压保护及接地变电站设避雷针3座，高度30m，保护室外主变、35kV架构等。保护范围满足规定。变电所高压配电装置中也采用了雷电侵入波过电压、谐振过电压、操作过电压等保护措施。变电站内已设置接地网，接地电阻满足规范规定。7、短路电流计算由于电源参数尚未确定，为稳妥起见，短路电流计算按翠站220kV母线短路电流为无穷大考虑。最大运行方式为：电源线路分列运行，矿 35kV变电站主变分列运行。因基础资料不完整，本初步设计无法确定最小运行方式，不再进行最小运行方式下短路电流计算。经计算，最大运行方式下，本矿35kV母线短路电流有效值为2.37kA，冲击值为6.04kA；10kV母线短路电流有效值为4.75kA，冲击值为12.10A。短路电流计算网络阻抗见图11-3-1。图11-3-1 短路电流计算网络阻抗图 经校验，10kV母线所有电气设备均满足最大运行方式下动、热稳定规定。其中，10kV母线电流互感器变比最小值规定为40/5，变电站10kV母线所馈出电缆截面最小值为35mm2（按交联聚乙烯绝缘铜芯电缆，后备保护动作时间为1.0秒考虑）。经校验，35kV、10kV侧设备参数选择满足短路电流水平规定。8、火灾报警、视频监控及其他火灾报警、视频监控由矿井消防系统和工业电视系统统一考虑。9、通信及调度自动化变电站已建成投运，从属当地地调调管，通信及调度自动化设备已经配置。本次改造不再新增。第三节 地面供配电一、地面配电系统地面用电设备电压等级为：10kV、660V、380V、220V。根据地面负荷分布及负荷性质，在主工业场地设两座变电所和两座配电室，在辅助工业场地设一座变电所，在风井场地设一座变电所。1、主工业场地变电所在原有主工业场地上原有地面10kV变电所一座，内由9台KYN28A-12型高压开关柜，1台1600kVA 10/0.4kV变压器和5台低压柜构成。由于矿井改造后新增部分用电设施，且原有变电所内低压系统为单电源不符合规范规定，因此在原有地面10kV变电所基础上重新规划改导致为新主工业场地变电所。本变电所10kV双回电源引自矿井35kV变电所10kV配电室不一样母线段，高压线路采用电缆敷设。变电所内运用原有其中8台KYN28A-12型高压开关柜，再增长一台SGB11-1600/10/0.4kV 1600kVA 免维护节能型干式变压器和11台低压开关柜，高下压均采用单母线分段，向原有工业场地内生活水处理站、行人进风斜井空气加热室、空压机房、宿舍、办公楼、调度室、锅炉房、联合建筑、水源井及新增设施等低压负荷及照明供电。变电所设低压电容器自动赔偿装置，功率因数赔偿到0.9以上。当一台变压器故障时，另一台可保证本变电所管辖区域内二级及以上低压负荷供电。2、原煤仓配电室在主工业场地原煤仓上、下各设一种配电室。两个配电室380V双回电源均引自主工业场地变电所380V配电室不一样母线段，线路采用电缆敷设。配电室设低压开关柜，采用单母线不分段向地面生产系统低压负荷供电。变电所设低压电容器自动赔偿装置，功率因数赔偿到0.9以上。3、主斜井井口房变电所在主工业场地主斜井井口房附近设主斜井井口房变电所。本变电所10kV双回电源引自矿井35kV变电所10kV配电室不一样母线段，两回10kV电源互相闭锁，一回工作，一回备用，高压线路采用电缆敷设。变电所内设置4台KYN28A-12型高压开关柜， 1台SGB11-1250/10/0.69kV 1250kVA免维护节能型干式变压器和5台低压柜，向主工业场地主斜井带式输送机供电。高下压均采用单母线不分段，当一回高压线路故障时，另一回线路可保证本配电室管辖区域内所有负荷供电。380V低压电源引自主工业场地变电所低压柜4、辅助工业场地变电所在辅助工业场地设10kV变电所一座，本变电所10kV双回电源引自矿井35kV变电所10kV配电室不一样母线段，高压线路采用电缆敷设。变电所内设置2台SGB11-500/10/0.4kV 500kVA 免维护节能型干式变压器和7台低压柜。低压侧采用单母线分段向锅炉房，机修车间，副斜井空气加热室，联合建筑等设施供电。变电所设低压电容器自动赔偿装置，功率因数赔偿到0.9以上。当一台变压器故障时，另一台可保证本变电所管辖区域内二级及以上低压负荷供电。5、风井场地变电所在风井场地设风井场地变电所一座，本变电所10kV双回电源引自矿井35kV变电所10kV配电室不一样母线段，高压线路采用电缆敷设。高压采用单母线分段，配电室内设13台KYN28A-12型高压开关柜，向通风机和所内变压器供电。所内设2台SGB11-500/10/0.40kV 500kVA免维护节能型干式变压器和5台低压柜，向通风机辅助设备、黄泥灌浆站等低压负荷供电。各个工业场地内高下压线路采用电缆沿沟或直埋敷设方式，室外照明电源电缆也采用直埋方式敷设。1#和辅助工业场地之间采用电缆沟敷设方式，主工业场地和风井场地之间重要采用电缆沟敷设，局部采用直埋敷设方式。地面供配电系统详见附图C1739-261-1、2、3、4变压器选择表见表11-4-1。 二、室内、外照明照明电压为220V，室内根据建筑物使用性质选择对应节能型灯具，重要场所设置应急照明。室外场地及道路照明采用高压钠灯，采用光控和时间控制。 三、防雷接地各建筑物防雷均根据建筑物防雷设计规范规定设置防雷装置。电气设备工作接地、保护接地和防雷接地采用联合接地形式。所有电气设备正常不带电金属外壳、电缆挂钩、电缆铠装外皮及接地芯线等均与接地干线可靠连接。为防止雷电侵入井下，由地面直接下井动力电缆、通信电缆金属保护层、轨道和各类金属管道均在井口处作不少于2处可靠接地，接地电阻不不小于4。通信线路必须在入井处装设熔断器和避雷器，接地电阻不不小于1。矿井地面变压器选择见表11-4-1表11-4-1 变压器选择表序变压器母线最大负荷功率变压器号 负荷名称有功(kW)无功(kvar)视在(kVA)因数cos主变台数 X 型号负荷率一、二级负荷保证系数一主工业场地变电所2045.481849.552757.68无功赔偿-1200赔偿后2086.38714.502205.340.95 2X1600kVA68% 100%二主斜井井口房变电所1108.80831.601386.00 1600kVA82% 100%三辅助工业场地变电所520.25507.77726.97无功赔偿-360赔偿后530.65 162.55554.990.96 2X500kVA 55% 100%四风井场地变电所472.65416.84630.20无功赔偿-250赔偿后482.10183.52515.850.94 2X500kVA52% 100%