天安煤矿井下供配电系统能力的评定

温 帅

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.晋城煤业集团 运销分公司，山西 晋城 048000）

天安煤矿井下供配电系统能力的评定

温 帅1，2

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.晋城煤业集团 运销分公司，山西 晋城 048000）

通过计算，天安煤矿井下高压电缆选用两趟MYJV22-8.7/10-3×95mm2矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，符合要求；架空导线30km的一趟选用LGJ-95mm2型钢芯铝绞线，4km的一趟选用LGJ-70mm2型钢芯铝绞线，也符合要求；按电源线路和变压器分别计算矿井供电系统能力，最终确定的生产能力为102万t/a。

供配电；系统；计算；能力

1 概述

阳泉煤业集团天安煤矿的设计生产能力0.9 Mt/a，斜井开拓方式，布置有主斜井、副斜井、回风斜井。根据矿井开拓布置及负荷情况，该矿井下采用10 kV、1.2 kV、0.69 kV、0.127 kV供电，井下设备安装总容量2972.5 kW，运行设备总容量2718.5 kW，有功功率1803.21kW。

本矿设置两回路10 kV下井线路，电缆采用MYJV22-8.7/10-3×95 mm2、长605 m的矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，经主斜井下井；两回电源同时工作、互为备用，当任一回电源停止供电时，另一回电源仍能保证井下全部设备正常运行。

2 井下变电所供电系统和采掘工作面配电

根据矿井井下负荷分布状况及采掘设备配备，井下设1座中央变电所，采区负荷中心设1座采区变电所。

1）中央变电所内10 kV、0.69 kV母线接线方式，均采用单母线分段，设置BGP9L-10高压真空配电装置，KBZ矿用隔爆型真空馈电开关（带选择性漏电保护）；1台KBSG-100/1010/0.69，变压器以660 V专供掘进工作面局部通风机用电。2台KBSG-400/1010/0.69变压器，以660 V向主斜井井底排水泵及五平运输及轨道巷运输设备供电；以10kV向回采工作面移动变电站、运输顺槽及掘工作面移动变电站供电。主斜井井底水泵房内的主排水泵采用660 V供电，副斜井井底水泵房内的主排水泵采用10kV供电。

2）采区变电所两趟电源均引自中央变电所，采用2趟MYPTJ-8.7/10-3×35 mm2型矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，长度650 m。采区变电所内10 kV、0.69 kV母线接线方式，均采用单母线分段，设置BGP9L-10矿用隔爆型高压真空配电装置、KBZ矿用隔爆型真空馈电开关（带选择性漏电保护）；1台KBSG-100/1010/0.69变压器以660 V向井底水泵房内的低压负荷、轨道巷内的运输设备供电。

3）回采工作面运输顺槽设有三台移动变压器：KBSGZY-500/1010/1.2移动变压器，以1140 V向回采工作面采煤机供电；KBSGZY-800/1010/1.2移动变压器，以1140V向回采工作面刮板输送机和乳化液泵站供电；KBSGZY-400/1010/0.69移动变压器，以660V向回采工作面运输顺槽其它设备供电。

4）回采工作面轨道顺槽设有1台KBSGZY-315/1010/0.69移动变压器，以660 V向回采工作面轨道顺槽设备供电。

5）在运输顺槽掘进巷道内设有1台KBSGZY-200/1010/0.69kV移动变压器，以660 V向运输顺槽掘进工作面供电。在轨道顺槽掘进巷道内设有1台KBSGZY-315/1010/0.69kV移动变压器，以660V向轨道顺槽掘进工作面供电。

6）采区变电所至移动变电站的电缆，采用MYPTJ-8.7/10矿用移动金属屏蔽监视型橡套软电缆；采煤机及工作面刮板运输机，采用MCPTJ-0.66/1.14型采煤机屏蔽橡套软电缆供电；其余设备采用MY-0.38/0.66型矿用移动橡套阻燃屏蔽电缆；电钻采用MZ-0.3/0.5型电钻电缆供电；井下照明采用MYQ-0.3/0.5型矿用移动轻型橡套软电缆供电。

7）掘进工作面局部通风机采用“三专两闭锁”双风机、双电源连续供电方式，采用KBSGZY-100/1010/0.69 kV矿用隔爆型移动变压器1台作为局部通风机的专用电源，利用顺槽及掘进工作面移动变电站作为局部通风机的备用电源，利用现有2台QBZ-80DQ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，并结合瓦斯监控系统，完成“风电、瓦斯电”闭锁功能。

3 漏电保护及接地

井下供电网络为中性点不接地系统。由地面变电所至井底车场、主变电所、采区变电所的电缆线路上，均设有零序电流互感器和相应的漏电保护装置；中央变电所及采区变电所的高压出线回路上，装有高压漏电保护装置；中央变电所至移动变电站的10 kV线路的漏电和绝缘检测，由BGP9L-10矿用隔瀑型高压真空配电装置内的检漏保护和绝缘监视保护装置实现。井下低压馈电线路上，均装有选择性的检漏保护装置。由上述装置对井下电网的绝缘状况进行连续检测，当电缆线路发生故障时，可及时切断电源，以保证矿井的安全生产。

4 井下高压电缆选型计算

4.1 按井下最大负荷选取电缆截面

根据井下负荷统计结果，井下设备安装总容量2972.5 kW，运行设备总容量2718.5 kW，有功功率为1803.21 kW，视在功率为2529.64 kVA。此时的

4.2 按经济电流密度选择电缆截面

式中：A为电缆截面，mm2；I为正常负荷时，全井下的持续工作电流，A；N为不考虑下井电缆损坏时，同时工作电缆的根数；J为经济电流密度，A/mm2，年最大负荷利用小时为5000 h以上，J取2.0。据此，选用两趟MYJV22-8.7/10-3×95 mm2矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

4.3 按短路时热稳定校验电缆截面

式中：A为电缆短路时热稳定要求的最小截面，mm2；Ik（3）为三相最大稳态短路电流，A。供电系统在最大运行方式时，下井电缆首端发生三相短路电流时，Ik（3）=59.92/1.732/10.5=3295A；tf为短路电流作用的假想时间，s；地面变电所馈出开关为瞬时动作时，其tf值可取0.25s。C为热稳定系数，电缆线路有中间接头的，C取80。

4.4 井下电缆压降校核

MYJV22-8.7/10-3×95mm2型电缆单位负荷矩时电压损失百分数：当cos∮=0.8时为0.235%/MW·km，则电源线路电压降为：△U2%=1.80321×0.605×0.235=0.26%。0.26%＜5%.其中：线路所带负荷的有功功率为1803.21 kW，线路长度0.605 km。由上校验可知，两趟井下电源线路符合要求。

5 防雷装置

根据雷击后对矿井生产的影响，并结合当地气象、地形、地质、周围环境等因素，地面10kV变电所应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。采用装设避雷针和架空避雷线的方法，使被保护的建筑物和架空线处于保护范围内。其基本参数见表1。

表1 H12型避雷针选型表

6 架空导线选型计算

6.1 按计算负荷选择导线截面

根据矿井负荷统计，设备总容量：5081.57 kW；设备工作容量：4535.57 kW，补偿后视在功率为3237.8kVA，此时的最大计算电流

根据计算结果，导线截面允许按持续电流选取。考虑矿井远期发展规划,按室外温度最高取40℃，查阅资料，30 km的选用LGJ-95 mm2型钢芯铝绞线为架空导线。4 km的选用LGJ-70 mm2型钢芯铝绞线为架空导线。

6.2 按经济电流密度选择导线截面

式中:Aji为经济截面mm2；Jji为导线的经济电流密度，年最大负荷利用小时为5000以上小时时，取0.9 A/mm2。所以，30 km的一趟选用LGJ-95mm2型钢芯铝绞线，4 km的一趟选用LGJ-70mm2型钢芯铝绞线。

6.3 按导线最小允许截面选择

根据城乡架空电力线路最小允许截面：钢芯铝绞线：居民区25 mm2；非居民区16 mm2。由A＞Amin可知，导线截面符合要求。

6.4 按电源线路压降校核

LGJ-95mm2线路单位负荷矩时电压损失百分数：当 cos∮=0.9时为0.0427%/MW·km，LGJ-70mm2线路单位负荷矩时电压损失百分数：当cos∮=0.9时为0.0532%/MW·km，则电源线路电压降分别为：

其中：矿井负荷有功功率3014.11 kW，线路长度分别为30km、4km。

根据计算结果，30 km的一趟选用LGJ-95mm2型钢芯铝绞线，4 km的一趟选用LGJ-70mm2型钢芯铝绞线，符合要求。

7 按电源线路和变压器分别计算矿井供电系统能力

7.1 电源线路折算能力

式中：Am为供电线路折算能力，万t/a；P为功率因数为0.91时，电源线路合理允许供电容量为3237.80 kVA；W为矿井吨煤综合电耗，16.75kWh/t。7.2 变压器能力计算

式中：A为变压器的折算能力，万t/a；S为工作变压器容量，5000 kVA；ψ为全矿井功率因数，取0.4；W为矿井吨煤综合电耗，17.58kWh/t。

根据以上结果，确定矿井的供电能力为102万t/a。

8 结束语

通过上述可知，天安煤矿井下高压电缆选用两趟MYJV22-8.7/10-3×95mm2矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，符合要求；架空导线30 km的一趟选用LGJ-95mm2型钢芯铝绞线，4 km的一趟选用LGJ-70 mm2型钢芯铝绞线，也符合要求；按电源线路和变压器分别计算矿井供电系统能力，最终确定适应的生产能力为102万t/a。

Capacity Assessment of Power Supply and Distribution System in Tian'an Mine

WEN Shuai1，2
（1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024；2.Transport and Sale Co.,Jincheng Coal Group,Jincheng Shanxi048000）

By calculation,for HV cable,two XLPE insulated steel belt sheathed armored PVC cables(MYJV22-8.7/10-3×95mm)are selected;30km suspended cable uses LGJ-95mm2 ACSR and4km uses LGJ-70mm2 ACSR.The power supply and distribution capacity was determined as1.02 million t/a by power cable and transformer.

power supply and distribution;system;calculation;capacity

TD611

A

1672-5050（2011）03-0054-03

2010-10-09

温 帅（1983—），男，山西晋城人，在读工程硕士研究生，助理经济师，从事煤炭运销工作。

徐树文