黑龙沟煤矿供电系统设计

陈银田

（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013）



黑龙沟煤矿供电系统设计

陈银田

（天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013）

黑龙沟煤矿改扩建并新建选煤厂及生活区后，原有供电系统不能满足新增用电负荷；由于征地等多方面原因，大保当110kV变电站主变难以更换、增加新的35kV电源点几无可能。针对黑龙沟煤矿供电系统的现状和面临的困难，提出了基于充分利用原有废弃资源的供电系统改造方案，化解了矿井建设运营的制约性因素。经过投资估算，改造利用原有废弃资源的方案投资比更换大保当110kV变电站主变方案或敷设新的35kV线路方案的费用均有所节省。

供电系统；线路；线路调压器；载流量；压降

1　问题的提出

黑龙沟煤矿（以下简称黑矿）位于陕西省神木县西南，生产规模由0.9Mt/a改扩建为1.80Mt/a并新建选煤厂及生活区。由于上级变电所无法满足黑矿改扩建后的电力需求，供电问题成为黑矿建设的制约因素。为此，需设计新的供电系统方案。

2　供电系统现状

（1）黑矿已建有35kV变电所一座，双回路35kV电源引自大保当110kV变电站，供电距离24km，架空线规格均为LGJ-185。一回路运行，另一回路带电备用。

黑矿35kV变电所2台主变容量为2× 12.5MVA，大保当110kV变电站2台主变容量为1 ×31.5MVA+1×16MVA。

（2）黑矿在建设35kV变电所以前地面有一座10kV变电所，10kV电源一回路引自距矿井12km的锦界110kV变电站，导线为 LGJ-120（锦界110kV站3台主变容量为1×31.5MVA+2×63MVA，31.5MVA主变向黑矿提供10kV电源），另一回路引自距矿井17km的大保当110kV变电站（大保当110kV变电站2台主变容量为1×31.5MVA+1× 16MVA，31.5MVA主变向黑矿提供10kV电源），导线为LGJ-50。这两回线路已停止运行，但尚未拆除。

（3）黑矿现有负荷5MVA；大保当110kV变电站31.5MVA主变现有负荷约15MVA，16MVA主变现有负荷约9MVA，两台主变的余量分别为16MVA，7MVA。

3　用电负荷及供电系统存在的问题

3.1用电负荷分类汇总

根据黑矿工业场地地形及生产流程，地面用电负荷可按上下两个平台分类，上部平台包括新建的选煤厂和生活区，下部平台包括生产及辅助生产设施，井下负荷可以并入下部平台汇总。用电负荷分类汇总见表1。

表1　用电负荷分类汇总

3.2供电系统改造难点分析

根据表1，改扩建后，全矿井用电负荷（视在功率）为15.460MVA，相比原有负荷（5MVA），增加负荷 10.46MVA。大保当 110kV变电站31.5MVA主变余量为16MVA，可以满足新增加的10.46MVA用电负荷；16MVA主变余量为7MVA，不能满足新增加的10.46MVA用电负荷，存在3.46MVA的缺量。据了解，大保当110kV变电站近期没有更换16MVA主变的计划。

当大保当110kV变电站31.5MVA主变或由该主变供电的35kV架空线路发生故障时，黑矿的用电需求得不到保障，因此必须考虑使用新的电源。

而新的35kV电源点困难重重:敷设新线路征地难、供电部门审批难，短期内不可能解决。改扩建工程实施在即，电源问题将制约该工程的实施与验收。形势所迫必须深入考虑利用原有废弃的10kV架空线路的可能性，变废为宝，解决矿井电源问题。

4　供电系统方案设计

4.1供电系统方案

根据表1，矿井下部平台及井下负荷为11.327MVA，相比原有负荷（5MVA），增加负荷6.327MVA。这个新增负荷，大保当110kV变电站2台主变均可以承担（目前两台主变的余量分别为16MVA，7MVA）。黑矿35kV变电所2台主变容量为2×12.5MVA，任意1台主变都可以满足矿井下部平台及井下负荷的供电。因此，可以考虑由黑矿35kV变电所负责矿井下部平台及井下负荷的供电。

如表1所示，上部平台负荷为5.750MVA，这个负荷需要通过原有10kV架空线路来承担。原有2回10kV架空线路分别引自锦界110kV变电站（LGJ-120，12km）和大保当110kV变电站（LGJ-50，17km），锦界110kV变电站和大保当110kV变电站主变容量均为 31.5MVA，都可以满足5.75MVA的用电需求。由于锦界110kV变电站距离较近，因此考虑由锦界110kV变电站负责上部平台负荷的供电。

由此确定的供电方案为:黑矿35kV变电所维持不变，2回引自大保当110kV变电站的35kV线路维持不变；由锦界110kV变电站引来的10kV架空线路经改造后（LGJ-300/12km）作为上部平台的备用电源，上部平台的工作电源由矿井35kV变电所提供（YJV22-10-3×240/1.2km）。

正常运行时，黑矿35kV变电所2台主变（2× 12.5MVA）同时运行，一台主变负担下部平台及井下负荷（11.327MVA），另一台主变负担上部平台负荷（5.750MVA）。故障源及故障运行方式列表说明，详见表2。

表2　电源故障分析

通过对4类电源故障进行分析，故障1，3，4三类故障的电源满足率可达100%，故障2电源满足率为97%，完全可以满足一、二类用电负荷。

供电方案示意图见图1。

图1　供电方案示意

4.2供电系统方案校核

正常运行方式下需要校核项目:大保当110kV变电站至黑矿35kV变电所的35kV架空线路、黑矿35kV变电所至黑矿上部平台的10kV电缆线路。

事故运行方式下需要校核:大保当110kV变电站至黑矿35kV变电所的35kV架空线路、锦界110kV变电站至黑矿上部平台的10kV架空线路。

校核结果详见表3～表5，其中表5按故障2校核。

表3　大保当110kV站至黑矿35kV架空线路校核

表4　黑矿35kV站至上部平台10kV电缆线路校核

分析表3可知，大保当110kV站至黑矿35kV架空线路（LGJ-185）的载流量、经济电流密度均符合要求，承担上部平台负荷线路压降符合要求；承担下部平台及井下负荷线路压降稍大（5.94%＞5%），正常运行方式下，可以将部分负荷转移至另一条线路上，确保压降不大于5%；由于变压器或线路故障为偶发事件，短时间5.94%的压降可以接受。因此，该线路满足供电要求。

分析表4可知，黑矿35kV站至上部平台10kV电缆线路（YJV22-10-3×240）的载流量、经济电流密度、压降均符合要求，该线路满足供电要求。

表5　锦界110kV站至上部平台10kV架空线路校核

分析表5可知，锦界110kV站至上部平台10kV架空线路（LGJ-300）的载流量、经济电流密度均符合要求；线路压降偏大（15.85%远大于5%），难以满足要求，需要采取末端调压措施。

在锦界110kV站至上部平台10kV架空线路末端杆附近设置线路调压器，型号为SVR-8/10.5-9，容量为8MVA，输出电压为10.5kV，调压范围为0～20%。线路调压器作为线路的一部分，串接在架空线终端杆与上部平台变电所进线断路器之间。

通过采取线路末端调压措施后，该线路也满足供电要求。

4.3供电系统方案所涉及的新增或改造工程

（1）新增工程 黑矿35kV站10kV开关柜1台、黑矿 35kV站至上部平台 10kV电缆线路（YJV22-10-3×240，1.2km）、上部平台线路调压器（SVR-8/10.5）、户外10kV断路器1台（设置在架空线终端杆与线路调压器之间）。

（2）改造工程 锦界110kV站至上部平台的10kV架空线路（12km，由LGJ-120改造为LGJ-300）。

4.4供电方案改造不同方案投资对比

新增工程所需资金为130万元、改造工程所需资金为120万元，总计250万元。

为进行经济比较，对实施难度很大的更换主变（大保当 110kV变电站将 16MVA主变更换为31.5MVA）方案及敷设新的35kV线路（由锦界110kV变电站敷设14km架空线路，架空线规格均为LGJ-185）方案的投资进行测算。

（1）更换主变方案 31.5MVA主变约220万，大保当110kV站改造约40万，黑矿35kV站约20万，总计280万元。

（2）敷设新的35kV线路方案 14km架空线路约420万，锦界110kV站改造约40万，黑矿35kV站约20万，总计480万元。

两种方案对比可知，采取更换主变方案，可充分利用原有已废弃的供电线路资源，更经济实用。

5　结 论

通过分析黑龙沟煤矿用电负荷的分区特点，充分利用原有已废弃的供电线路资源，提出了既节省投资，又满足安全、稳定、经济运行要求的供电系统改造方案。解决了制约矿井建设运营的瓶颈，为综合利用矿井原有资源提供了一个工程设计案例。

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［责任编辑：周景林］

Power Supply System Design of Heilonggou Coal Mine

TD614.2

B

1006-6225（2016）04-0037-03

2016-01-04

［DOI］10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.04.009

陈银田（1967-），男，湖南邵阳人，高级工程师，现任天地科技设计院电气所所长，从事煤炭工程电控设计。

［引用格式］陈银田.黑龙沟煤矿供电系统设计［J］.煤矿开采，2016，21（4）：37-39.