庙沟铁矿露天转地下工程主井井下供电线路优化

刘银海 戚力林 孟 欣 张 贺

(河钢集团矿业公司庙沟铁矿，河北 秦皇岛 066000)

0 引言

庙沟铁矿露天转地下开采临时供电电源由高炉变电站引来三路6kV电源，临时供电线路总长度约5.8km，其中两路导线采用YJV-10/3×240电缆沿桥架架空敷设至主井附近电缆分接箱，双线双回路，线路总长度约为1.5km。共设置两台一分四电缆分接箱，为主副井临时变电所、西风井临时变电所、小斜坡道临时变电所提供电源，从电缆分接箱引出双线双回路至临时配电室，导线选用YJV-10/3×70电缆穿管埋地敷设，长度约1.3km。斜坡道和东风井已有一路6kV电源，另由高炉变电站引来一路6kV架空线路作为第二电源。采用LGJ-120/25型钢芯铝绞线，环形钢筋混凝土电杆架设，单回路，长度约3km。井口临时变电所分为三个电压等级，直接到高压配电柜使用的6kV，经KBSG1000/6矿用隔爆型干式变压器变压的660V,经S11-630/6电力变压器的380V。此次优化主要针对主井KBSG1000/6矿用隔爆型干式变压器到低压配电柜的电缆线路。

1 供电线路现状

660V配电线路由主副井临时变电所高压柜引出电源经YJV-10/3×35电力电缆到KBSG1000/6矿用隔爆型干式变压器，变压器额定容量为1 000kVA，再经两条YJV-3×70双拼电缆到660V电压配电柜，每根长18m。

2 线路优化原因

庙沟铁矿主井施工井筒掘进至-150m水平时，发生突然，涌水量约为120m3/h，水位持续升高，为了稳定水面上涨，启动备用排水设施，最终将水位稳定在-15m标高位置。由于主井现有排水能力仅能满足于-15m标高处维持抽水，排水能力与涌水量基本持平。为保证顺利排降水至-150m标高工作面，需将原有排水系统进行升级改造，添加一台WQ100-720-350(350kW)的WQ型污水潜水泵以满足排水要求。而现有的再经两条YJV-3×70双拼电缆不能满足增加后的负荷要求。为解决此次供电线路压力，顺利排降水至-150m标高工作面对主井井下的临时供电线路进行优化。

3 供电线路优化

3.1 负荷统计

主井660V供电线路下使用设备主要为井下配水设备，设备清单：WQ型污水潜水泵WQ100-720-350(350kW)一台、WQ型污水潜水泵WQ-N20-185-30(2×30kW)两台、MD型多级离心水泵MD85-67×9(250kW)一台。总计设备额定功率660kW。

3.2 电缆选型

因电缆敷设于电缆沟内，落差非常小，故可选用YJV 铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。

计算配电线路无功功率Qc=Pctanφ=528×0.75=396kvar

——按经济电流密度选择电缆截面：

式中 ΣPN ——总设备功率，单位kW；Kd——需用系数，取0.8；Pc——计算有功功率，单位为kW；Qc——计算无功功率，单位kvar；Sc——计算视在功率，单位kVA；tanφ——功率因数角的正切值，取0.75；Ur——电气设备额定电压，单位Kv；cosθ——功率因数，取0.8；Ic——计算电流，单位A。

此配电线路年最大负荷利用小时数Tmax在3 000～5 000h，Jec取2.25，故所选电缆的经济截面为Sec=Ic/Jec=722/2.25=321mm2。

由以上负荷计算得出电缆载流量需要达到722A，电缆的经济截面为321mm2，而由表1可见，300mm2/c电缆不能满足负荷要求，且电缆大于240mm2时由于敷设电缆的转弯半径过大，240mm2以上转弯半径要接近约0.8m，不利于敷设，所以考虑使用两根电缆双拼使用。为了保证双拼电缆负载电流分配均匀，如果二根电缆规格不同(或长短不同、敷设方式不同、接触电阻不同等)，会造成负载电流不按电缆截面分配，一根电缆电流不足，另一根电缆电流过大而发热；双拼电缆要求规格和敷设方式尽量一致，接触电阻尽量保持相同；散热要好，敷设的时候转弯半径要小。

采用双拼电缆计算单根电缆载流量I=Ic/2=722/2=361A。

初选两根(3×185mm2)电缆。

——按长时允许电流校验所选截面： 电缆敷设于电缆沟内，因地区最热月最高气温平均值为30℃，温度修正系数取0.87。由表1查得3×185mm2电缆在环境温度为25℃时的长时允许电流Ia1=410A，乘以修正系数0.9后为369A，大于负荷电流361A，故选用3×185mm2电缆满足要求。

——按正常工作电压损失校验：

取660V配电线路允许电压损失为5%，得△Ua=660×0.05=33V

线路实际电压损失为：

△U=(P×L)/(A×S)=(660×18)/(77×185)=11 880/14 245=0.83V

式中 P——线路负荷；L——线路长度；A——导体材质系数(铜为77，铝为46)；S——电缆截面

电压损失满足要求。

表1 YJV电缆载流量表

——供电线路选择：在通过充分考虑井下临时排水设备以及对所选择的电缆的充分验证后，最终选择将现有电缆更换为两条YJV-3×185电缆双拼使用，每根长18m。配电线路允许电流为820A。这样既满足井下排水设备供电要求，同时消除潜在的安全隐患，为井下顺利排水提供可靠的安全保障。

4 结语

矿山的井下排水、提升、通风、井下照明等一系列重要负荷都与供电系统息息相关，一旦发生疏漏将会导致安全事故的发生。因此在进行配电、线路选型时，要对各方面进行综合考虑，如设备的选型、供电线路的确定等要求，从而找到经济、合理、安全、高效的方案，确保保证井下供电线路的可靠性。