益门煤矿机械化改造的供配电系统设计方案

李 超

（凉山州益门煤矿，四川 凉山州 615104）

1 矿井概况

凉山州益门煤矿（以下简称“益门煤矿”）位于会理县益门镇北东3 km，开采深度+2185～+1740 m，核定生产能力60 万t/a。目前矿井采用“斜井+平硐”综合开拓方式，布置有+1941 m 主斜井、+1941 m 副斜井、+1941 m 平硐、+2024 m 副平硐、+2024 mC3 副平硐、+2142 m 回风平硐6 个井筒。全矿井划分为3 个开采水平，即+1810 m 水平、+1941 m 水平和+2024 m 水平。

为进一步贯彻落实有关规定，响应应急管理部号召，对该矿进行机械化升级改造。益门煤矿目前的供电系统不能满足机械化改造后的生产需要，必须对矿井的供配电系统进行改造。

2 矿井供电系统改造设计方案

矿井机械化改造方案实施后，井下采掘布置发生变化，采掘设备发生变化，故矿井供配电系统需根据以上变化调整。

2.1 矿井电力负荷

矿井机械化改造后电力负荷如表1 所示。

表1 矿井电力负荷情况表

2.2 矿井电源线路

根据本矿井现有的电源条件，以及改造后的矿井电力负荷校验现有电源线路（按功率因素为0.9考虑）。矿井变电所正常工作时两回电源线路同时工作，以矿井10 kV 线路为例进行电源线路校验。

（1）按温升校验截面

线路长时工作电流：

环境温度为40 ℃时，10 kV，LGJ-95 mm2型架空线载流量为335 A ＞153 A，电源线路满足要求。

（2）按经济电流密度校验截面

电源线路截面为95 mm2＜134 mm2，电源线路不满足要求。

（3）按电压损失校验截面

10 kV，LGJ-95 mm2，功率因素为0.9 时，架空线路单位负荷矩为0.524。

益门矸石变电站馈出：

△U1%=2.371 37×0.524×3.8=4.7%＜5% ，电源线路满足要求。

综上，改造后矿井电源线路仅经济电流密度不满足要求。本次为机械化改造设计，现阶段为减少投资，在满足相关规范前提下，调整变电所供电电源运行方式，可达到要求。

2.3 地面供配电

2.3.1 10/6 kV 变电所

矿井10/6 kV 变电所设于主井工业场地内，10 kV 采用单母线接线，10 kV 高压开关柜设XGN2-12型户内高压开关柜2 台，其中进出线柜1 台、PT 柜1 台，6 kV 母线采用单母线分段接线。6 kV 高压开关柜设XGN2-12 型户内高压开关柜18 台。

矿井10/6 kV 变电所内无功补偿室设高压电容自动补偿装置2 套，补偿无功容量1000 kvar。

矿井10/6 kV 变电所设S11-M-3150/10，3150 kVA 主变压器1 台（中性点不接地），电压比为10/6.3 kV，变压器运行时负荷率为81%，变压器保证率为1.2，变压器采用室外布置。

2.3.2 主斜井变电所

装机容量为762 kW，工作容量为762 kW，有功功率为491.55 kW，无功功率为448.66 kvar，视在功率为665.52 kVA，功率因数为0.74。该变电所1 回6 kV 电源采用电缆引自矿井10/6 kV 变电所6 kV Ⅰ母线段。所内设NGGD 型低压柜6 台，S11-M-800/6，6/0.4 kV，800 kVA 变压器1 台。变电所0.4 kV 母线采用单母线接线。

2.3.3 +1914 m 河边变电所

装机容量为860 kW，工作容量为750 kW，有功功率为571.55 kW，无功补偿容量为240 kvar，无功补偿后无功功率为262.96 kvar，无功补偿后，视在功率为629.14 kVA，无功补偿后功率因数为0.91。+1914 m 河边变电所两回6 kV 电源线路采用LGJ-50 mm2/0.2 km 架空线，变压器采用户外断路器进行保护。变电所0.4 kV 母线采用单母线分段接线。该变电所为矿井地面空气压缩机、主斜井带式输送机、副斜井提升绞车、监控室、室外照明等提供供电电源。变压器运行时的负荷率79%，变压器保证率为1.2。

2.4 井下供配电

2.4.1 下井电压及电源

井下供电利用现有6 kV 电压供电系统，矿井机械化改造后供配电系统井下电力负荷：

（1）+2024 m 变电所（+1941 m 变电所），装机容量为1 946.3 kW，工作容量为1 701.3 kW，有功功率为1 182.95 kW，无功功率为1 069.33 kvar，视在功率为1 594.63 kVA，功率因数为0.74。电源电缆引自地面+2024 m 变电所6 kV Ⅱ母线段，电源电缆校验如下：

① 按温升校验截面线路长时工作电流：

电源线路为MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，环境温度为35 ℃时，载流量为194 A ＞154 A，线路满足要求。

② 按经济电流密度校验截面

电源线路截面为50 mm2＜69 mm2，线路不满足要求。

③ 按电压损失校验截面

6 kV，MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，功率因数为0.74 时线路单位负荷矩为1.648。电源线路电压降△U1%：

△U1%=1.182 95×1.648×1.8=3.5%

△U1%=3.5%＜5%，线路满足要求。

（2）+1810 m 变电所，装机容量为504 kW，工作容量为372 kW，有功功率为278.35 kW，无功功率为246.63 kvar，视在功率为371.89 kVA，功率因数为0.75。电源电缆引自地面10/6 kV 变电所6 kV 不同母线段。

① 按温升校验截面

线路长时工作电流：

电源线路为MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，环境温度为35 ℃时，载流量为194 A ＞36 A，线路满足要求。

② 按经济电流密度校验截面

电源线路截面为50 mm2＞16 mm2，线路满足要求。

③ 按电压损失校验截面

6 kV，MYJV22-6/10 kV，3×50 mm2，功率因数为0.75 时线路单位负荷矩为1.451。电源线路电压降△U1%：

△U1%=0.278 35×1.451×0.6=0.3%

△U1%=0.3%＜5%，线路满足要求。

经过验算，改造后矿井至+2024 m变电所（+1941 m 变电所）电源电缆除经济电流密度不满足要求外，其余如温升（载流量）、电压损失均满足要求。现阶段为减少矿井投资，从变电所供电电源运行方式上调整，可以达到要求。矿井+2024 m 变电所（+1941 m 变电所）正常工作时两回电源线路采用分列运行方式；故障时一回线路运行，另一回线路检修。至+1810 m 变电所电源电缆均满足益门煤矿机械化改造后的供配电需求。

2.4.2 井下变电所设备选型及接线系统

益门煤矿井下供电电压分别为6 kV、660 V、127 V。井下共设3 处变电所，分别为+1810 m 中央变电所、+1941 m 中央变电所、+2024 m 中央变电所。

（1）+1810 m 中央变电所内设BGP9L/6G 型矿用隔爆型高压真空配电装置共7 台，630 kV·A 型矿用隔爆型干式移动变电站2 台。该变电所主要为水泵房排水泵、主石门、+1815 m 运输巷带式输送机、硐室及大巷照明等。单台变压器保证系数为1.6，工作时负荷率为59%。（2）+1941 m 变电所未发生变化。（3）+2024 m 中央变电所内设BGP9L/6G 型矿用隔爆型高压真空配电装置共8 台，KBSG-800/6，6/0.69 kV，800 kVA 型矿用隔爆型干式变压器1 台。变电所6 kV 母线采用单母线分段接线，0.69 kV 母线采用单母线接线。1 台KBSG-800/6，6/0.69 kV，800 kVA 型矿用隔爆型干式变压器，为+2010 m 运输巷掘进工作面备用局部通风机、装载机、探水钻、泥浆泵等，+2024 m 运输巷掘进工作面备用局部通风机、装载机、探水钻、泥浆泵等，2037 工作面及运输巷刮板输送机、乳化液泵，材料斜巷双速绞车，室内外照明等提供供电电源，变压器工作时负荷率为38%，变压器保证系数2.6。1 台KBSG-200/6 型矿用隔爆型干式变压器为+2010 m 运输巷掘进工作面、+2024 m 运输巷掘进工作面工作局部通风机提供一回路专用电源，变压器工作时负荷率为13%，变压器保证系数7.6。

3 结论

矿井采用双回路双电源供电，一回路接自35/10 kV 益门矸石变电所的10 kV 母线，另一回路接自35/10 kV 益门变电所的10 kV 母线。矿井地面主变电所采用单母线分段方式运行。本次为机械化改造供配电设计满足相关规程、规范的要求。