地面供电设计方案.docx
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地面供电设计方案
地面供电设计方案
山西朔州山阴金海洋五家沟煤业有限公司
地面供电设计方案
机电部
2018年1月
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地面供电设计方案
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
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地面供电设计方案贯彻学习记录
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
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3
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地面供电设计方案
第一节供电电源....................................................................................................................5
第二节送变电........................................................................................................................6
1、矿井供电系统.........................................................................................................6
2、送电线路.................................................................................................................7
3、地面35kV变电站..................................................................................................9
第三节地面供配电..............................................................................................................15
1、地面配电系统.......................................................................................................15
2、室内、外照明.......................................................................................................16
3、防雷接地...............................................................................................................16
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地面供电设计方案
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（2×150MVA）、七里沟（2×120MVA）；供电区内有两座110kV变电站：
永静城（2×40MVA）、增子坊（2×50MVA），在建一座110kV变电站：
下石井（2×50MVA）；六座35/10kV变电所：
芍药沟（10+6.3MVA）、玉井（2×10MVA）、五家沟（2×16MVA）、扒罗山（2×6.3MVA）、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（2×40MVA），电压等级110kV/35kV/10kV。
主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，预计2010年投入运行。
该电站双回路电源引自翠微220kV变电站；站内主变二台（2×50MVA），电压等级
110kV/35kV/10kV。
主要供电对象是扒罗山、水泉、史家屯等站，主变裕量较大。
35kV变电
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2×40MVA，电压等级110kV/35kV/10kV。
主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2×25MVA；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。
根据山西省电力公司“晋电发展[2010]149号”《关于金海洋矿业股份有限
公司矿区供电方案的批复》，同意对现有五家沟35kV变电站完善第二电源。
具
体批复如下：
新建五家沟35kV变电站至右玉220kV变电站一回35kV线路，长
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地面供电设计方案
度为27km，导线采用LGJ-185型；北周庄变电站-金龙变电站-五家沟变电站的
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；
新建翠微220kV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。
上述工程完工后，矿井电源分别引自右玉220kV变电站和翠微220kV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”的要求。
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》第四百四十一条的规定，正常情况下矿井电源
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地面供电设计方案
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，以保证带电的连续性。
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）电点的电源分别接于两段10kV母线上。
同时该站以两回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》的第11.2.3条规定，电源线路导线截面应
按经济电流密度选取。
《煤矿安全规程》第四百四十一条规定：
正常情况下，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，矿井年最大负荷利用小时数约5000h，架空钢芯铝绞线的经济电流密度取0.9A/㎜,此时，电源线路的经济截面为120mm。
根据山西省电力公司批复的五家沟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
路均满足经济截面的要求。
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，另一回担负全部负荷运行时，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》的要求；但是当任一回停止供电，另一回担负全部负荷运行时，
线路压降大，此时可通过有载调压变压器调节10kV侧电压水平满足供电要求。
由于线路的负荷裕量很少，若变电站负荷再有增加，线路压降将超过规程限定值，因此建议业主单位适时更换大截面线路导线。
1、线路路径
本矿井的两回35kV电源线路应分开架设，其路径较长，线路路径应避开采区、塌陷区或其它不良地质区。
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地面供电设计方案
2、线路地质地貌特征
线路地处山西朔州西部山区，该地区是典型的山地特征。
地势起伏较大，地质条件较复杂。
3、线路气象条件
线路所在地区主要气象条件见表11-3-1。
表11-3-1
线路所在地区主要气象条件
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LGJ－185/30钢芯铝绞线，导线安全系
数取3.0，年平均运行应力不大于瞬时破坏应力的
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，年平均运行应力不大于瞬时破坏应力的
25％。
根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》的规定，并结合本地区地
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GB50061中规定的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，所以新建线路杆塔采用加强绝缘型绝缘子串，以满足规程要求。
跨越铁路、一、二级公路时，绝缘子串应采用双串。
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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XGU－4和NLD－4型，导线在档距中均采用爆压方式进行联接，耐张
杆塔的跳线采用并勾线夹进行联接，导线并勾线夹为4）防振措施
按照规程规定，线路应采取防振措施，导线加装
JB－4型。
FD－4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）
D＜12
≤300
300～600
600～900
12≤D≤22
≤350
350～700
700～1000
22＜D＜37.1
≤450
450～800
800～1200
防振锤数量（每档）
2
4
6
5）接地装置
全线杆塔均需逐基接地，接地装置的工频接地电阻应符合规程要求，接地体材料采用Ф10圆钢。
由于线路所经地段大部分为砂地，土壤电阻率高，
应采取延长接地体、添加降阻剂、做局部接地极板等措施降低接地电阻。
5、杆塔与基础
1）杆塔选型
本次线路较长，地形平坦，为降低造价，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，采用不同的杆塔基础。
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情况分别采用钢筋混凝土独立基础、钢筋混凝土筏
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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、规范的前提
下，本次设计不再进行方案比较及设备选型，仅通过对全对该站进一步校验。
站负荷统一计算，
1、变电站位置选择
本站作为本矿井和马营矿井的总降站，主要担负着向矿井内井下、地面生产系统供配电的任务，根据《煤炭工业矿井设计规范》GB50215第10.1.10条的规定，变电站的位置应便于进出高压输电线路和靠近用电负荷中心，并应按全年风向频率布置在受粉尘污染最小的地点。
变电站布置在矿井主工业场地的东北部，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：
35±3×2.5%/10.5kV，阻抗电压：
Ud%=8，连接组别：
YN，d11。
经校验，现有变压器能够满足现有负荷需要。
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节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
该站规划的电气主接线为：
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，形成该站规划的接线方式。
矿井35/10kV变电站电气主接线见附图C1739-253-1。
4、主要设备
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地面供电设计方案
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2000A。
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2000A，其它馈线额定电流为1250A。
断路器的额定开断电流为31.5kA。
根据馈线负荷，部分回路电流互感器不满足要求，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、规范要求并能满足本矿实际需要。
2）无功补偿及谐波治理
由于本矿井无大的非线性设备，谐波电流和无功冲击不会超过规程限定值，
因此，暂不采取谐波抑制和动态无功补偿措施。
变电站现有无功补偿装置容量
为2×4200kvar，采用两等分调容方式，可以满足用电负荷的补偿要求，无需改造。
3）二次系统
原变电站二次设备已经配置，据建设方介绍，二次系统采用目前成熟的变
电站综合自动化系统，采用集中组屏与分散安装结合的构成方式，主要元件的继电保护配置如下：
①主变压器：
三相纵联差动、复合电压启动的过电流、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。
②电容器：
速断、定时限过电流、零序电压、过电压、低电压保护。
③10kV母联：
过电流保护，也可由主变压器复合电压启动的过电流保
护以较短时限跳开母联；
410kV馈出线：
三段式电流保护；
510kV系统单相接地保护。
本次完善主接线和配电装置后，相应增加
设备，增加设备的二次应与原系统衔接良好。
2条35kV线路和分段开关
新增电气设备的继电保护和自动装置配置如下：
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地面供电设计方案
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，能够满足相关规程、规范的要求和矿井安全生产的需要。
4）站用交直流电源
据了解，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10kVII段母线的所变柜（50kVA）提供。
两路电源可由交流屏自动切换，保证所用电的可靠性。
直流系统采用100Ah的成套直流系统。
由于新增设备不多，经校核，现有站用交直流电源系统能够满足需要，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》的要求，必须采取限制措施。
对于单相接地电容电流的限制，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的弧光过电压，而不能补偿电容电流，不符合《煤矿安全规程》相关规定。
因此，本站新增2套自动跟踪补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系统都不会失去补偿。
消弧线圈自动补偿装置容量计算如下：
消弧线圈的容量配置采用过补偿方式，补偿系数取K=1.35，装置容量Icx=1.35×Ic=1.35×42=56.7（A）。
因此，消弧线圈额定补偿电流取100（A）。
消弧线圈型号为ZDBG-10.5/5-100/J，补偿范围为5～100A。
该装置
的接地变压器和消弧线圈为干式结构，并装在同一壳体内，与开关柜同室布置。
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10kV高压
地面供电设计方案
5、变电站布置
变电站布置采用现有的布置方式，35kV配电装置、无功补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、无功补偿装置为室外布置，其他设备室内布置。
变电站布置型式能够满足规程规范的要求，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。
保护范围满足要求。
变电所高压配电装置中也采取了雷电侵入波过电压、谐振过电压、操作过电压等保护的措施。
变电站内已设置接地网，接地电阻满足规范要求。
7、短路电流计算
由于电源参数尚未确定，为稳妥起见，短路电流计算站220kV母线短路电流为无穷大考虑。
按翠微220kV
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的
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。
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地面供电设计方案
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的动、热稳定要求。
其中，10kV母线电流互感器变比最小值要求为40/5，变电站10kV母线所馈出的电缆截面最小值为35mm（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侧设备参数的选择满足短路电流水平的要求。
8、火灾报警、视频监控及其它
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，隶属当地地调调管，通信及调度自
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