浅谈煤矿电源选择设计

【摘 要】矿井的供电电源，对于矿井建设和生产有着十分重要的意义，本文以实例解读对矿井电源的认识。

【关键词】供电电压；负荷；电源

前言

当前我国煤矿供电电压等级最高是110kV。矿井的供电系统，如果没有一个全面的规划，往往会造成资金浪费、能耗增加等不合理现象。因此，供配电系统设计，应结合矿井的特点全面规划，分析有关因素的内在联系，在网络结构中统筹综合考虑，优化组合方案，做到远近期结合，以近期为主。

设计实例

以新疆伊犁二号井为例（考虑篇幅，文中某些章节具体论述及计算部分只做简略说明或不提及）。

一、矿井负荷

矿井投产：

矿井装机容量： 34354.8kW；

矿井工作容量： 26056.3kW；

矿井有功功率： 14003.0 kW （考虑同期后）；

年耗电： 82300MW・h；

吨煤耗电： 16.5kW・h；

矿井有功容量（含选煤厂）： 17156.8kW；

矿井达产：

矿井有功容量（含选煤厂）： 25135.92kW；

二、矿井所在地区电力系统现状及发展规划情况

㈠电源现状

本矿位于新疆察布查尔县南部，北距察布查尔县城和伊宁市分别为45km和65km，距乌鲁木齐市约710km。行政区划属新疆维吾尔自治区察布查尔锡伯自治县管辖，在伊犁地区电网的覆盖范围内。其周围电源叙述如下：

1.宁远220kV变电站：位于矿井北偏东约40km处，规模为2×120MVA，站内设220kV及110kV两个电压等级，其220kV侧采用双母带旁母接线，110kV侧采用双母线接线，目前该站220kV侧共有5回进出线分别与青年220kV变电站、尼勒克水电站、靖远220kV变电站、西郊220kV变电站联网，故电源可靠。

2.靖远220kV变电站：位于本矿东北侧约22km处，设计规模为2×180MVA，现有规模为180MVA，站内设220kV及110kV两个电压等级，目前该站220kV侧共有，2回进出线分别与宁远220kV变电站和西郊220kV变电站联网，故电源可靠。

3. 伊犁二电厂：位于矿井北偏东约25km处，装机容量为3×25MW，两台发电机同时工作，发电机出口电压为6.3kV，厂内设110kV升压站，站内设两台31.5MVA三卷变压器，三侧电压分别为110kV、35kV和6kV，其110kV侧采用双母线带旁母接线；35kV侧采用双母线接线；6kV侧采用单母线分段接线，目前其35kV侧共4回出线，2回工作2回备用。伊犁二电厂距矿区中心居住区约2km，居住区的用电可取自伊犁二电厂。伊犁二电厂现用电负荷约56，备用电负荷约为19MW，不能满足用矿井电负荷的要求。

4. 察县110kV变电所：该站位于矿井北侧约23km处，一次电压110kV，电源引自伊犁二电厂，所内2台变压器，容量分别为20MVA和40MVA，其电压为110/35/10kV，该变电所三侧母线均采用单母线接线。

5. 伊宁县110kV变电所：该站位于矿井北侧约45km处，一次电压110kV，电源分别引自伊犁二电厂及托海水电站，故电源可靠。所内设有2台容量为20MVA的变压器， 2台变压器的电压均为110/35/10kV，其中110kV侧为单母线分段带旁路接线，35kV及10kV侧母线均采用单母线分段接线。

6.伊宁市中心110kV变电所：该站位于矿井北侧约40km处，一次电压110kV，电源分别引自伊犁一电厂及西郊110kV变电所（该变电所与伊犁二电厂联网），电源可靠。所内设有2台容量为16MVA的变压器， 2台变压器的电压均为110/35/10kV，其中110kV侧为单母线分段带旁路接线，35kV及10kV侧母线均采用单母线分段接线。

7. 新汶矿业集团伊犁能源公司一号井110kV变电所：位于本矿西北方向约8.2km处，现有规模为2×40MVA，站内设，110kV及10kV两个电压等级，两侧均采用单母线分段接线，目前该站仅有一回引自靖远220kV变电站的110kV电源线路，线路规格为LGJ-120，长度为24m。

㈡矿区周边建设和规划中的电源情况

1. 新疆伊犁州矿区总体规划确定在本矿所在矿区北部的煤电化工业园区建设一座火电厂，新疆电力设计院于2011年3月完成的《新疆华电伊犁火电厂一期（2×660MW）工程可行性研究报告》即为该电厂，目前该电厂的可行性研究报告已通过新疆维吾尔自治区发改委组织的初审，并上报国家发改委核准，可研确定，新疆华电伊犁火电厂位于伊南煤田北侧（距矿井北侧约18km处），一期规模为2×660MW，将以2回LGJ-6×400/75km 750kV电源线路接入伊犁750kV变电站（该站已开工建设，计划与2013年中投运），从而与新疆主电网联网。

目前新汶矿业集团伊犁能源公司已与华电新疆发电有限公司签署了《新汶矿业集团伊犁能源公司和华电新疆发电有限公司煤电开发合作协议》， 协议规定待华电火电厂建成后，将为新汶矿业集团伊犁能源公司所属提供110kV电源。

2. 新汶矿业集团伊犁能源公司规划，由靖远220kV变电站的110kV引一回电源线路至伊犁一号井（该线路已建成），再由华电火电厂110kV升压站引一回电源线路至伊犁二号井，同时在一号井与二号井之间建一回110kV联络线为伊犁一号井和二号井供电。

三、矿井供电电源

本矿井投产规模为5.0Mt/a，达产规模为10Mt/a，按照《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全规程》对煤矿电源的要求，矿井应有两回电源线路，当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。

本设计根据煤矿附近的电源状况、矿井前后期用电负荷和矿区总体规划、确定本矿采用110kV供电，并结合新汶矿业集团伊犁能源公司规划及新汶矿业集团伊犁能源公司与华电新疆发电有限公司签署了《新汶矿业集团伊犁能源公司和华电新疆发电有限公司煤电开发合作协议》，对本矿的供电电源选择，提出如下三个方案：

方案一：在矿井工业场地建一座110kV变电所，2回110kV电源分别引自新疆华电伊犁火电厂升压站和靖远220kV变电站110kV侧，为避免重复投资，电源线路规格按本矿后期达产10Mt/a时的负荷选择，确定为LGJ-120，长度分别约为19km和22km，两回电源线路同时工作，分列运行，当一回电源线路故障时， 另一回电源线路能保证煤矿全部负荷的需要。

该方案的优点是供电可靠性高、接线简单、管理方便，投资及运行费用低，缺点是矿井投产受华电伊犁火电厂建设时间限制。

方案二：在矿井工业场地建一座110kV变电所，2回110kV电源分别引自新疆华电伊犁火电厂110kV升压站和新汶矿业集团伊犁能源公司一号井110kV变电所，为避免重复投资，电源线路规格按本矿后期达产10Mt/a时的负荷选择，确定为LGJ-120，长度分别约为19km和2×11km（在一号井与二号井之间的联络线必须为两回才能满足两回线路同时工作分列运行或一回线路工作一回线路热备用的要求），两回电源线路同时工作，分列运行，当一回电源线路故障时， 另一回电源线路能保证煤矿全部负荷的需要。

该方案的优点是供电可靠性高、投资及运行费用较低（相对方案一，一号井和二号井需多建一个110kV出线间隔，相对方案三少将21km 110kV电源线路），引自一号井的电源线路可以兼做矿井施工电源，缺点是接线较复杂、运行管理稍繁琐，投资及运行费用稍高，矿井投产受华电伊犁火电厂建设时间限制。

方案三：在矿井工业场地建一座110kV变电所，2回110kV电源分别引自靖远220kV变电站110kV侧和宁远220kV变电站110kV侧，为避免重复投资，电源线路规格按本矿后期达产10Mt/a时的负荷选择，确定为LGJ-120，长度分别为22km和40km，两回电源线路同时工作，分列运行，当一回电源线路故障时， 另一回电源线路能保证煤矿全部负荷的需要。

该方案的优点是供电可靠性高、接线简单，管理方便，矿井投产不受华电伊犁火电厂建设时间限制，缺点是投资及运行费用高。

综上三个方案的优缺点比较，设计确定采用方案一作为本矿供电电源方案，为保证本矿开工建设，前期由新汶矿业集团伊犁能源公司一号井110kV变电所10kV侧引一回10kV电源线路，为本矿提供施工电源。

需要说明的是，新疆华电伊犁火电厂虽已完成可行性研究设计，并通过新疆维吾尔自治区发改委组织的初审，但还未取得国家发改委核准，故该电厂的具体建设时间未定，因此设计请建设单位尽早与新疆华电伊犁火电厂及当地政府协商，加快该电厂的建设。

两回110kV电源分别引自新疆华电伊犁火电厂升压站和靖远220kV变电站110kV侧，110kV线路导线规格均为LGJ-120，长度分别约为19km和22km，两回电源线路同时工作，互为备用。两回线路全线采用复合绝缘子，要求绝缘子大小伞间隔，无均压环，且全线架设避雷线（GJ-35+OPGW光缆），地线采用直接接地方式，线路每基铁塔均敷设人工接地装置，接地装置按土壤电阻率分别采用环形和环形加放射形浅埋水平布置接地型式与杆塔基础自然接地相结合的方式，接地体采用Φ12热镀锌圆钢，引下线采用热镀锌圆钢；全线直线杆以18m 带拉线双杆为主，直线跨越处及重要转角处采用自立式铁塔，直线耐张以拉线双杆为主。本线路砼杆基础为预制件，铁塔基础采用现浇砼，所有基础砼标号不低于C20级。全线杆塔基础应采取防腐措施。

四、结束语

本次设计考虑了煤矿远近期负荷，以及目前周边电源情况和发展规划，提出矿井电源选择。以上是对煤矿电源选择设计的肤浅见解，不足之处敬请赐教。