供配电系统设计探讨

1矿井状况简述

1．1矿井开拓现状

矿井原为0．09Mt／a生产矿井，采用平硐开拓，原有二水平平硐和三水平平硐进风，回风平硐回风，矿井通风系统为中央并列式，通风方式为机械抽出式。矿井经过机械化改造后生产能力为0．45Mt／a，以采矿专业现场踏勘了解巷道状况为主，充分利用原有巷道为辅，并结合业主的改造意念，确立平硐开拓方案。

1．2矿井原有供电系统介绍

1．2．1地面供配电系统该矿井已有一座10kV变电所，位于本矿行政福利区内，站内设有两台100kVA变压器、9台XGN2型高压开关柜（交流操作）和10台GGD型低压开关柜。该所已有一回由县35kV变电所10kV侧引来的10kV架空线路至本变电所，为全矿供电。除此之外矿井还备有1台200kW的柴油发电机为该矿备用电源。1．2．2井下供配电系统在三水平平硐口处有一座变电所，该变电所两回电源引自地面10kV变电所高压侧不同母线段，主要为主扇和井下设备供电。由该变电所10kV侧引一回下井电缆至井下机电硐室，为井下绞车、刮板机、局扇、乳化液泵等设备供电。井下照明电源T接于地面10kV变电所至三水平平硐的架空线路上，由此可见小煤矿供电系统不规范性，存在较大安全隐患。

2矿井机械化改造后供电系统方案

2．1地面供配电系统

2．1．1电源条件根据矿井改造后的负荷统计计算，矿井投产时计算总负荷为3187．56kW，原有行政福利区10kV变电所已不能满足机械化改造后供电需要，但可作为矿井的施工电源。因为负荷变化较大，矿井的外部电源条件需要重新选取和核定，由业主提供当地电业局出具的供电协议。经核定外部电源引自矿区110kV变电所高压侧不同母线段，通过电源线路运行指标的计算确定送电线路为10kV架空线路。2．1．2地面变电所（1）主运输平硐10kV变电所（矿井主变电所）。主运输平硐工业场地设有矿井水综合车间、空气加热室、给水泵房、地面生产系统。主运输平硐工业场地为矿井用电负荷中心，故在该场地设10kV变电所作为矿井主变电所。变电所采用全户内布置方式，10kV高压配电室内设置20台XGN2－12型高压开关柜、2台TXK－M－10kV－80A型消弧、消谐、选线及过电压保护装置和2台开关柜的备用位置，双列布置，电容器室设2套MSVC－10／700－10型成套高压动态无功补偿装置，变电所设KR系列微机综合保护装置，采用信号集中，就地保护控制的方式。两间配电变压器室内各设一台SCB13－500／10500kVA，10／0．4kV配电变压器；低压配电室内设7台GGD型低压配电柜，2台GGJ型低压补偿柜；单母线分段，单列布置。（2）副运输平硐10kV变电所。副运输平硐工业场地设有空压机房、矿井修理车间、电机车库、副运输平硐空气加热室、制氮机房、翻车机房，设备有功功率333kW，且距矿井主变电所约1．5km；故选择在此工业场地建一座10kV变电所为所辖设备供电，配电变压器选择两台SCB13－400／10400kVA，10／0．4kV。该所0．4kV侧均采用单母分段接线，两台变压器及两回电源线路均采用同时工作，分列运行。（3）风井10kV变电所及通风机供配电系统。风井场地位于矿井工业场地东侧约1．05km处。为提高供电质量，减少线路损耗，设计在风井工业场地距离通风机房30m处设10kV变电所，主要为通风机及其配套设备供电。变电所内设10kV、0．4kV配电系统，该系统均采用双电源供电，单母线分段接线，两回电源分别引自矿井10kV变电所10kV侧不同母线段。2．1．3其他主要设备供配电系统（1）地面生产系统供配电系统。地面生产系统为新建系统，属二级负荷，采用双回路供电，双回电源分别引自主运输平硐10kV变电所0．4kV不同母线段，1回工作，1回备用，设1台尘密型动力配电箱为生产系统供电。（2）主运输平硐带式输送机供配电系统。矿井机械化改造后，增加主运输平硐带式输送机，其属矿井二级负荷，采用双回电源供电。电源分别引自主运输平硐10kV变电所0．4kV侧，1回工作，1回备用；配电室内设1台XL21－05型动力配电箱为主运输平硐带式输送机及其配套设备供电。带式输送机采用变频装置起动，配PLC控制系统进行控制。（3）压风、制氮设备供配电系统。原矿井没有制氮系统，矿井机械化改造后，调整了压风系统、增加制氮系统，其中制氮机房设有1台0．38kV，容量为1×132kW的制氮空压机，压风机房内设有2台10kV容量为220kW的空压机，属二级负荷。制氮机与空压机电压等级不同，所以在空压机房设10kV配电室，室内设10kV及0．4kV配电系统，两侧系统均采用双电源供电，各系统两回电源分别引自主运输平硐10kV变电所10kV侧、副运输平硐10kV变电所0．4kV侧不同母线段。压风机房配电室内设5台XGN2－12型高压开关柜和1台XL－21型动力配电箱为空压机及其配套设备供电，制氮采用变频起动和调速，空压机启动装置及电控系统由空压机厂家配套。（4）其他二级负荷供配电系统。矿井其他二级负荷如：各平硐空气加热设备、矿灯充电设备、电机车充电设备、矿办公楼的监控设备、锅炉房设备等，这些设备的配电均采用双回电源，电源引自各场地的10kV变电所0．4kV侧不同母线段。

2．2井下供配电系统

机械化改造后，采煤方法和采煤工艺均发生了变化，采区布置也随之做了调整。设计为一采两掘，一个采煤工作面、两个综掘工作面，增加采煤设备、两套综掘设备，井下用电设备负荷增多加大。已有机电硐室断面较小、长度较短，距离投产采区较远，设计考虑新建一座井下变电所，并将该变电所布置在负荷聚集处即三水平轨道大巷。2．2．1井下变电所在井下三水平轨道大巷设一座井下变电所，两回10kV电源引自主运输平硐10kV变电所10kV侧不同母线段，为井下用电负荷供电。下井电缆从副运输平硐井口段沿井筒敷设至井下变电所。井下变电所10kV为单母线分段接线，0．69kV侧有两套系统，一套主接线为单母线分段接线，另一套主接线为单母线接线；正常情况下，两段10kV母线分列运行，当一回电源线路故障时，另一回10kV电源线路能保证该所所负担的全部用电负荷。10kV配电设备采用JGP9L型矿用隔爆型高压真空配电装置16台（其中4台为矿井原有可充分利用），变压器采用隔爆干式变压器KBSG－315／1010／0．69kV315kVA2台、KBSG－315／1010／0．69kV315kVA（局部通风机专用）1台，低压配电设备选用KBZ型矿用隔爆真空馈电开关12台（其中2台为矿井原有可充分利用），照明电源选用ZBX－4矿用隔爆型照明信号变压器综合保护装置1台。660V用电负荷主要为照明及井下变电所附近的低压负荷配电。2．2．2各工作面供配电系统在11A301E工作面运输顺槽配置1台KBSGZY－1250／1010／1．2kV1250kVA及1台KBSGZY－800／1010／0．6kV800kVA矿用隔爆型移动变电站，并选用8SKC9215型智能化矿用隔爆型组合开关、QJR4型矿用隔爆兼本安型软起动磁力起动器、KBZ－型矿用隔爆真空馈电开关、QBZ－型矿用隔爆兼本质安全型真空启动器，分别为采煤工作面的1140V及660V设备配电。在11A302E工作面运输顺槽掘进面及回风顺槽掘进面各配置1台KBSGZY－315／1010／0．69kV315kVA矿用隔爆型移动变电站，并选KBZ型矿用隔爆真空馈电开关、QJR4型矿用隔爆兼本安型软起动磁力起动器、QBZ－型矿用隔爆兼本质安全型真空启动器为掘进工作面的660V设备供电，如：掘进机、局部通风机、煤矿安全钻机、湿式除尘风机等。在两个掘进面之间的回风联络斜巷配置1台KBSGZY－500／1010／0．69kV500kVA矿用隔爆型移动变电站，并选KBZ型矿用隔爆真空馈电开关、QBZ－型矿用隔爆兼本质安全型真空启动器为两个掘进工作面的660V辅助运输设备供电，如双向带式输送机、刮板机等。

3结语

矿井机械化改造是规模化、现代化矿井发展的必经之路，采用新技术、新工艺、新装备不仅提高了产能和生产效率更重要的是提高了煤矿生产的安全性，体现“科技兴安”的战略思想。作为机械化改造之一的供配电系统的改造设计是重要的一环，需要把握三个方面：一是根据机械化改造后矿井负荷的变化和周边外部电源条件，确定矿井主变电所的供电等级。二是明确工业场地和地面设施设备的变化，根据总平面布置图确定分变电所、配电室的设立。三是井下设备的供配电系统一定要根据开采方法的变化、采掘面设备的变化及采取布置图进行设计。认真做好供配电系统改造设计工作是矿井机械化改造成功与否的重要因素。

作者：程嬛 李江 单位：新疆煤炭设计研究院有限责任公司