新临江煤矿（水井湾矿井）供电设计（一）矿井电源 设计矿井采用两回电源线路供电，一回、二回电源来自大竹木头变电 站不同电源母线端，电压 10kV ，供电距离 2km ，采用一趟 LGJ-3×70 型架 空线路输送至地面变电所。

（二）电源线路安全载流量及电压降校核 1、按经济电流密度选择电源线路截面⚫A e = n == 60.14 mm 2eJ 1.15来自大竹县木头变电站的不同母线段导线型号均采用 LGJ-3×70。

60.14 mm 2 <70mm 2 ,满足供电要求，并留有余地。

式中：矿井最大有功负荷 1078.2kW 。

2、按长时允许负荷电流校验电缆截面线路 LGJ-3×70 允许载流量：环境温度为 25℃时为 275A （查表），考 虑环境温度 40℃时温度校正系数 0.81，则 Ix=275×0.81=222.75（A ）Ix=222.75A>I=69.17A3、电源线路压降校核 供电线路LGJ-3×70/10kV 单位负荷矩时电压损失百分数：当cos ∮=0.9 时为 0.644%/MW.km （查表）则电源线路电压降为：△U 1%=1.0523×2×0.644%=1.36%<5% 式中：电源线路长取 2km 。

全矿计算电流： 1078.23 100.9 = 69.17（A ）来自大竹县木头变电站不同母线段两回电源线路电压降均符合要求。

（三）电力负荷1、矿井采用机械化采煤，投产时期即为最大负荷时期。

机电设备布置 及使用情况统计详见表 10-1。

设备总台数 47 台 设备工作台数 36 台 设备总容量 1653.25kW 设备工作容量 1421.65kW 有功负荷 1078.2kW 无功负荷 801.54kvar 视在功率1346.33kVA 功率因数0.82按补偿后功率因数达到约 0.95，则所需补偿电容容量为0.82 0.82 -1- 0.95 0.95 -1=377.38kvar考虑到电容易的配置及矿井负荷的变化情况，变电所电容易室安装 BFMR11-420-3W 型高压电容自动补偿装置 2 套，补偿无功功率 420kvar 。

补 偿后：无功功率： 381.54kvar 视在功率： 1145.24kVA 功率因数：0.95矿井投产时年耗电量：2632802kW.h ，吨煤电耗 29.24kW.h/t 。

Q =Pcos 21-11-1 -cos2Q = 1078.2（四）送变电1、短路电流计算及主要设备校验矿井 10kV 变电所两回电源分别取自大竹县木头变电站的不同 母线段，由于缺乏变电站的相关短路资料，设计按变电站馈出柜中 断路器额定开断电流（25kA ）和线路阻抗较小的电源线路（LGJ-3 ×70/2km ）进行短路电流计算：1）地面变电所 10kV 侧系统短路电流计算选 取 基 准 容 量 ， 一 般 取 S d =100MVA, 由 U d =U c , 得 U c1=10.5kV,U c2=0.4kV,得2）计算各元件的电抗标幺值2）10kV 架空线路电抗标幺值：3）总电抗标幺值和短路电流及短路容量 ①总电抗标幺值： X * = X * + X * =0.22+0.63=0.85②三相短路电流周期分量有效值I k 1 = Id 1 = 5.50kA =6.5kAk 1X *0.85③各三相短路电流10kV 母线侧短路电流为: I " = I=I k 1=6.5kA10kV 母线侧短路稳态电流为： I =1.51I "=1.51×6.5kA=9.82kA 10kV 母线侧短路冲击电流为：i = 2.55I " =2.55×6.5kA=16.58kAX W *L = X 0l U d2 c = 0.352km100MVA10.5kV )2=0.631）电力系统的电抗标幺值：S *S dXs =S oc 100MVA 310.5kV25kA100MVA 3 10.5kV=5.50kA3 )三相短路容量10kV母线侧短路容量为：S (3) = S d = 100MVA =117.65MVAk1X*0.851地面变电所采用 HXGN-12 型高压开关柜，主接线采用单母线分段。

高压开关柜额定电压 12kV，额定电流 630A，额定短路开断电流 31.5kA，额定动稳定电流 50kA，额定热稳定电流(4s)16kA。

采用开关柜及真空断路器允许通过的最大电流峰值大于三相短路电流冲击值，符合要求。

表 10-2 10kV 变电所主要设备选择及校验结果表序号设备名称型号电压电流开断电流关合电流动稳定热稳定热稳定截面(kV) (A) (kA) 峰值(kA) (kA) (kA) (mm2)1 断路器ZN28-12K 10/12 64.25/630 9.82/25 16.58/502 隔离开关GN19-10 10/10 64.25/630 9.82/25 16.58/633 电压互感器JDZJ-12 10/12 64.25/1004电流互感器LZZBJ9-10 10/10 64.25/75 16.58/25 9.82/105 10kV 下井电缆MYJV22-8.7/10-3×3553.85/162 23.81注：表中分子为计算值，分母为设备参数。

2、电气主接线矿井 10kV 主变电所设于主平硐工业场地内，根据变电所负荷、电源及出线回路数变电所的 10kV 主接线采用单母线分段接线。

3、主要电气设备选择矿井地面主变电所采用HXGN-12 型交流金属闭封环网开关柜；采用GGD2 型低压配电柜；高压开关柜成单列双通道布置。

4、所用电及操作电源地面变电所用电取自本变电所0.4kV 不同母线段上，所用电设所用电屏，可互为备用，自动切换。

操作电源选用 GZDW01-100Ah/220 型智能高频开关直流电源柜，直流系统电压为220V，以作为配电所、保护、自动装置、信号及事故照明之用。

5、控制、保护及测量系统地面变电所设成套微机综合自动化系统，变电所 10kV 进线断路器、母线分段及馈出线路断路器均可在主控制室集中操作，也可就地操作。

根据配电所主接线情况及继电保护规程规范要求，配电所主要电气设备继电保护及自动装置如下：1)10kV 电源线路：横联差动保护、限时电流速断保护、过电流保护。

2)10kV 母线分段：电流速断保护、过电流保护。

3)10kV 线路：电流速断保护、过电流保护、过电压保护、单相接地选线装置。

4)10kV 电力电容易：过流保护、过负荷保护、过电压保护、低电压保护、单相接地保护。

6、过电压保护及接地装置高压架空线路终端设Y5WS-12.7/50型避雷器，变电所设HY5WS-17/50型避雷器，低压馈出线上设置HYWS12.5-0.5/2.6型避雷器，以防雷电波侵入，为防止直击雷及雷电波侵入，过电压等设置相应的防雷保护设施，在变电所两侧各设置1根防止直接雷击的独立避雷针，避雷针高20m，以防直击雷；变电所设避雷网进行防雷保护，配电所各段及10kV 母线均设有过电压保护器；为防止真空断路器操作过电压，各断路器柜均设有组合式过电压保护器。

变电所设接地网，其工频接地电阻不大于1Ω。

电气设备金属外壳、设备构架、支架、开关柜及控制保护屏基础槽钢或角钢、电缆金属外壳等均就近与接地网连接。

7、变电所照明矿井10kV配电所采用交流220V电源为常用照明，户外采用低位投光作为操作检修照明。

配电装置室采用投光灯配合荧光灯、LED矿灯混合照明10kV配电室及其他配电室装设事故照明。

事故照明灯采用直流220V电源。

事故照明灯正常时由交流供电，事故时由自动切换至直流电源供电回路。

（五）地面供电根据矿井电力负荷分布地面设置：矿井 10kV 变电所。

1、地面变电所地面变电所设在主平硐地面工业广场内，地质条件良好，且不会受到洪水威胁。

变电所建筑面积 200m2，采用室内布置，变电所内设事故照明，建筑物按二级防火等级考虑，采用防火材料修建，控制室、配电室等均使用外开防火门。

10kV 架空进线端装设负荷开关、氧化锌避雷器和高压计量装置两组。

在变电所的两侧各设置 20m 高铁塔避雷针，保护变电所。

每支避雷针设一组接地装置，其接地电阻不大于 10欧姆。

地面变电所 10kV 配电装置选用 HXGN-12 型高压开关柜共 17 台，其中进线柜 2 台，电源隔离柜 1 台，母联柜 1 台，PT 保护柜 2 台，补偿电容柜 2 台，电容控制柜 2 台，供地面变压器柜 2 台，供风井辅助变电所 2 台，供井下变电所 2 台，供+280m 变电所 1 台。

各开关柜成单列双通道布置，馈出电缆线沿电缆沟敷设。

地面变电所设2台S11-315/10/0.4型变压器，变压器中性点接地,变配电后供空压机、监控系统主机、地面生产生活等设备用电。

设置GGD2 型交流低压配电柜 10 台，其中进线柜 2 台，母联柜 1 台,补偿柜二台，馈出柜 5 台。

地面生产设备采用低压 380V 供电，主要通风机、空压机、监控系统主机、机车充电使用双回路电源线路供电，分别从地面主变电所配电房引入双回路电源，分接在配电室不同的母线段上，使用LGJ 型低压架空线或矿用阻燃电力电缆。

其余用电设备均采用单回路供电线路。

照明为220V，采用三相四线制。

见：《地面变电所配电系统图》。

地面电气设备为保护接零，零线作重复接地。

地面变电所在变电所周围一圈地下 0.8m 处敷设闭式环形接地网，其接地电阻不大于 4欧姆。

2）地面低压三相最大短路电流10kV 母线侧短路容量为 117.65MVA，取较大的短路容量折算到0.4kV 母线侧电抗为：400×400/1000/117.65=1.36 供地面用电S11-315/10/0.4 型变压器电抗：4 × 400 × 400/100/315=20 总电抗：1.36+20=21.360.4kV 母线侧短路电流为：400/(1.732×21.36)=10.81kA0.4kV 母线侧短路稳态电流为：1.51×10.81=16.32kA0.4kV 母线侧短路冲击电流为：2.55×10.81=27.57kA0.4kV 母线侧短路容量为：1.732×315×10.81/400=14.74MVA选用 GGD2 型交流低压配电柜开关最大分断电流为 30kA，额定动稳定电流63kA。

经验算，地面所选择开关设备分断能力、动热稳定性及保护装置可靠系统符合要求。

2、空气压缩机供配电分别从地面变电所 0.4kV 电源不同母线段馈出两回电源至空气压缩机房，选用2 回2×(MYJV22-0.6/1.0-3×70+1×25)型交联聚乙烯电力电缆，单回电缆载流量为 430A，供电距离 60m。