地面供電設計方案

地面供電設計方案山西朔州山陰金海洋五家溝煤業(yè)有限公司地面供電設計方案機電部2018年1月審批意見單位審批人審批時間機電部調度室生產技術部安監(jiān)站機電副總總工程師貫徹學習記錄貫徹人貫徹時間貫徹地點簽到表序號簽名序號簽名序號簽名116312173231833419345203562136722378233892439102540112641122742132843142944153045第一節(jié) 供電電源5第二節(jié) 送變電6一、礦井供電系統(tǒng)6二、送電線路7三、地面35kV變電站9第三節(jié) 地面供配電15一、地面配電系統(tǒng)15二、室內、外照明16三、防雷接地16第一節(jié) 供電電源本礦井位于朔州市山陰縣，屬于朔州市電網管理范圍，截止到目前，朔州市網最高電壓為500kV。山陰縣供電區(qū)內有兩座220kV變電站：翠微（2150MVA）、七里溝（2120MVA）；供電區(qū)內有兩座110kV變電站：永靜城（240MVA）、增子坊（250MVA），在建一座110kV變電站：下石井（250MVA）；六座35/10kV變電所：芍藥溝（10+6.3MVA）、玉井（210MVA）、五家溝（216MVA）、扒羅山（26.3MVA）、金龍（4+2.5MVA）。永靜城110kV變電站，雙回路電源分別引自翠微、七里溝220kV變電站；站內主變兩臺（240MVA），電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象是扒羅山、水泉等35kV變電站，目前主變裕量較大。下石井110kV變電站為在建工程，預計2010年投入運行。該電站雙回路電源引自翠微220kV變電站；站內主變二臺（250MVA），電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象是扒羅山、水泉、史家屯等35kV變電站，主變裕量較大。增子坊110kV變電站，單回電源引自右玉220kV變電站，電源線路型號LGJ-300，長度15.75km；站內主變240MVA，電壓等級110kV/35kV/10kV。主要供電對象為玉井等35kV變電站，目前主變裕量較大。目前，建設方已通過當地供電部門新建五家溝35kV變電站一座，現(xiàn)已投入運行。該站位于五家溝主工業(yè)場地東北，距離輔助工業(yè)場地約1.0km，距離主工業(yè)場地約0.3km，規(guī)劃電源兩回，目前僅有一回電源，其引自七里溝220kV變電站；站內主變2臺，容量225MVA；35kV規(guī)劃接線為單母線分段接線，目前為單母線運行；10kV為單母線分段接線。根據山西省電力公司“晉電發(fā)展2010149號”關于金海洋礦業(yè)股份有限公司礦區(qū)供電方案的批復，同意對現(xiàn)有五家溝35kV變電站完善第二電源。具體批復如下：新建五家溝35kV變電站至右玉220kV變電站一回35kV線路，長度為27km，導線采用LGJ-185型；北周莊變電站-金龍變電站-五家溝變電站的35kV線路與金龍變電站斷開，在金龍變電站站外連通；新建五家溝35kV變電站至金龍35kV變電站一回35kV線路，長度為15.8km，導線采用LGJ-150型；新建翠微220kV變電站至北周莊35kV變電站一回35kV線路，長度為3km，導線采用LGJ-240型。上述工程完工后，礦井電源分別引自右玉220kV變電站和翠微220kV變電站，符合煤礦安全規(guī)程和煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范有關“雙電源”的要求。地區(qū)電力系統(tǒng)地理接線示意見圖11-1-1。第二節(jié) 送變電一、礦井供電系統(tǒng)本礦井供電電壓為35kV，以兩回35kV送電線路引自電力系統(tǒng)變電站。在礦井主工業(yè)場地東北部已建成35/10kV變電站，礦井生產用電均引自該站。根據煤礦安全規(guī)程第四百四十一條的規(guī)定，正常情況下礦井電源應采用分列運行方式，一回路運行時另一回路必須帶電備用，以保證帶電的連續(xù)性。該站以10kV電壓等級向本礦井各工業(yè)場地供電，共10回，其中井下主變電所2回、主工業(yè)場地變電所2回、主斜井配電室2回、輔助工業(yè)場地變電所2回、風井場地配電室2回。每個配（變）電點的電源分別接于兩段10kV母線上。同時該站以兩回10kV線路向馬營礦供電。二、送電線路根據煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的第11.2.3條規(guī)定，電源線路導線截面應按經濟電流密度選取。煤礦安全規(guī)程第四百四十一條規(guī)定：正常情況下，礦井電源應采用分列運行方式。電源線路分列運行時，每回最大工作電流約112A，礦井年最大負荷利用小時數約5000h，架空鋼芯鋁絞線的經濟電流密度取0.9A/2,此時，電源線路的經濟截面為120mm2。根據山西省電力公司批復的五家溝35kV變電站電源方案，右玉至五家溝35kV線路，長度為27km，導線采用LGJ-185型；翠微至北周莊至五家溝35kV線路，長度約15.8km，導線采用2*LGJ-240+2*LGJ-150型。上述兩回電源線路均滿足經濟截面的要求。兩條電源線路壓降：正常分列運行時，右玉至五家溝35kV線路壓降約4.3%；翠微至北周莊至五家溝35kV線路壓降約3.5%。當任一回停止供電，另一回擔負全部負荷運行時，右玉至五家溝35kV線路壓降約8.6%；翠微至北周莊至五家溝35kV線路壓降約6.7%。從以上分析得知，兩回電源線路分列運行時，線路壓降滿足煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的要求；但是當任一回停止供電，另一回擔負全部負荷運行時，線路壓降大，此時可通過有載調壓變壓器調節(jié)10kV側電壓水平滿足供電要求。由于線路的負荷裕量很少，若變電站負荷再有增加，線路壓降將超過規(guī)程限定值，因此建議業(yè)主單位適時更換大截面線路導線。1、線路路徑本礦井的兩回35kV電源線路應分開架設，其路徑較長，線路路徑應避開采區(qū)、塌陷區(qū)或其它不良地質區(qū)。2、線路地質地貌特征線路地處山西朔州西部山區(qū)，該地區(qū)是典型的山地特征。地勢起伏較大，地質條件較復雜。3、線路氣象條件線路所在地區(qū)主要氣象條件見表11-3-1。 表11-3-1 線路所在地區(qū)主要氣象條件最高氣溫（）40最低氣溫（）30年均氣溫（）+6.5最大風速（m/s）30年雷暴日（天）42.3覆冰厚度（mm）10 4、線路機電1）導線、地線選擇右玉至五家溝35kV線路導線為LGJ185/30鋼芯鋁絞線，導線安全系數取3.0，年平均運行應力不大于瞬時破壞應力的25。翠微至北周莊至五家溝35kV線路導線采用2*LGJ-240+2*LGJ-150型。導線安全系數取3.0，年平均運行應力不大于瞬時破壞應力的25。根據66kV及以下架空電力線路設計規(guī)范的規(guī)定，并結合本地區(qū)地形地貌特點和氣候條件，設計確定全線架設地線。地線采用光纖復合地線OPGW（12芯）。2）絕緣配合線路污穢等級按GB 50061中規(guī)定的E3級污穢區(qū)考慮。又因該線路所經部分地段海拔高度超過1000m，所以新建線路桿塔采用加強絕緣型絕緣子串，以滿足規(guī)程要求?？缭借F路、一、二級公路時，絕緣子串應采用雙串。3）線路金具本工程線路金具均采用電力定型金具，導線懸垂線夾和耐張線夾分別采用XGU4和NLD4型，導線在檔距中均采用爆壓方式進行聯(lián)接，耐張桿塔的跳線采用并勾線夾進行聯(lián)接，導線并勾線夾為JB4型。4）防振措施按照規(guī)程規(guī)定，線路應采取防振措施，導線加裝FD4型防振錘進行防振， OPGW地線加裝4D型防振錘進行防振。防振錘安裝數量見表11-3-2。 表11-3-2 防振錘安裝數量表外徑（mm）檔距（m）D1230030060060090012D22350350700700100022D37.14504508008001200防振錘數量(每檔)246 5）接地裝置全線桿塔均需逐基接地，接地裝置的工頻接地電阻應符合規(guī)程要求，接地體材料采用10圓鋼。由于線路所經地段大部分為砂地，土壤電阻率高，應采取延長接地體、添加降阻劑、做局部接地極板等措施降低接地電阻。5、桿塔與基礎1）桿塔選型本次線路較長，地形平坦，為降低造價，線路直線桿采用鋼筋混凝土門型桿，終端、轉角等耐張桿采用鐵塔型式。2）基礎選用根據本工程地質條件和桿塔型式，采用不同的桿塔基礎。直線桿基礎采用預制鋼筋砼底盤、卡盤及拉線盤基礎，砼強度等級不低于C25。角鋼塔基礎根據荷載大小和地質情況分別采用鋼筋混凝土獨立基礎、鋼筋混凝土筏板基礎或樁基礎，砼強度等級不低于C30。三、地面35kV變電站本礦井已建成35kV變電站，該站距主工業(yè)場地約0.3km，距輔助工業(yè)場地約1.0km，該站為本礦、馬營礦等服務。在滿足規(guī)程、規(guī)范的前提下，本次設計不再進行方案比較及設備選型，僅通過對全站負荷統(tǒng)一計算，對該站進一步校驗。1、變電站位置選擇本站作為本礦井和馬營礦井的總降站，主要擔負著向礦井內井下、地面生產系統(tǒng)供配電的任務，根據煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范GB50215第10.1.10條的規(guī)定，變電站的位置應便于進出高壓輸電線路和靠近用電負荷中心，并應按全年風向頻率布置在受粉塵污染最小的地點。變電站布置在礦井主工業(yè)場地的東北部，變電站站區(qū)內不存在大雨漫灌、內澇或洪水威脅。2、主變選擇變電站已經建成，主變壓器采用有載調壓型變壓器，型號S11-25000/35，額定電壓：3532.5%/10.5kV，阻抗電壓：Ud%=8，連接組別：YN，d11。經校驗，現(xiàn)有變壓器能夠滿足現(xiàn)有負荷需要。由于用電負荷大，電源線路長、壓降大，變電站35kV母線電壓偏差則較大，因此，采用有載調壓變壓器可以有效調節(jié)10kV系統(tǒng)電壓偏差值在合理范圍內，保證供電質量。變壓器單臺主變運行時，正常涌水負荷率78%，最大涌水負荷率79%，事故保證率100%。3、電氣主接線該站規(guī)劃的電氣主接線為：35kV、10kV母線均為單母線分段接線，目前35kV接線僅為單母線，2號電源進線、35kV分段、2號電壓互感器尚未建設。本次改造將完善電氣主接線，形成該站規(guī)劃的接線方式。礦井35/10kV變電站電氣主接線見附圖C1739-253-1。4、主要設備1）配電裝置該站35kV配電裝置采用室外裝配式設備，采用真空斷路器，額定開斷電流為31.5kA，額定電流2000A。10kV配電裝置采用KYN28-12型成套開關柜，配ZN63A-12真空斷路器，主變進線柜和分段柜額定電流為2000A，其它饋線額定電流為1250A。斷路器的額定開斷電流為31.5kA。根據饋線負荷，部分回路電流互感器不滿足要求，需要更換，跟換型號及回路見電氣主接線附圖。上述設備均符合規(guī)程、規(guī)范要求并能滿足本礦實際需要。2）無功補償及諧波治理由于本礦井無大的非線性設備，諧波電流和無功沖擊不會超過規(guī)程限定值，因此，暫不采取諧波抑制和動態(tài)無功補償措施。變電站現(xiàn)有無功補償裝置容量為24200kvar，采用兩等分調容方式，可以滿足用電負荷的補償要求，無需改造。3）二次系統(tǒng)原變電站二次設備已經配置，據建設方介紹，二次系統(tǒng)采用目前成熟的變電站綜合自動化系統(tǒng)，采用集中組屏與分散安裝結合的構成方式，主要元件的繼電保護配置如下： 主變壓器：三相縱聯(lián)差動、復合電壓啟動的過電流、過負荷、瓦斯（含變壓器本體及有載調壓開關輕、重瓦斯）、溫度、油位、壓力釋放保護。 電容器：速斷、定時限過電流、零序電壓、過電壓、低電壓保護。 10kV母聯(lián)：過電流保護，也可由主變壓器復合電壓啟動的過電流保護以較短時限跳開母聯(lián)； 10kV饋出線：三段式電流保護； 10kV系統(tǒng)單相接地保護。本次完善主接線和配電裝置后，相應增加2條35kV線路和分段開關設備，增加設備的二次應與原系統(tǒng)銜接良好。新增電氣設備的繼電保護和自動裝置配置如下：35kV電源進線：三段式電流保護。35kV分段開關：母線充電保護；三段式電流保護。自動裝置：在電源進線上裝設備用電源自動投入裝置。上述系統(tǒng)配置完善后，能夠滿足相關規(guī)程、規(guī)范的要求和礦井安全生產的需要。4）站用交直流電源據了解，站用交流電源使用1號 35kV線路直配變壓器（50kVA）提供一路電源，另一路電源由10kV II段母線的所變柜（50kVA）提供。兩路電源可由交流屏自動切換，保證所用電的可靠性。直流系統(tǒng)采用100Ah的成套直流系統(tǒng)。由于新增設備不多，經校核，現(xiàn)有站用交直流電源系統(tǒng)能夠滿足需要，因此，保持原有系統(tǒng)不變。5）單相接地電容電流及消弧線圈本礦井使用高壓電纜較多，根據初步估算，礦井10kV系統(tǒng)接地電容電流為42A，按照煤礦安全規(guī)程和煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范的要求，必須采取限制措施。對于單相接地電容電流的限制，本站原有系統(tǒng)未配置消弧線圈，而配置了消弧柜。設計認為，消弧柜僅能消除單相接地產生的弧光過電壓，而不能補償電容電流，不符合煤礦安全規(guī)程相關規(guī)定。因此，本站新增2套自動跟蹤補償消弧線圈裝置以限制10kV系統(tǒng)電容電流，每段母線配置1套，以保證在任何運行方式下，礦井10kV系統(tǒng)都不會失去補償。消弧線圈自動補償裝置容量計算如下：消弧線圈的容量配置采用過補償方式，補償系數取K=1.35，裝置容量Icx=1.35Ic=1.3542=56.7（A）。因此，消弧線圈額定補償電流取100（A）。消弧線圈型號為ZDBG-10.5/5-100/J，補償范圍為5100A。該裝置的接地變壓器和消弧線圈為干式結構，并裝在同一殼體內，與10kV高壓開關柜同室布置。5、變電站布置變電站布置采用現(xiàn)有的布置方式，35kV配電裝置、無功補償裝置位于變電站北部，南部為10kV配電室和二次設備室，主變壓器位于變電站中部。主變壓器、35kV配電裝置、無功補償裝置為室外布置，其他設備室內布置。變電站布置型式能夠滿足規(guī)程規(guī)范的要求，本次不做變動。變電站電氣平面布置見附圖C1739-253-2。6、過電壓保護及接地變電站設避雷針3座，高度30m，保護室外主變、35kV架構等。保護范圍滿足要求。變電所高壓配電裝置中也采取了雷電侵入波過電壓、諧振過電壓、操作過電壓等保護的措施。變電站內已設置接地網，接地電阻滿足規(guī)范要求。7、短路電流計算由于電源參數尚未確定，為穩(wěn)妥起見，短路電流計算按翠微220kV站220kV母線短路電流為無窮大考慮。最大運行方式為：電源線路分列運行，礦 35kV變電站主變分列運行。因基礎資料不完整，本初步設計無法確定最小運行方式，不再進行最小運行方式下的短路電流計算。經計算，最大運行方式下，本礦35kV母線短路電流有效值為2.37kA，沖擊值為6.04kA；10kV母線短路電流有效值為4.75kA，沖擊值為12.10A。短路電流計算網絡阻抗見圖11-3-1。圖11-3-1 短路電流計算網絡阻抗圖 經校驗，10kV母線所有電氣設備均滿足最大運行方式下的動、熱穩(wěn)定要求。其中，10kV母線電流互感器變比最小值要求為40/5，變電站10kV母線所饋出的電纜截面最小值為35mm2（按交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電纜，后備保護動作時間為1.0秒考慮）。經校驗，35kV、10kV側設備參數的選擇滿足短路電流水平的要求。8、火災報警、視頻監(jiān)控及其它火災報警、視頻監(jiān)控由礦井消防系統(tǒng)和工業(yè)電視系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。9、通信及調度自動化變電站已建成投運，隸屬當地地調調管，通信及調度自動化設備已經配置。本次改造不再新增。第三節(jié) 地面供配電一、地面配電系統(tǒng)地面用電設備電壓等級為：10kV、660V、380V、220V。根據地面負荷分布及負荷性質，在主工業(yè)場地設兩座變電所和兩座配電室，在輔助工業(yè)場地設一座變電所，在風井場地設一座變電所。1、主工業(yè)場地變電所在原有主工業(yè)場地上原有地面10kV變電所一座，內由9臺KYN28A-12型高壓開關柜，1臺1600kVA 10/0.4kV變壓器和5臺低壓柜組成。由于礦井改造后新增部分用電設施，且原有變電所內低壓系統(tǒng)為單電源不符合規(guī)范要求，所以在原有地面10kV變電所的基礎上重新規(guī)劃改造成為新的主工業(yè)場地變電所。本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路采用電纜敷設。變電所內利用原有其中8臺KYN28A-12型高壓開關柜，再增加一臺SGB11-1600/10/0.4kV 1600kVA 免維護節(jié)能型干式變壓器和11臺低壓開關柜，高低壓均采用單母線分段，向原有工業(yè)場地內的生活水處理站、行人進風斜井空氣加熱室、空壓機房、宿舍、辦公樓、調度室、鍋爐房、聯(lián)合建筑、水源井及新增設施等低壓負荷及照明供電。變電所設低壓電容器自動補償裝置，功率因數補償到0.9以上。當一臺變壓器故障時，另一臺可保證本變電所管轄區(qū)域內二級及以上低壓的負荷供電。2、原煤倉配電室在主工業(yè)場地原煤倉上、下各設一個配電室。兩個配電室的380V雙回電源均引自主工業(yè)場地變電所380V配電室的不同母線段，線路采用電纜敷設。配電室設低壓開關柜，采用單母線不分段向地面生產系統(tǒng)低壓負荷供電。變電所設低壓電容器自動補償裝置，功率因數補償到0.9以上。3、主斜井井口房變電所在主工業(yè)場地主斜井井口房附近設主斜井井口房變電所。本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，兩回10kV電源相互閉鎖，一回工作，一回備用，高壓線路采用電纜敷設。變電所內設置4臺KYN28A-12型高壓開關柜， 1臺SGB11-1250/10/0.69kV 1250kVA免維護節(jié)能型干式變壓器和5臺低壓柜，向主工業(yè)場地主斜井帶式輸送機供電。高低壓均采用單母線不分段，當一回高壓線路故障時，另一回線路可保證本配電室管轄區(qū)域內所有負荷的供電。380V低壓電源引自主工業(yè)場地變電所低壓柜4、輔助工業(yè)場地變電所在輔助工業(yè)場地設10kV變電所一座，本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路采用電纜敷設。變電所內設置2臺SGB11-500/10/0.4kV 500kVA 免維護節(jié)能型干式變壓器和7臺低壓柜。低壓側采用單母線分段向鍋爐房，機修車間，副斜井空氣加熱室，聯(lián)合建筑等設施供電。變電所設低壓電容器自動補償裝置，功率因數補償到0.9以上。當一臺變壓器故障時，另一臺可保證本變電所管轄區(qū)域內二級及以上低壓負荷的供電。5、風井場地變電所在風井場地設風井場地變電所一座，本變電所10kV雙回電源引自礦井35kV變電所10kV配電室的不同母線段，高壓線路采用電纜敷設。高壓采用單母線分段，配電室內設13臺KYN28A-12型高壓開關柜，向通風機和所內變壓器供電。所內設2臺SGB11-500/10/0.40kV 500kVA免維護節(jié)能型干式變壓器和5臺低壓柜，向通風機輔助設備、黃泥灌漿站等低