煤矿供配电系统

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1、xxx大学本科毕业设计（论文）前 言目前，电力已经被广泛应用于社会的各个领域。随着电力在国民经济和人们日常生活中的作用越来越重要，电力的安全、经济输送成了人们研究的一个重要课题。在我国，由于历史诸方面的原因，目前越来越多的出现某地某个电力系统面临着因用电负荷的快速大量增加而不能安全经济运行的局面。对存在类似这样的问题的供电系统进行合理的技术改造成了许多电力部门亟需解决的问题。本人不揣浅陋，在邹老师的指导下，通过对这一问题的研究，完成了本毕业设计。本毕业设计针对义（马）煤（业）集团新安煤矿供电系统存在的问题，提供了两种可供选择的技术改造方案，并对两种方案分别进行阐述和简单的对比。然后主要针对第二

2、种方案展开技术论证。通过大量的相关技术参数的计算，内容翔实的方法论证和校验，可以证明第二种方案从技术上讲是完全可行的，它又能从根本上解决现有供电系统存在的问题。通过上述论述和与第一种方案的综合比较，作者主要突出第二种方案技术上的优势。作者的本意就是向煤矿方面推荐作者着重论述的第二种方案，希望煤矿方面能够从长远规划出发，采用第二种方案。限于作者的水平十分有限，再加上时间仓促，本毕业设计种难免出现不严密之处或这样那样的错误，恳请各位老师批评指正。1 概述要搞好这个设计题目，必须首先对供电系统中的某些知识有一个总体的了解，现简单介绍如下。1.1 煤矿安全规程中的有关规定第441条矿井应有两回路电源线

3、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。年产60000t以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源；备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。矿井的两回路电源线路上都不得分接任何负荷。正常情况下，矿井电源应采用分裂运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用，以保证供电的连续性。10kV及其以下的矿井架空电源线路不得共杆架设。矿井电源线路上严禁装设负荷定容量。第442条对井下各水平中央变（配）电所主排水泵房和下山开采的采区排水泵房供电的线路，不得少于两回路。当任一回路停止供电时，其余回路应能担负全部负荷。主要通风机、提升人员的上井绞车、抽放瓦斯泵等主要设备，应各有两

4、回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；受条件限制时，其中的一回路可引自上述同种设备房的配电装置。本条上述供电线路应来自各自的变压器和母线段，线路上不应分接任何负荷。本条上述设备的控制回路和辅助设备必须有与主要设备同等可能的备用电源。1.2 供电系统的要求1.2.1 一般用户对供电的要求保证供电安全可靠：安全是指不发生人身触电事故和因电气故障而引起的爆炸、火灾等重大灾害事故。尤其是在一些高粉尘、高湿、有易爆、有害气体的特殊环境中，为确保供电安全，必须采取防触电、防爆、防潮、抗腐蚀等一系列技术措施，正确选用电气设备、拟定供电方案，并设置继电保护，使之不易发生电气事故，一旦发生，也能迅速切断电源，防

5、止事故的扩大并避免人员的伤亡。供电的可靠性是指供电系统不间断供电的可能程度。为了保证供电系统的可靠性，必须保证系统中各电气设备、线路的可靠运行，为此应经常对设备、线路进行监视、维护，定期进行实验和检修，使之处于完好的运行状态。此外，对一、二级负荷采用两独立电源或双回路供电，则是最重要的设计措施之一。保证供电电能质量：对于用户，良好的电能质量是指电压偏移不超过额定电压的5%。频率偏移不超过0.20.5Hz，正弦交流的波形畸变极限值在3%5%的允许范围之内。在电能的质量指标中，除频率一项用户不能控外，其余两项指标都可以在供电部门和用户的共同努力下，采用各种技术措施加以改善并达到允许范围之内。保证供

6、电系统的经济性：该项要求供电系统的一次投资要少，运行费用要低。在满足前两项要求的前题下，尽可能节约电能和减少有色金属的消耗。总之，要在保证安全可靠的前题下，使用户得到具有良好质量的电能，并且在保证技术经济合理的同时，使供电系统结构简单、操作灵活、便于安装和维护。1.2.2 矿区供电的一规定矿区总体供电应根据煤炭系统电力负荷的分布和发展情况，结合地区电力规划，照顾当地农用和其他需要，合理确定供电电源、电压等级、供电系统和建设顺序。供电系统应有利于分期建设，不建或少建临时工程。供电系统采用6、35千伏及以上电压，当两种电压的技术经济比较相差不多时，宜采用较高电压方案。在10千伏系统已经形成的矿区，

7、经技术经济比较，宜可采用10千伏供电。矿区电源一般取自电力系统，确有技术经济根据时，可建自备电场。每一矿井应有两回电源线路，当任一回发生故障停止供电时，另一回应能担负矿井全部负荷。矿井的两回电源线路上，都不得分接任何负荷；特殊情况，经省（区）煤炭局批准，其中一回可不在此限。由两回及以上线路供电时，其中一回停止运行，其余线路对矿井、露天应保证全部负荷，对其他用电单位应保证其全部负荷的75%。矿区或大型矿井变电所的数量、容量和所址位置的选择，除应接近负荷中心，便于进出线、有发展余地、不占或少占用农田、地形地质条件适宜尽量不压资源；运输、通讯、给水、采暖方便等条件外；尚应考虑分期建设、投资效果与矿区

8、总体供电系统一起经方案比较后确定。矿区和主要企业送电线路的导线均应按经济电流密度选择，按允许电压损失及允许载流量的条件验算。矿区变电所主变压气一般选用两台。当一台停止运行时，尚应保证安全和原煤碳生产用电负荷，且不小于全部负荷的75%。对于经过审定的矿区逐年用电负荷发展计划，矿区供电系统分期建设规模等各项原则方案，必须与当地电力部门密切联系，共同协商，并进量取得协商纪要或书面协议。1.3 架空导线截面的选择校验架空导线截面的选择对电网的技术、经济性能影响很大，在选择导线截面时，既要保证工矿企业供电的安全与可靠，又要充分利用导线的负荷能力。因此，只有综合考虑技术、经济效益，才能选出合理的导线截面。

9、1.3.1 高压架空线路截面选择计算1.3.1.1 按长时允许电流选择导线截面电流通过导线将使导线发热，从而使其温度升高。当通过电流超过其允许电流时，将使导线过热，严重时将烧毁导线，或引起火灾和其他事故。为了保证架空线路安全可靠地运行，导线温度应限制在一定的允许范围。为此，通过导线的电流必须受到限制，保证导线的温度不超出允许范围。选择导线截面应使线路长时最大工作电流Ica（包括故障情况）不大于导线的长时允许电流Iac，即IacIca裸导体的长时允许电流如表11所示。表11裸导体的长时允许电流（环境温度为25，导线最高允许温度70）铜 线铝 线钢芯铝线导线型号长时允许电流A导线型号长时允许电流A

10、导线型号室外长时允许电流A 室内室外室内室外TJ-45025LJ-1610580LGJ-16105TJ-67035LJ-25135110LGJ-25135TJ-109560LJ-35170135LGJ-35170TJ-16130100LJ-50215170LGJ-50220TJ-25180140LJ-70265215LGJ-70275TJ-35220175LJ-95325260LGJ-95335TJ-50270220LJ-120375310LGJ-120380TJ-70340280LJ-150440370LGJ-150445TJ-95415340LJ-185500425LGJ-185515TJ

11、-120485405LJ-240610-LGJ-240610TJ-150570480-LGJ-300700TJ-180645550- -LGJ-400800TJ-240770650-一般决定导线允许载流量时，周围环境温度均取+25作为标准，当周围空气温度不是+25，而是0时，导线的长时允许电流应按下式修正： (11)式中Ial环境温度为0时的长时允许电流，A；Iac环境温度为时的长时允许电流，A；0实际环境温度，；标准环境温度，；m导线最高允许温度，；称为电流修正系数。现在我们根据上述理论计算本设计中所可能涉及到的几种截面的导线在常村煤矿的实地环境中的安全载流量。对导线截面为70mm2的架空线

12、安全载流量的计算： 对导线截面为95mm2的架空线安全载流量的计算： 对导线截面为185mm2的架空线安全载流量的计算：对导线截面为240mm2的架空线安全载流量的计算：对导线截面为300mm2的架空线安全载流量的计算：1.4 有关电压损失的规定与计算公式电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，还产生电压损失等，影响电压质量。当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的电压过低，严重地影响用电设备的正常运行。所以，要保证设备的正常运行，必须根据线路的允许电压损失来选择导线截面。设一导线的电阻为R，电抗为，当电流通过导线时，使线路两端电压不等。线路的电压损失是指线路始、末两

13、端电压的有效值之差，以表示，则 =- (12)如以百分数表示(13)式中UN额定电压，V。为了保证供电质量，对各类电网规定了最大允许电压损失，见表12。表12电力网允许电压损失百分数电网种类及运行状态Uac%备 注1.室内低压配电线路12.51、2两项总和不大于64、6两项之和不大于102.室外低压配电线路3.553.工厂内部供给照明与动力的低压线路354.正常运行的高压配电线路365.故障运行的高压配电线路6126.正常运行的高压配电线路587.故障运行的高压配电线路1012故障运行：例如双回路供电中，有一回路因故障停运，只剩另一回路运行时的情况。在选择导线截面时，要求实际电压损失不超过允许

14、电压损失ac，即ac终端负荷电压损失计算三相对称系统的线电压损失为(14)式中I负荷电流，A；R线路每相电阻，；X线路每相电抗，；负荷的功率因数角。用功率表示时(15)式中P负荷的有功功率，KW。 表13线路供电容量与距离电 压架 空 线电 缆 容量（MW）距离（km）容量（MW）距离（km）6 kv2.05103.0810 kv3.08155.01035 kv102070- 8 -xxx大学毕业设计（论文）2 现有高压供电系统存在的问题义马煤业（集团）新安煤矿是具有两个综合机械化采煤工作面，现年产200万吨原煤的大型国有企业，是从原设计30万吨/年逐步增容改造为60万吨/年、90万吨/年以至

15、于现在的200万吨/年。目前，运行中的高压供电系统是根据1988年的生产规模（90万吨/年）设计改造并建成使用的。15年来，随着矿井开采的延伸，产量的增大，大型千伏级综采工作面的投入，全矿总装机容量已从当时的1.25万kW增加至目前的2.3万kW，增幅近一倍，实际上年产量也增加了一倍，致使实际电力负荷亦增加了近一倍，而全矿高压供电系统除一些局部换导线的改造外，在整体上并无大的根本性的增容举措。目前新安矿高压供电系统的突出问题是：供电容量严重不足，造成停、限电安全隐患；线路电压损失超标，大容量电动机起动困难；线路电能损耗过大，6kV损耗电费近99万元。 据集团供电公司、新安矿介绍，据实地勘察朝阳

16、变电站的运行情况和运行记录，目前已造成朝阳变电站两台35kV，6300kVA主变压器满负荷并联运行、主干下井电缆超负荷运行、井下综采工作面2400kW、500kW电动机起动困难等不利局面。系统基本丧失备用电源容量，供电可靠性下降，已造成多次限电操作，随时有因故障而造成大面积停电的危险，整个供电状况己不能满足煤矿安全规程第441、442条的规定，严重影响矿井生产并产生安全隐患。新安矿现有35/6.3kV供电系统简化图如图1-1所示。2.1 35/6.3kV朝阳变电站主变容量严重不足朝阳变电站目前装设T1，T2两台SJL1-6300/35型电力变压器，按煤炭工业矿井设计规范第16.1.8条的要求，

17、其中一台主变压器应能满足全矿保安负荷与生产负荷的要求，以备一台故障或检修时，保证矿井的安全与生产负荷用电。目前情况是，两台变压器并联运行，当达半小时以上最大负荷时，两台变压器的二次侧电流均为570A，合计为1140A，基本上为满负荷运行，据实地勘察及变电站值班人员介绍，有时实际负荷电流还突破1200A，为保证主变压器安全运行，经常对一些地面负荷采取拉闸限电措施，在此运行状况下，一旦出现一台变压器故障停运，矿井的安全与生产将没有保证。2.2 三回6kV架空线截面不足，电压损失大朝阳站引出四回架空线L21、L22、L23到中央变电站，按煤矿安全规程第441条规定任一回路应能承担中央变电站的全部负荷

18、，据有关资料，新安矿地区年绝对最高气温为42，两回导线的经42温度修正后的安全载流量分别为422A和500A，引起线路电压损失严重超标(单回运行按560A计算已达7.9)，导线发热，井下大容量电动机起动困难，运行时温升过高等诸多问题。现临时采用全线两回并联运行的方法维持供电，又会产生保护动作值不易确定，保护不可靠的隐患，因而需要更换截面更大的导线。从长远看，矿井负荷还会逐年增加，很快就会突破单回6kV架空线路的输电能力极限(15MWkm)，因此，目前这种3.54.5km的6kV架空线输电是不符合高压深入负荷中心的供电技术原则的，用电负荷再有增加，就没有再发展的余地。2.3 L41、L42两回路

19、电缆线路电压损失过大L41、L42两回路电缆型号为UGSP-350型高压双屏蔽电缆，由二水平中央变电所引出，长3000m至二号综采工作面，各带一台1600kVA移动变电站，额定电流（6kV）154A，最大单机容量分别为2400kW和500kW，满负荷运行时电流约为150A，电压损失百分数为4.7%，起动时该段线路估算最大电压损失百分数可达15%，再加上L21、L22和L23、L24的起动电压损失，即使是目前主变压器与两回下井电缆均并联运行的条件下，2400kW电动机起动时电压损失百分数预计也会超过25%，导致起动困难，因而需要更换截面更大的电缆，必要时采用两回50mm2高压双屏蔽电缆并联供电，

20、可将满负荷运行时的电压损失减少一半，亦可采用前2500m使用ZQ20-3150型电缆、后500m使用UGSP-350型电缆串联供电，可将满负荷运行时的电压损失降为2.33%。2.4 三回6kV架空线路年电能损耗大按目前现场勘察得到的半小时实际最大负荷，在图1中，L1（常）电流330A，L2（常）电流200A，L3（常）电流500A，最大负荷损耗小时数取为4500（当最大负荷年利用小时Tmax=6000, cos=0.9时）时，可以算得，三条线路的年电能损耗分别为：107.84、69.3和98.28万度，合计为：275.42万度，每年需交线路损耗电费（0.51元/度）104.4万元。2.5 其它

21、朝阳站35kV主结线为无母联断路器的全桥结线，运行不够灵活，倒换线路及主变压器均不方便，应考虑增设35kV母联断路器；变电所内6kV配电装置年代日久老化，所装仪表显示不准，有的功率因数表在补偿电容器未投入时，反而指示超前；6kV进线断路器额定电流不够，配套电流互感器一次电流值也不够，影响正常的开断操作与值班记录，不利于实现变电站综合自动化。2.6 现有供电系统全线一回运行电压损失计算2.6.1 L22一回运行，L23一回备用导线LGJ-240，几何均距1.25m，电流560A， (sin=0.436)，长度3.5km。导线电阻： R22=0.133.5=0.455导线电抗：X22=0.3193

22、.5=1.1164电压损失： =931V电压损失百分数2.6.2 L41（移变）导线UGSP-50，电流150A，长度3km。导线电阻： 电线电抗： 电压损失： 电压损失百分数2.6.3 总的电压损失该线6kV至二号综采工作面移动变电站的总电压损失为：总电压损失百分数为此值远远超过全国供用电规则所规定的正常运行高压输与配电两项电压损失之和不大于10%的限额。2.6.4 35kV架空线电压损失计算（一回使用一回备用）导线LGJ-185，3.5km，LGJ-70，7.5km，电流205A（6kV电流1140A），几何均距1.25m，。导线电阻：电线电抗：电压损失： 电压损失百分数:2.7 现有供电

23、系统全线并联运行电压损失计算2.7.1 L22与L23并联运行导线LGJ-240与LGJ-185并联，几何均距1.25m，电流700A，两导线的线路长均为3.5kmL22电阻：L22电抗：并联运行后等效电阻，电抗电压损失 =574.9V电压损失百分数2.7.2 L41（移变）导线UGSP-50，电流150A，长度3km。导线电阻： 电线电抗： 电压损失： 电压损失百分数2.7.3 总的电压损失从中央变电所至2号综采面各移动变电站均为单回路供电，故不存在并联的情况，故14.3%10% 由此可见，一回路供电已根本不可能，即使并联运行也满足不了国家对煤矿供电的要求。2.8 现有供电系统架空线电能损耗

24、及损耗电费计算电表电费j=0.51元/度）2.8.1 35kV电源线路一回使用一回备用导线LGJ-185，3.5km，LGJ-70，7.5km，电流205A，（二次6kV电流1140A）导线电阻：有功损耗：年损耗电费： 2.8.2 新安矿6kV与、回架空线分裂运行2.8.2.1 L21(新线)Ig=330A,导线LGJ-185，长4.5km。导线电阻：有功损耗： 年损耗电费：2.8.2.2 L22与L23并联运行（与回架空线）导线LGJ-240与LGJ-185并联，几何均距1.25m，电流700A，两导线的线路长均为3.5kmL22电阻：L22电抗：并联运行后等效电阻，电抗有功损耗： =3 =

25、30.2531 =372.1 kW年损耗电费：=372.145000.51 =85.40.51=43.554万元常村矿三回路6kV架空线年损耗电能常村矿三回路6kV架空线年损耗电费万元2.8.2.3 全年35kV、6kV架空线总损耗电能 216.2+193.24=409.44万度2.8.2.4 全年35kV、6kV架空线总损耗电费110.25+98.554=208.8万元2.9 原系统最大功率电动机起动电压计算以前有关书及手册中的算法未考虑千伏级大容量电动机的起动电流折算到6千伏侧使6千伏线路压降增加而影响电机端电压的情况，故常有起动电压损失校验合格而电动机仍起动困难的问题发生，就像该矿一样，

26、若按以前的计算方法，起动电压损失仅为18.64，现场中电机就起动不起来。因此在实际工作中应计入6千伏侧因电动机起动而引起电压损失增加的影响。当然，在6千伏供电线路较短时，不考虑其电压损失工程上是可以接受的，因为其上的电压损失很小，可以忽略。然而当线路较长时，其上的电压损失就不得不考虑。由资料可知，最大功率的电动机为2400kW为运输机。由以前的计算可得：L22-、L23的并联阻抗Z1为Z1=0.2531+0.5651jL41的阻抗Z3为Z2=1.236+0.24j运输机的额定工作电流IN由下式得： =517A P运输机的额定功率 UN 额定电压 cos额定功率因数 额定效率折算到高压侧为：=5

27、17=103按半小时最大实际负荷进行校验2400kw运输机起动前：流过Z1的电流为 I1=700-103=597A流过Z2的电流为 I3=150-103=47A则对应线路上电压损失分别为： cos=0.9 sin=0.0.436U1=I1（R cos+X sin）=597（0.25310.9+0.56510.436）=490.31V U2=I2（R cos+X sin） =47（1.2360.75+0.240.6614） =88.39V所以至2107工作面的移动变电站时总的电压损失为：U=U1+U2 =490.31+88.39 =578.7V所以运输机刚起动时变电站二次侧实际电压U2为： U2

28、=U-U=（6300-578.7）=1144.26V相电压为： =660.64VKSGZY型移动变电站，用于把从煤矿井下采区变电所引来的6KV高压，变为1.2kV或0.69kV电压，向采煤工作面电气设备供电。移动变电站具有隔爆结构，使用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井。其型号含义为：K，矿用隔爆；S，三相；G，干式；Z，组合；Y，移动。移动变电站由一台FB-6型隔爆负荷开关、一台KSGB型隔爆干式变压器和一台DZKD型隔爆低压馈电开关组成。高压负荷开关箱包括高压电缆连接器。三部分之间用法蓝隔爆面和紧固螺栓连成整体，该整体靠变压器拖撬下面的有边滚轮在轨道上随采煤工作面的推进前移，移动变电站的主 要技

29、术数据见下表2-1。由表2-1KSGZY-1600/6参数可得：二次侧额定电流I为 =769.8A相电阻RT为 =0.0045阻抗ZT为 =0.054由 得电抗XT为 =0.0538运输机回路中流过其它负载的电流（低压侧）I为 =233A因为 =P/ cos 所以 P= cos （cos=0.75） = 12002330.75=363.2kW表 2-1 KSGZY型矿用隔爆移动变电站主要技术数据型号额定容量kVA额定电压kV高压侧分接头电压kV损耗W 阻抗电压% 空载 电流 %连接组别高压低压定-4%-8%空载短路KSGZY-315/63156-24% 65%1.20.6965.765.521

30、700230046.5Y，y0Y，d11KSGZY-500/65006-24%65%1.20.6965.765.522300360046Y，y0Y，d11KSGZY-630/66306-24%65%1.265.765.522800410046Y，y0KSGZY-800/680065%1.2230050005.51Y，y0KSGZY-1000/6100065%1.22700550061Y，y0KSGZY-1600/6160065%1.2400080006.51Y，y0采用等值阻抗计算法，可以较正确计算出机组电动机的起动电流和起动时电动机的端电压。机组起动电流计算功率分布如下图2-1所示： 图2-

31、1根据工程经验取运输机的电动机额定起动电流为正常工作时的5.5倍，即： ISTN=5.5IN =5.5517 =2843.5A起动时的功率因数cosST=0.35机组起动电流计算等值阻抗图如下2-2：图2-2则起动时每相阻抗ZMST为 =0.2315RMST=ZMSTcosST =0.23150.35=0.081XMST=ZMSTsinST=0.23150.937=0.2169运输机400m电缆电阻可由下式所得： (2-1)电缆线芯在+20时的电阻率,对铜芯电缆=0.0189mm2/m铝芯电缆 = 0.031 mm2/m L电缆的实际长度(m) A电缆线芯的截面(mm2) 温度系数，取0.00

32、4 t电缆线芯的允许工作温度所以 =0.03906电缆电抗XL为XL=0.40.06=0.024因为运输机是两台电动机带动，因此每台电动机有一根专用电缆，所以两根电缆的并联阻抗为： =0.0195+j0.012 =|0.0229|其余负荷的等值阻抗ZP为 (2-2)=0.75 平均效率取为0.98 =2.914所以RP=2.9140.75=2.186XP=2.9140.661 =1.926 =0.2574 1/=0.2268 1/Z240与ZMST串联后的等值组抗Z1为Z1=（R240+RMST）+j（X240+XMST）=（0.0195+0.081）+j（0.012+0.2169）=0.10

33、05+j0.2288=|0.2499|等值电导与电纳分别为 =1.6093 1/=3.6637 1/Z1再与ZP并联后得：g2=g1+g2=1.6093+0.2574 =1.8667 1/b2=b1+b2=3.6637+0.2268=3.8905 1/ =4.3152 1/=0.2317所以由公式的反用得R2和X2为R2=g2Z=1.86670.23172=0.1002X2=b2Z=3.89250.23172=0.209则总总阻抗为=ZT+Z2=（0.0045+0.1002）+j（0.0538+0.209） =0.1047+j0.2628 =|0.2829|机组起动时通过变压器的电流可按下式计

34、算： (2-3)移动变电站二次侧空载相电压V起动回路中各环节有效电阻和起动回路中各环节有效电抗和=2395.79V通过电动机的电流IMST为=2206.56A则电流通过Z240时的压降U240为 (取cos=0.75)U240=IMST（R cos+X sin） =2206.56（0.019500.75 +0.0120.661） =86.23V通过电动机的电流折算到高压侧Ig为Ig=2206.56 =441.31A此时流经线路L22、L23、L41时的电流 、分别为=I1+Ig=597+441.31=1038.3A=I2+ Ig=47+441.31=488.31A在这些线路上的电压损失、分别为

35、cos=0.9 sin=0.436= （R cos+X sin）=1038.3（0.25310.9+0.56510.436）=852.7Vcos=0.75 sin=0.6614= （R cos+X sin） =488.31（1.2360.75+0.240.6614） =918.29V6KV高压侧线路上的总电压损失为=+=852.7+918.29 =1771V所以移动变电站高压侧实际电压为=6300-1771=4529V折算到低压侧为=905.8V变压器的电压损失为= （R cos+X sin） =2395.79（0.00450.75+0.05380.6614） =161.66V实际电动机起动时

36、的电压为=-U240-=905.8-86.23-161.66=658V电压损失百分数为:=42.3%大于规定的允许值30%，即线路电压损失过大，因此导致2400kW、500kW电动机起动困难等诸多问题。以上计算数据充分表明，新安煤矿现有高压供电系统的确存在严重的亟需解决的技术问题，进行高压配电线路改造势在必行。3 两种技术改造方案3.1 方案A：朝阳站216000kVA变压器方案方案A要点简述：朝阳站两回35kV电源由70 mm2 改为95 mm2钢芯铝绞线，一回使用、一回备用，站内35kV侧扩展为全桥结线，更换设置两台有载调压35/6.3kV，16000kVA主变压器，一台使用、一台备用，6

37、kV侧采用单母线分段结线。朝阳站引出六回300mm2高压架空线到常村矿，其中三回4.5km至一号区；另三回3.5km并联至二号区。朝阳站的两台16000kVA主变压器一台使用一台备用，根目前的实际最大负荷(1140A)，尚有近30%的余量，若数年后负荷再有超出30%，可采用两台同时分列运行的方式，通过变电站综合自动化的优化负荷调度，可在正常运行方式下供到3万kVA，预计10年内不必再作增容改造。此外，二号区至二号综采面3000m的距离可采用前2500m使用ZQ20-3150型电缆、后500m使用UGSP-350型电缆串联供电，可将满负荷运行时的电压损失降为2.33%。3.2 技改方案A有关计算

38、（按设计负荷800+574+96A）3.2.1 朝阳站至二号面正常运行电压损失计算3.2.1.1 朝阳站至二号区6kV架空线三回LGJ-300并联，电流800A，架空线长3.5km，几何均距1.25m，导线电阻： 导线电抗： 电压损失： =）=355.3V电压损失百分数 =3.2.1.2 二号至二号综采面一回ZQ20-150电缆2.5km，串接一回UGPS-50电缆500m,电流150A导线电阻： 导线电抗： 电压损失：=139.52V电压损失百分数 =2.33%3.2.1.3 总的电压损失及百分数 =355.3+139.52=494.82V =5.9%+2.33% =8.23 %10% 合格

39、。3.2.2 朝阳站至井下主泵房正常运行电压损失计算 3.2.2.1 朝阳站至一号区6kV架空线三回LGJ-300并联，电流574A，架空线长4.5km，几何均距1.25m，导线电阻： 电线电抗： 电压损失： =335.5V电压损失百分数=5.6%3.2.2.2 一号区至主水泵房两回ZQL20-120电缆一回使用一回备用，长400m,最大电流220A，导线电阻： 导线电抗： 电压损失： =39.1V电压损失百分数：=0.7%3.2.2.3 总的电压损失及百分数=335.5+39.1=374.6V=5.6+0.7=6.3%10% 合格。3.2.3 35kV电源线路一回使用一回备用导线LGJ-18

40、5，3.5km，LGJ-70，7.5km，电流205A，（二次6kV电流1140A），导线电阻： 有功损耗：年损耗电费： 3.2.4 6kV架空线电能损耗及损耗电费计算3.2.4.1 朝阳站至二号区正常运行三回LGJ-300并联运行，长3.5km电流800A，导线电阻： 电能损耗： =380020.109710-3=210.624kW年损耗电费：=94.780.51=48.3378万元3.2.4.2 朝阳站至一号区正常运行三回LGJ-300并联运行长4.5km，电流574A，导线电阻：=4.50.094/3=0.141电能损耗： =357420.14110-3=139.368kW年损耗电能=6

41、2.720.51=31.99万元3.2.4.3 全矿6kV架空线总电能损耗万度=80.3278万元耗电比技改前少35.74万度，电费比技改前少18.2262万元。3.2.5 全年35kV、6kV架空线总损耗电能 216.2+157.5=373.7万度3.2.6 全年35kV、6kV架空线总损耗电费110.25+80.3278=190.5778万元方案总结：本方案35kV室外配电装置不用作大的改造，投资相对较少，以两台主变压器和6kV架空线为主；但系统电压损失与架空线电能损耗大，每年需交线路损耗电费190.5778万元（按0.51元/度计算），但是，随着煤矿的发展负荷的增加此方案不能满足未来的需

42、要。此外，该方案付诸实施有一定难度，在技改施工期间要严重影响常村矿的正常生产。3.3 方案B：新建千秋站35kV变电站方案方案B要点简述根据实地考察以及其它因素需在距朝阳变电站1.9km处千秋地区新建一个千秋变电站，原来的架空线作为备用线。由电厂新设两回35kV电源线至新安矿千秋站，全长4km，导线LGJ-95两回同塔架设，一回使用、一回备用， 新建216000kVA千秋35kV全桥变电站，可彻底解决电压损失和线路电能损耗的问题，并实现安全可靠供电。下井及井下电缆的调整同方案A，此外，二号区至二号综采面3000m的距离可采用前2500m使用ZQ20-3150型电缆、后500m使用UGSP-35

43、0型电缆串联供电，可将满负荷运行时的电压损失降为2.33%。新建千秋站的两台16000kVA主变压器一台使用、一台备用，根目前的实际最大负荷(1140A)，尚有近30%的余量，若数年后负荷再有超出30%，可采用两台同时分列运行的方式，通过变电站综合自动化的优化负荷调度，可在正常运行方式下供到3万kVA，预计10年内不必再作增容改造。接入井下二水平中央变电所的下井电缆设置及其他井下电缆的调整同方案A。3.4 技改方案B有关计算3.4.1 新建站至二号面正常运行电压损失计算3.4.1.1 新建千秋站至二号区两回MYJV185交联电缆并联，电流600A，cos=0.75,sin=0.6614,电缆长

44、1.6km。导线电阻：=1.60.111/2=0.0888 导线电抗：=1.60.06/2=0.048电压损失：=(cos+sin) =600(0.08880.75+0.0480.6614) =102.2 =3.4.1.2 二号区至二号综采面一回ZQ20-150电缆2.5km，串接一回UGPS-50电缆500m,电流150A导线电阻： 导线电抗： 电压损失： =139.52V电压损失百分数 =2.33%3.4.1.3 总的电压损失及百分数=102.2+139.52=241.72V =1.7%+2.33%=4.03%6%比技改前少16.7%，比方案A少2.27%3.4.2 新建站至井下主泵房正常

45、运行电压损失计算3.4.2.1 新建站至新安矿一号区号区两回LGJ-300架空线，1.52km，一回使用，一回备用，电流574A，几何均距1.25m,导线电阻： 导线电抗： 电压损失: =340V电压损失百分数: =5.6%3.4.2.2 一号区至主泵房两回ZQL20-120电缆一回使用一回备用，长400m,最大电流220A，导线电阻： 导线电抗： 电压损失： =39.1V电压损失百分数：=0.7%3.4.2.4 总的电压损失及百分数=340+39.1=379.1V=5.6+0.7=6.3%6%若两回分裂运行电压损失可减少一半。3.6.1.2 电能损耗与损耗电费，其余同上电能损耗： =3264

46、23.531510-3=738.4kW年损耗电费： =738.445000.51=169.5万元3.6.2 由电厂直接引双回路35kV至新安矿供电由电厂引出两回LGJ-95型35kV架空线至新安矿千秋区处新建35kV变电所。一路使用，一路备用，长4km，电流264A，几何均距1.25m。3.6.2.1 正常工作电压损失导线电阻： 导线电抗： 电压损失： =796V电压损失百分数： =2.27%6%该值比第一种路径少4.41%，若两回分列运行，电压损失可降到1.2%以下。3.6.2.2 电能损耗与损耗电费其余同上。电能损耗： =326421.2610-3 =263.45kW年损耗电费： =263

47、.4545000.51 =60.5万元每年比第一种路径少交损耗电费109万元。故建议采用第二种路径。4 有关资料与校验4.1 新安矿目前实际运行的电源与负荷资料4.1.1 35/6.3kV朝阳变电站 由矿区35kV系统新义变电站馈出两回LGJ-70型35kV架空线7.5km至朝阳35kV变电站,一路使用一路备用,目前35kV线路已接近安全载流量226A ,湾子变电站35kV母线上的短路参数为: Id.max=3.73kA ； Id.min=1.84kA ； Sd.max=228MVA ； Sd.min=118MVA 。朝阳站设26300kVA,35/6.3kV主变压器两台，型号为SJL-630

48、0/35,沈阳变压器厂1978年生产，目前被迫两台并联运行，每台二次最大负荷电流均为570 A ，基本上是满负荷运行，据站内2003年12月份的运行记录，最大负荷为如下分布： L21:330A； L22:200A； L23:500A；其他：110A；总计：1140A。据现场勘察，朝阳站在最大负荷时，两段6 kV母线上的电压均仅为6.0kV，此时主变高压侧抽头已调至极限（33.25kV），再无余量，故再经1.9km架空线路和4.5km及以上电缆线路后，井下二号综采工作面的2400kW、500kW采煤机直接起动非常困难。朝阳站高压补偿电容器在6kV母线上各设置有一组，每组4柜，每柜360kvar，两组总记2880kvar，目前已调走一组，但有调回安装使用的条件。该站35kV主结线为户外型无母联断路器的全桥结线，断路器为DW8-35/1000型，隔离开关为GW5-35G(D)/600型，即使主变压器更换成20000kVA，有关额定参数和短路校验参数也没有问题。该站35kV侧扩展成用断路器做母联仅需增加一台断路器，并有安装的间隔；该站还有扩展成三台主变压器供电的可能