【对杨柳煤矿输变电工程设计研究】杨柳煤矿

　　摘　要：随着市场煤炭需求量的不断增大，煤矿输变电工程的优化设计尤为重要。结合杨柳煤矿现状，阐述其输变电工程设计重点。　　关键词：输变电　线路　变电所　　中图分类号：TD61　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1007-3973（2012）007-030-02
　　1 工程概况
　　杨柳煤矿位于贵州省黔西县东部，距县城约25公里，属协和乡、钟山镇和谷里镇管辖。黔西县境内现有110kV变电所4座，即黔西110kV变电所，其主变容量为1�?6MVA＋1�?0MVA；甘棠110kV变电所，其主变容量为2�?0MVA；林泉110kV变电所，其主变容量为2�?0MVA。太来110kV变电所，其主变容量为1�?0MVA。黔西县还有仁和（1�?MVA）、雨朵（1�?MVA）、中坪（1�?.15MVA）、钟山（1�?MVA）、协和（2�?MVA）等5座35kV变电所。
　　2 电力负荷的确定
　　根据矿井主要设备选型和全矿井用电负荷统计，计算出矿井后期负荷功率。为提高矿井用电功率因数，减少电能损耗，提高电气设备利用率，设计在矿井高压母线上安装3600kvar高压电容器。补偿后矿井负荷为：
　　(1)在正常涌水量时：有功功率7872.2kW；无功功率2534.3kvar；视在功率8270.1kVA；自然功率因数0.95。
　　(2)在最大涌水量时：有功功率9953.9kW；无功功率4137.8kvar；视在功率10779.7kVA；自然功率因数0.92。
　　3 电源点的确定
　　杨柳矿后期最大计算电力负荷（最大涌水时）为10779.7kVA。矿井距太来110kV变电站约9km，距甘棠110kV变电站约15.05km，距黔西110kV变电所距离约23km。距协和35kV变电站约5.8km，距高山35kV变电站约8.5km。
　　由于黔西110kV变电站距离本矿井太远，如由其向本矿井供电，工程量很大，设计暂不考虑由其引入矿井供电电源。而太来变电站没有备用出线间隔，无法向本矿井供电。根据前述矿井附近的现有及规划电源条件，以及用电负荷情况，现提出以下两个矿井供电方案。
　　(1)方案一
　　矿井采用35kV供电，即在杨柳矿井工业场地建一座35/10kV变电所，一回路电源引自引自甘棠110kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为15.05km。另一回路电源引自高山矿35kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为8.5km。
　　(2)方案二
　　矿井采用35kV供电，即在杨柳矿井工业场地建一座35/10kV变电所，一回路电源引自引自甘棠110kV变电站，电压35kV，导线型号为LGJ-240，线路长度约为15.05km。另一回路电源引自协和35kV变电站的电源引自太来110kV变电站的35kV母线段上，电压35kV，导线型号为LGJ-185，线路长度为5.8km。
　　(3)两个方案经济和技术比较
　　在经济方面：从投资看，两个方案均考虑35/10kV变电所，故变电所部分投资相同。线路部分：方案一中除要架设本矿的电源线路，还需改造高山矿35kV变电站的电源线路，共需架设线路30.55km，方案二需架设的电源线路20.85km。方案二投资较少。
　　在技术方面，方案二相对方案一，需要变电所管理人员的专业知识更加丰富，才能更好的管理；经校验，方案一和方案二均能满足矿井供电质量的要求。加上将来可利用矿井瓦斯发电作为补充电源，矿井供电质量和可靠性将得以更大的提高。因此，本设计选用方案二作为杨柳矿供电方案。
　　4 35kV线路导线、避雷线及杆塔的选择
　　贵州地区山多、沟多、树多，地形、地貌、地质的变化也较复杂，给架设输电线路带来了一定的困难。输电线路的路径宜尽量利用山头坡顶，少砍伐树木少占农田。线路考虑防污、防震，采用合成绝缘子。
　　矿井35kV变电所后期最大计算用电负荷为10779.7kVA。设计从甘棠110kV变电站和协和35kV变电站各引出一回35kV线路向杨柳矿35kV变电所供电，按经济电流密度选择，并按允许电压降校验，最终从甘棠110kV变电站到矿井35kV变电所线路导线型号选用LGJ-240；从协和35kV变电站到矿井35kV变电所线路导线型号选用LGJ-185。其中甘棠110kV变电站至杨柳矿35kV变电所线路长度为15.05km，协和35kV变电所至杨柳矿35kV变电所线路长度为5.8km，两条线路均全线架设OPGW复合光纤地线，芯数为8芯，既作为线路的防雷保护，又为矿井变电站和上级变电站的通讯提供通道。在35kV线路的始、终端杆上安装氧化锌避雷器。
　　5 矿井35kV变电所的确定
　　矿井工业广场内设35/10kV变电所一座，在选址时考虑到了进出线方便、接近负荷中心以及防洪排涝等因素。根据统计，前期10kV侧最大有功电力负荷6195.5W，视在功率为6717kVA（电容补偿后）；后期10kV侧最大有功电力负荷9953.9kW，视在功率为10779.7kVA（电容补偿后）。主变压器台数的确定：
　　方案一：选用两台SZ11-10000/35，35�?�?.5%/10.5kV，10000kVA主变压器,前期两台主变一用一备，当工作变压器故障时，备用变压器自动投上，可以满足全矿井负荷用电需要。负荷系数为0.67，保证系数为1.49。后期两台主变分列运行，互为备用，两台主变同时工作的负荷系数为0.54，当一台主变检修或故障，另一台主变工作的事故保证系数为0.93。可以满足全矿井一，二级负荷用电需要。优点是接线简单，控制、管理操作简单，运行方便，投资省。缺点是适应负荷变化能力较小，前期按主变安装容量收取基本电费的费用较高。
　　方案二：选用三台SZ11-8000/35，35�?�?.5%/10.5kV，8000kVA，前期安装两台主变，正常情况下两台主变一用一备，当工作变压器故障时，备用变压器自动投上，可以满足全矿井负荷供电需要。负荷系数为0.84，保证系数为1.19。后期增加一台主变，正常情况下两台主变运行，一台备用。当任一台工作主变故障时，备用主变自动投上。两台主变同时工作负荷系数为0.673，任一台故障时保证系数为1.48，可以满足全矿井负荷用电需要。优点是适应负荷变化能力较大，前期按主变安装容量收取基本电费的费用较低。缺点是接线复杂，不便于管理操作，投资较大，前期主变负荷率较高，后期按主变安装容量收取基本电费的费用高。
　　由于变电所安装两台主变现场管理操作简单方便，不容易出现误操作的情况，本次设计按方案一设计。变电所的35kV和10kV系统均采用单母线分段接线方式，两回35kV电源进线同时使用。变电站35kV配电装置选用KYN61-40.5型铠装型移开式金属封闭开关柜，配用ZN85型真空断路器；10kV配电装置选用KYN28A-12型铠装型移开式金属封闭开关柜，配用VS1型真空断路器。35kV开关柜采用单列双通道布置，10kV开关柜采用双列双通道布置。
　　变电站设两台站用变，分别设于35kV I 号母线段和10kV II号母线段上。站用变选用SC9-50/35，35/0.4，50kVA和SC9-50/10，10/0.4，50kVA变压器各一台。站用电设站用电屏，电源进线两回，可互为备用，自动切换。变电站操作电源选用微机高频开关直流屏，装设免维护铅酸蓄电池一组，电压220V。根据变电站直流负荷情况，选用蓄电池容量为100Ah。变电站内设两台低压动力变压器，根据电力负荷统计表，选择两台S11-1250/10，10/0.4kV，1250kVA变压器，两台分列工作，互为备用。向地面动力、照明、工作及安全供电。