布尔台煤矿西南区开采供电电压等级选择.pdf

收稿日期２０１９－１０－２３作者简介罗晓军（１９８５），男，内蒙古赤峰人，２０１０年毕业于内蒙古科技大学电气工程及其自动化专业，工程师，现从事地面输变电及供配电设计工作。布尔台煤矿西南区开采供电电压等级选择罗晓军（鄂尔多斯市神东工程设计有限公司，内蒙古鄂尔多斯０１７２０９）摘要为保证布尔台煤矿西南区三、四、五盘区开采的电力负荷供应，从供电的可靠性、供电质量两个主要方面论述了新建变电站电压等级的选择。结合布尔台煤矿西南区周边电源条件及现有供电电源，对１１０ｋＶ、３５ｋＶ电压等级供电在电压损失、电压偏差、经济输送功率、功率损耗、电能损耗等方面进行了对比分析。分析认为，将线路的电压损失控制在额定电压的５％以内，既能保证电能质量又能保证节能需要，符合相关规定且在条件允许时应优先采用高电压等级供电。关键词大型煤矿；变电站；开采供电；电压等级；架设方案中图分类号ＴＤ６１１文献标志码Ｂ文章编号１６７１－７４９Ｘ（２０２０）０３－００８９－０３ＳｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｖｏｌｔａｇｅｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆＢｕｅｒｔａｉｃｏａｌｍｉｎｅＬＵＯＸｉａｏ  ｊｕｎ（ＯｒｄｏｓＳｈｅｎｄｏｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｏｒｄｏｓ０１７２０９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｐｏｗｅｒｌｏａｄｓｕｐｐｌｙｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄ，ｆｏｕｒｔｈａｎｄｆｉｆｔｈｍｉｎｉｎｇａｒｅａｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｏｆＢｕｅｒｔａｉｃｏａｌｍｉｎｅ，ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｌｅｖｅｌｏｆｎｅｗｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｒｏｍｔｗｏｍａｉｎａｓｐｅｃｔｓｏｆｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｒｅｌｉａ  ｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｑｕａｌｉｔｙ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｐｏｗｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈ  ｗｅｓｔｅｒｎａｒｅａｏｆＢｕｅｒｔａｉｃｏａｌｍｉｎｅ，ｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｌｏｓｓ，ｖｏｌｔａｇｅｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ｅｃｏｎｏｍｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｗｅｒ，ｐｏｗｅｒｌｏｓｓａｎｄｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓｏｆ１１０ｋＶａｎｄ３５ｋＶｖｏｌｔａｇｅｇｒａｄｅｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｌｏｓｓｏｆｔｈｅｌｉｎｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎ５％ｏｆｔｈｅｒａｔｅｄｖｏｌｔａｇｅ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｃａｎｂｅｇｕａｒａｎｔｅｅｄ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｍｅｔ，ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｌｅｖｅｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｆｅｒｒｅｄｗｈｅｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｐｅｒｍｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｒｇｅ  ｓｃａｌｅｃｏａｌｍｉｎｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｍｉｎｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｖｏｌｔａｇｅｌｅｖｅｌ；ｅｒｅｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ０引言布尔台煤矿是神东煤炭集团一座特大型现代化矿井，设计生产能力２０Ｍｔ／ａ，目前布尔台煤矿一盘区４２上煤进入回采末期，剩余２个工作面，预计２０１９年底回采结束。为了确保矿井２０．００Ｍｔ／ａ的生产规模，根据生产接续安排，２０２０年初需打开矿井西南区并进行回采。西南区共计划分为三、四、五共３个盘区。三、四、五盘区现没有已建任何电压等级变电站，为保证西南区三、四、五盘区开采电力负荷供应，从供电的靠性、供电质量２个主要方面论述新建变电站电压等级选择。１周边电源条件及现有供电电源１．１西南区周边电源条件井田范围附近有２２０ｋＶ变电站３座，即乌兰木伦２２０ｋＶ变电站、康巴什２２０ｋＶ变电站、掌岗图２２０ｋＶ变电站；１１０ｋＶ变电站３座，即榆供松定９８第３期罗晓军布尔台煤矿西南区开采供电电压等级选择１１０ｋＶ变电站、鄂供布尔台１１０ｋＶ变电站、神东万利１１０ｋＶ变电站。在上述变电站中，乌兰木伦２２０ｋＶ变电站无备用容量；榆林供电公司松定１１０ｋＶ变电站及鄂尔多斯供电公司布尔台１１０ｋＶ变电站两站均无１１０ｋＶ及３５ｋＶ出线且扩建困难；康巴什２２０ｋＶ变电站、掌岗图２２０ｋＶ变电站现有负荷较少，可以满足西南区开采负荷需要。由于西南区－康巴什２２０ｋＶ变电站及掌岗图２２０ｋＶ变电站距离较远，３５ｋＶ供电明显不能满足要求，故只能选择１１０ｋＶ电压等级供电。１．２布尔台煤矿现有供电电源布尔台煤矿现有神东万利１１０ｋＶ变电站及神东布尔台松定霍洛立风井３５ｋＶ箱变两座变电站。其中，神东万利１１０ｋＶ变电站位于布尔台工业广场出口处，变电站现能够提供３５ｋＶ出线柜；松定霍洛立风井３５ｋＶ箱变位于二盘区靠近阿大线中间位置处。西南区开采一期工程有功负荷Ｐｊ＝１６４７９ｋＷ，视在功率Ｓｊ＝１７２０２ｋＶＡ；二期工程有功负荷Ｐｊ＝４６６５８ｋＷ；视在功率Ｓｊ＝４７７３７ｋＶＡ。２１１０ｋＶ、３５ｋＶ电压等级供电分析２．１架设方案根据西南区周边电源条件调查，采用１１０ｋＶ电压等级供电可靠性较高，电源均取自掌岗图和康巴什２２０ｋＶ变电站。根据现场勘测，康巴什－明安木独新建１１０ｋＶ站的线路长度约为２４ｋｍ，掌岗图２２０ｋＶ站－明安木独新建１１０ｋＶ站的线路长度为３０ｋｍ，导线选择型号为ＬＧＪ－２４０型架空导线。若采用３５ｋＶ电压等级供电，则有３５ｋＶ单分列导线和３５ｋＶ双分列导线两种方案可供实施，电源取自神东万利１１０ｋＶ变电站，线路沿布尔台煤矿大巷架设，单回线路长度为１４ｋｍ，导线型号均为ＬＧＪ－２４０型架空导线。２．２电压损失校验线路电压损失百分数计算线路电压损失百分数的计算见式（１） Δ Ｕ％＝Ｒ０＋Ｘ０ｔｇ φ １０Ｕ２ＰＬ＝ Δ μ ％ＰＬ＝ Δ μ ％Ｍ（１）式中 Δ Ｕ％线路电压损失百分数；Ｒ０线路单位长度电阻， Ω／ｋｍ；Ｘ０线路单位长度电抗， Ω／ｋｍ；Ｕ线路额定电压，ｋＶ；Ｐ有功功率，ｋＷ；Ｌ线路长度，ｋｍ；Ｍ负荷矩，ｋＷｋｍ； Δ μ ％线路每１ｋＷｋｍ负荷矩时的电压损失百分数。计算结果分析经代值计算，采用１１０ｋＶ架空线路， Ⅰ、 Ⅱ期工程电压损失 Δ Ｕ％分别为１．１３７，３  ２２。采用３５ｋＶ单导线架空线路时， Ⅰ、 Ⅱ期工程电压损失分别为４．９６、１６．５１，值得注意的是， Ⅱ期工程不符合“ 压降不超过５％” 的相关规定［１－３］；采用３５ｋＶ双导线架空线路时， Ⅰ、 Ⅱ期工程电压损失分别为２．４８、９．４９，同理， Ⅱ 期工程不符合相关规定。２．３电压偏差校验１１０ｋＶ线路供电系统电压最低为１．０５Ｕｎ，负荷最大时为４６．６５８ＭＷ，１１０ｋＶ线路末端电压Ｕｄ为１．７８。系统电压最高为１．０７５Ｕｎ，负荷最小为１０ＭＷ，１１０ｋＶ线路电压损失Ｕｇ为６．８１，电压偏差正负绝对值之和为１．７８＋６．８１＝８．５９ ≤１０，符合规程规定。３５ｋＶ单导线供电系统电压最低为１．０５Ｕｎ， Ⅰ、 Ⅱ 期工程负荷最大时分别为１６．４７９ＭＷ、４６  ６５８ＭＷ， Ⅰ、 Ⅱ期工程线路末端电压Ｕｄ分别为０．０４、－１１．５１。系统电压最高为１．０７５Ｕｎ，负荷最小为１０ＭＷ， Ⅰ、 Ⅱ期工程线路末端电压Ｕｇ分别为４．４９、３．８５。Ⅰ期工程电压偏差正负绝对值之和为０．０４＋４．４９＝４．５３ ≤１０，符合规程要求； Ⅱ期工程电压偏差正负绝对值之和为１１．５１＋３．８５＝１５  ３６ ≥ １０，不符合规程规定。３５ｋＶ双分列导线供电系统电压最低为１  ０５Ｕｎ， Ⅰ 、 Ⅱ 期工程负荷最大时为１６．４７９ＭＷ、４６  ６５８ＭＷ， Ⅰ、 Ⅱ 期工程线路末端电压Ｕｄ分别为２  ５２、－４．４９。系统电压最高为１．０７５Ｕｎ，负荷最小时为１０ＭＷ， Ⅰ、 Ⅱ期工程线路末端电压Ｕｇ分别为６、５  ３５。Ⅰ期工程电压偏差正负绝对值之和为２  ５２＋６＝８．５２ ≤１０，符合规程规定； Ⅱ期工程电压偏差正负绝对值之和为４．４９＋５．３５＝９．８４ ≤１０，符合规程规定。２．４经济输送功率计算经济输送功率计算经济输送功率计算见式（２）［４－６］Ｐ槡＝３ＪＵｅｃｏｓ φ Ｓ（２）式中Ｐ经济输送功率，ｋＷ；Ｓ导线截面，ｍｍ２；Ｕｅ线路额定电压，ｋＶ；Ｊ经济电流密度，Ａ／ｍｍ２。式中经济电流密度取值按照最大负荷利用小时数为３０００～５０００档取值，则铝线经济电流密度取值为１．１５Ａ／ｍｍ２。０９陕西煤炭２０２０年计算结果分析经计算，采用１１０ｋＶ架空线路，经济输送功率Ｐ为４９９５４ｋＷ。采用３５ｋＶ单、双导线架空线路经济输送功率Ｐ分别为１５８９５ｋＷ、３１７９０ｋＷ。２．５功率损耗功率损耗计算功率损耗 Δ Ｐ的计算方式见式（３）［７－１０］ Δ Ｐ＝Ｐ  Ｕｃｏｓ φ ２Ｒ（３）式中Ｐ有功功率，ｋＷ；Ｕ线路的额定线电压，ｋＶ；ｃｏｓ φ 功率因数；Ｒ线路电阻， Ω。计算结果分析经代值计算，采用１１０ｋＶ架空线路，功率损耗 Δ Ｐ为７７７．７５ｋＷ。采用３５ｋＶ单、双导线架空线路功率损耗 Δ Ｐ分别为４６６３ｋＷ、１３９９ｋＷ。２．６电能损耗电能损耗计算电能损耗 Δ Ａ的计算方式见式（４）［１１－１３］ Δ Ａ＝ Δ Ｐｙｐ８７６０＋ Δ Ｐｍａｘτ （４）式中 Δ Ｐｙｐ年平均电能损耗，ＭＷ； Δ Ｐｍａｘ最大负荷时有功功率损耗，ＭＷ； τ 损耗小时数。计算结果分析经代值计算，采用１１０ｋＶ架空线路，电能损耗 Δ Ａ为２０５１ＭＷｈ。采用３５ｋＶ单、双导线架空线路电能损耗 Δ Ａ分别为１０２５８．６ＭＷｈ、３０７７．８ＭＷｈ。通过上述计算结果可以看出，１１０ｋＶ输电线路比３５ｋＶ双分列导线输电线路每年至少节约电能１０２６ＭＷｈ，比３５ｋＶ单导线每年至少节约电能８２０７ＭＷｈ，现按电费０．５元／ｋＷｈ计算，采用１１０ｋＶ电压等级供电比采用３５ｋＶ电压等级供电每年至少节约电费１０２６００００．５＝５１．３万元。据此采用高电压等级供电时能够明显降低输电线路上的电能损耗，以达到节能降耗目的，采用１１０ｋＶ电压供电较为经济。２．７供电可靠性分析１１０ｋＶ供电可靠性分析煤矿安全规程２０１６第４３５条规定 “ 矿井应当有两回路电源线路（即来自两个不同变电站或者来自不同电源进线的同一变电站的两段母线） ” 。布尔台西南区开采１１０ｋＶ电源分别引自康巴什２２０ｋＶ变电站和掌岗图２２０ｋＶ变电站，两个变电站相互独立，若一个２２０ｋＶ变电站出线故障，另一个２２０ｋＶ变电站可以提供全部负荷，供电可靠性高。且布尔台煤矿拥有２座１１０ｋＶ变电站通过联络线后可以互为电源备用，可以减轻神东万利１１０ｋＶ站对布尔台区域的供电压力。３５ｋＶ供电可靠性分析若采用３５ｋＶ电压等级供电，则双回路电源引自神东万利１１０ｋＶ变电站３５ｋＶ母线的不同母线段。神东万利１１０ｋＶ变电站１１０ｋＶ双回路电源引自不同电源进线的乌兰木伦２２０ｋＶ变电站，此时神东万利１１０ｋＶ站作为布尔台煤矿全矿井的主供电源亦符合煤矿安全规程规定，供电可靠性略低于１１０ｋＶ供电。３结语现行规程及规范对输电线路的电压偏差、电压降等电能质量指标均做出了具体规定，综合比较后容易看出，将线路的电压损失控制在额定电压的５％以内，既能够很好的保证电能质量，又能保证电力系统输电线路节能要求，且在条件允许时应优先采用高电压等级供电。该供电电压等级分析的思路，可以在大型矿区输电线路电压等级选择时予以应用，具有一定的借鉴作用。参考文献［１］电力工业部电力规划设计总院．电力系统设计手册［Ｍ］．北京中国电力出版社，２０１４．［２］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局．煤矿安全规程［Ｍ］．北京煤炭工业出版社，２０１０．［３］关志成，朱英浩，周小谦，等．中国电气工程大典第１０卷（第一版）［Ｍ］．北京中国电力出版社，２０１０．［４］付建华，许之敏，乌荣康，等．煤矿生产能力核定与管理指南［Ｍ］．北京中国经济出版社，２００６．［５］刘屏周，卞铠生，任元会，等．工业与民用配电设计手册［Ｍ］．北京中国电力出版社，２０１６．［６］顾永辉．煤矿电工手册（第二分册矿井供电）［Ｍ］．北京煤炭工业出版社，１９９９．［７］马立乾．煤矿供电系统质量评价方法研究［Ｊ］．陕西煤炭，２０１９，３８（４）３２－３５．［８］高珊，高倩，赵阳，等．配电网供电可靠性提升及定量测算分析［Ｊ］．电测与仪表，２０１８，５５（１３）９４－９７．［９］许鹏程，陈启，刘宗歧，等．考虑主网与变电站主接线影响的配电网可靠性评估［Ｊ］．现代电力，２０１６，３３（６）４６－５０．（下转第１６５页）１９第３期罗晓军布尔台煤矿西南区开采供电电压等级选择械，２０１１，３９（１１）１２－１６．［４］王凯．基于刮板输送机负载预测的采煤机调速技术研究［Ｄ］．徐州中国矿业大学，２０１５．［５］谷勇．基于模糊控制的采煤机截割自动调速控制系统［Ｊ］．煤矿机械，２０１３，３４（１２）１５１－１５３．［６］邱锦波．滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展及应用［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１３，４１（１１）１０－１３．［７］王国法．煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１３，４１（１１）１－５．［８］曹哲哲，肖曲．大采高智能化综采工作面矿压监测探讨［Ｊ］．陕西煤炭，２０１８，３７（５）１３６－１３８．［９］王金华．我国煤矿开采机械装备及自动化技术新进展［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１３，４１（１）１－４．［１０］吴宁，杨波．大采高智能化采煤控制技术在黄陵二号煤矿的发展［Ｊ］．陕西煤炭，２０１９，３８（６）１０３－１０６．［１１］于月森，左腾，周娟，等．薄煤层综采工作面自动化技术综述［Ｊ］．工矿自动化，２０１３，３９（５）２７－３０．［１２］高小强．综采工作面自动化系统研究及在神东的应用［Ｊ］．煤矿机械，２０１７，３８（３）１１８－１２０．［１３］卢超．基于ＣＡＮ总线分布式矿井温湿度监测系统研发［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１１，３９（９）９４－９９．［１４］孙继平．安全高效矿井通信系统技术要求［Ｊ］．工矿自动化，２０１３，３９（８）１－５．［１５］战江波，宋建成，耿蒲龙．基于ＣＡＮ总线的矿用通信分站的研究［Ｊ］．工矿自动化，２０１１，３７（１０）５１－５５．［１６］孙继平．矿井通信技术与系统［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１０，３８（１２）１－３．［１７］袁臣虎，王臻，李秀艳，等．基于ＭＯＤＢＵＳ协议的触摸屏与ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２串行通信研究［Ｊ］．天津工业大学学报，２０１０，２９（２）檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪６３－６７．（上接第１１３页）参考文献［１］周琛杰．高密度电法与ＡＭＴ在断裂构造调查中的综合应用综合物探技术在采空区勘探中的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０１７，１４（３）３００－３０７．［２］李生生，高晓耕，周禹良，等．综合物探技术在采空区勘探中的应用［Ｊ］．煤矿安全，２０１６，４７（７）６２－６５．［３］李柬谷．地面－巷道瞬变电磁法探测采空区积水的应用［Ｊ］．陕西煤炭，２０２０，３９（１）１５５－１５９，１３５．［４］王江，谢永毅，李志军，等．煤矿多层采空区勘察中综合物探方法的应用［Ｊ］．西部探矿工程，２０１８，３０（１１）１１４－１１６，１２１．［５］曹静，吴灿灿．地面瞬变电磁法对采空区赋水情况的应用研究［Ｊ］．长春工程学院学报（自然科学版），２０１７，１８（２）１００－１０３．［６］王轩．瞬变电磁法在山西某矿采空区含水性探测中的应用［Ｊ］．河北地质大学学报，２０１９，４２（３）６１－６４．［７］敬复兴．峰峰矿区２号煤层瓦斯赋存规律及主控因素研究［Ｄ］．焦作河南理工大学，２０１０．［８］熊剑飞，胡建强，刘忠喜．瞬变电磁法在采空区探测中的应用［Ｊ］．陕西煤炭，２０１９，３８（４）１６３－１６６，１２２．［９］陈继宏，罗强．瞬变电磁法在煤矿采空区勘探中的应用［Ｊ］．云南化工，２０１９，４６（２）１４７－１４９．［１０］陈义伟．瞬变电磁法和钻探验证在煤矿防治水中的应用［Ｊ］．陕西煤炭，２０１８，３７（Ｓ１）１３７－１４０．［１１］严良俊，徐世浙，胡文宝，等．中心回线瞬变电磁测深全区视纵向电导解释方法［Ｊ］．浙江大学学报（理学版），２００３，３０（２）２３６－２４０．［１２］张军，李貅，赵莹，等．瞬变电磁虚拟波场高分辨成像技术研究［Ｊ］．地球物理学进展，２０１１，２６（３）檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪１０７７－１０８４．（上接第９１页）［１０］韦涛，马钊，苏剑，等．配电网规划计算分析软件研发与应用［Ｊ］．南方电网技术，２０１６，１０（５）３８－４４．［１１］潘明明，丁坚勇，周凯，等．基于分层搜索算法的超高层建筑供用电可靠性评估［Ｊ］．电网技术，２０１５，３９（６）１６３１－１６３６．［１２］刘洪，李吉峰，张家安，等．考虑可靠性的中压配电系统供电能力评估［Ｊ］．电力系统自动化，２０１７，４１（１２）１５４－１６０．［１３］崔立忠，张瑞雪，刘涛，等．复杂配电自动化系统可靠性计算及设备布局规划［Ｊ］．电力系统自动化，２０１７，４１（２０）８４－９１．５６１第３期杨波吴宁智能化综采管理平台中多源异构数据处理

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 布尔煤矿西南开采供电电压等级选择行业标准煤矿开采 20200930154156072110 煤矿开采采矿技术煤矿文库，行业标准法律法规培训课件案例分析规程措施技术规范煤矿论文考试题库技术方案技术标书施工组织技术总结安全管理通知公告设计图纸实用文档图书资料文档下载在线阅读视频课程培训视频

矿业文库所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。