廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下工程主井井下供電線路優(yōu)化

劉銀海 戚力林 孟 欣 張 賀

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦，河北 秦皇島 066000)

0 引言

廟溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采臨時(shí)供電電源由高爐變電站引來三路6kV電源，臨時(shí)供電線路總長度約5.8km，其中兩路導(dǎo)線采用YJV-10/3×240電纜沿橋架架空敷設(shè)至主井附近電纜分接箱，雙線雙回路，線路總長度約為1.5km。共設(shè)置兩臺一分四電纜分接箱，為主副井臨時(shí)變電所、西風(fēng)井臨時(shí)變電所、小斜坡道臨時(shí)變電所提供電源，從電纜分接箱引出雙線雙回路至臨時(shí)配電室，導(dǎo)線選用YJV-10/3×70電纜穿管埋地敷設(shè)，長度約1.3km。斜坡道和東風(fēng)井已有一路6kV電源，另由高爐變電站引來一路6kV架空線路作為第二電源。采用LGJ-120/25型鋼芯鋁絞線，環(huán)形鋼筋混凝土電桿架設(shè)，單回路，長度約3km。井口臨時(shí)變電所分為三個(gè)電壓等級，直接到高壓配電柜使用的6kV，經(jīng)KBSG1000/6礦用隔爆型干式變壓器變壓的660V,經(jīng)S11-630/6電力變壓器的380V。此次優(yōu)化主要針對主井KBSG1000/6礦用隔爆型干式變壓器到低壓配電柜的電纜線路。

1 供電線路現(xiàn)狀

660V配電線路由主副井臨時(shí)變電所高壓柜引出電源經(jīng)YJV-10/3×35電力電纜到KBSG1000/6礦用隔爆型干式變壓器，變壓器額定容量為1 000kVA，再經(jīng)兩條YJV-3×70雙拼電纜到660V電壓配電柜，每根長18m。

2 線路優(yōu)化原因

廟溝鐵礦主井施工井筒掘進(jìn)至-150m水平時(shí)，發(fā)生突然，涌水量約為120m3/h，水位持續(xù)升高，為了穩(wěn)定水面上漲，啟動(dòng)備用排水設(shè)施，最終將水位穩(wěn)定在-15m標(biāo)高位置。由于主井現(xiàn)有排水能力僅能滿足于-15m標(biāo)高處維持抽水，排水能力與涌水量基本持平。為保證順利排降水至-150m標(biāo)高工作面，需將原有排水系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，添加一臺WQ100-720-350(350kW)的WQ型污水潛水泵以滿足排水要求。而現(xiàn)有的再經(jīng)兩條YJV-3×70雙拼電纜不能滿足增加后的負(fù)荷要求。為解決此次供電線路壓力，順利排降水至-150m標(biāo)高工作面對主井井下的臨時(shí)供電線路進(jìn)行優(yōu)化。

3 供電線路優(yōu)化

3.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

主井660V供電線路下使用設(shè)備主要為井下配水設(shè)備，設(shè)備清單：WQ型污水潛水泵WQ100-720-350(350kW)一臺、WQ型污水潛水泵WQ-N20-185-30(2×30kW)兩臺、MD型多級離心水泵MD85-67×9(250kW)一臺?？傆?jì)設(shè)備額定功率660kW。

3.2 電纜選型

因電纜敷設(shè)于電纜溝內(nèi)，落差非常小，故可選用YJV 銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。

計(jì)算配電線路無功功率Qc=Pctanφ=528×0.75=396kvar

——按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面：

式中 ΣPN ——總設(shè)備功率，單位kW；Kd——需用系數(shù)，取0.8；Pc——計(jì)算有功功率，單位為kW；Qc——計(jì)算無功功率，單位kvar；Sc——計(jì)算視在功率，單位kVA；tanφ——功率因數(shù)角的正切值，取0.75；Ur——電氣設(shè)備額定電壓，單位Kv；cosθ——功率因數(shù)，取0.8；Ic——計(jì)算電流，單位A。

此配電線路年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax在3 000～5 000h，Jec取2.25，故所選電纜的經(jīng)濟(jì)截面為Sec=Ic/Jec=722/2.25=321mm2。

由以上負(fù)荷計(jì)算得出電纜載流量需要達(dá)到722A，電纜的經(jīng)濟(jì)截面為321mm2，而由表1可見，300mm2/c電纜不能滿足負(fù)荷要求，且電纜大于240mm2時(shí)由于敷設(shè)電纜的轉(zhuǎn)彎半徑過大，240mm2以上轉(zhuǎn)彎半徑要接近約0.8m，不利于敷設(shè)，所以考慮使用兩根電纜雙拼使用。為了保證雙拼電纜負(fù)載電流分配均勻，如果二根電纜規(guī)格不同(或長短不同、敷設(shè)方式不同、接觸電阻不同等)，會(huì)造成負(fù)載電流不按電纜截面分配，一根電纜電流不足，另一根電纜電流過大而發(fā)熱；雙拼電纜要求規(guī)格和敷設(shè)方式盡量一致，接觸電阻盡量保持相同；散熱要好，敷設(shè)的時(shí)候轉(zhuǎn)彎半徑要小。

采用雙拼電纜計(jì)算單根電纜載流量I=Ic/2=722/2=361A。

初選兩根(3×185mm2)電纜。

——按長時(shí)允許電流校驗(yàn)所選截面： 電纜敷設(shè)于電纜溝內(nèi)，因地區(qū)最熱月最高氣溫平均值為30℃，溫度修正系數(shù)取0.87。由表1查得3×185mm2電纜在環(huán)境溫度為25℃時(shí)的長時(shí)允許電流Ia1=410A，乘以修正系數(shù)0.9后為369A，大于負(fù)荷電流361A，故選用3×185mm2電纜滿足要求。

——按正常工作電壓損失校驗(yàn)：

取660V配電線路允許電壓損失為5%，得△Ua=660×0.05=33V

線路實(shí)際電壓損失為：

△U=(P×L)/(A×S)=(660×18)/(77×185)=11 880/14 245=0.83V

式中 P——線路負(fù)荷；L——線路長度；A——導(dǎo)體材質(zhì)系數(shù)(銅為77，鋁為46)；S——電纜截面

電壓損失滿足要求。

表1 YJV電纜載流量表

——供電線路選擇：在通過充分考慮井下臨時(shí)排水設(shè)備以及對所選擇的電纜的充分驗(yàn)證后，最終選擇將現(xiàn)有電纜更換為兩條YJV-3×185電纜雙拼使用，每根長18m。配電線路允許電流為820A。這樣既滿足井下排水設(shè)備供電要求，同時(shí)消除潛在的安全隱患，為井下順利排水提供可靠的安全保障。

4 結(jié)語

礦山的井下排水、提升、通風(fēng)、井下照明等一系列重要負(fù)荷都與供電系統(tǒng)息息相關(guān)，一旦發(fā)生疏漏將會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此在進(jìn)行配電、線路選型時(shí)，要對各方面進(jìn)行綜合考慮，如設(shè)備的選型、供電線路的確定等要求，從而找到經(jīng)濟(jì)、合理、安全、高效的方案，確保保證井下供電線路的可靠性。