河东灵北煤矿6kv架空线路设计书 22页

河东灵北煤矿6KV架空线路设计书第一章概述本线路为曙光煤业河东灵北煤矿开发前期工程而架设，为灵北煤矿的开发前期建设服务，灵北煤矿距河东煤矿6KV地面变电所14Km，相距河东矿原长安沟风井6kv变电所11Km。1．1矿井供电概述：河东煤矿矿井6kv电源由崔家沟35kv区域送变电站二台1250kvA/35/6变压器分别供给（一台运行、一台备用），6kv电源引自崔家沟35Kv区域送变电站6kvⅠⅡ段母线，分别以YJV—3×240铜芯电力电缆出线，经架空线路输送至河东矿河溪沟井地面变电所。线路采用钢组件铁塔，导线LGJ—240/30钢芯铝绞线，水平排列架设。供河东煤矿河溪沟井矿井的全部用电。有一回路LGJ-120mm21.8km6kv架空线路，由河溪沟地面变所Ⅱ段母线引自长安沟变电所，一回路LGJ-120mm22.1km6kv架空线路，由河溪沟地面变电所Ⅰ段母线引自河溪沟风井变电所，一回路LGJ-120mm22.3km6kv架空线路，由河溪沟风井T接至长安沟风井变电所，构成双回路供电。1．2地形概况:-22- 河东煤矿地处灵石县两渡镇,南比走向,东西环山,南通蒲铁路、汾河、108国道纵贯南北。灵北煤矿地处两渡镇两渡乡郭家河底，东西走向,南北环山,距108国道约3.2公里由东向西顺沟而进,沿途分别有私营洗煤厂两座,关闭煤矿一座,路经军营坊、宜庄、疙台等村庄到郭家河底，全程9.6公里。本地区为第Ⅳ类典型气象区，最高气温：+40℃，最低温度：-20℃，最大风速：25m/s，覆冰厚度5mm，年雷暴日：40天。地形属一般高山丘陵，地理结构复杂，采空区、山体塌陷、滑坡地段较多，土质为粉土（亚粘土可塑类和大块碎石类）和风化岩砂。崔家沟35KV区域变电所距河东煤矿1.96Km。-22- 第二章供电负荷本线路的供电负荷对象为新开发灵北煤矿初期建设的全部用电，主要负荷统计如下：通风机：2×75kw；提升绞车：75kw；绞车：4×25kw空气风压机：300Kw水泵：220kw其它生产设备：700kw地面辅助设备：800kw照明等设备：500kw使用负荷共计：2845kw-22- 第三章输电线路的选择及路径杆位的测量3.1、输电线路路径的选择对灵北高压输电线路路径的选择初步有两种方案3.1.1方案一：由崔家沟35Kv区域送变电站经35kvⅠⅡ段母联分别馈出两路35Kv线路输送至灵北煤矿，（一次性到位）。路径选择：由崔家沟35kv送变电站，穿越南通蒲铁路、跨越汾河、108国道、上山至郭家河底。优点：跨越物少，赔偿较为低，一次性投资到位，能满足投产后生产需求（年产量达300万吨不需更新），运行经济，维护费用小。缺点：初期建设投资较大，输送线路远（约10Km），运输困难。3.1.2方案二：利用原有河溪沟地面变电所至长安沟风井闲置的一回路6Kv架空线路，输送6Kv电压到灵北矿（但因线路长、线路电压损失大，故不能满足灵北煤矿投产后用电之需求，经升压补偿能满足灵北煤矿前期建设的用电）。路径的选择：由长安沟风井6kv输电线路T接，穿越南通蒲铁路、跨越汾河、108公路、军营坊村、跨越-22- 一回路35kv高压输电线路、三回路10kv农网、三回路光缆通讯线路、上山至郭家河底。优点：初期建设投资少，可利用部分闲置线路，输送较近（约8.8km），工期短，施工运输较为方便，工程施工技术难度小，矿井升级改造后可作为灵北煤矿地面辅助用电。缺点：（1）输送线路长、输送电压小，线路电压损失过大，需要升压补偿，只能实现矿井初建用电，不能满足投产后用电之需求。（2）维护费用高，跨越物多。经上述综合对比，结合灵北煤矿开发前期筹备情况以及灵北开发工期的紧迫需求，依据集团公司《汾煤机字[2007]790号批复》文件，最后确定，选择第二种方案先作为开发灵北煤矿前期工程的用电。方案确定后，由矿机电科、电讯公司、地测科等单位有关技术人员进行了为期四天的实地勘察、测量。确定了线路路径、杆位、杆型，并绘制了线路地形图、断平面图、杆型图、线路安装组装图等。3.2设计范围3.2.1河溪沟地面变电所——长安沟地面变电所6KV架空线路设计。利用部分闲置线路，更换电杆，部分导线，电缆250米。3.2.2长安沟地面变电所——郭家河地6kv架空线路设计，电缆300米。-22- 3.3主要技术指标：3.3.1本设计的6kv架空线路全长：8.0789km；其中：（1）河溪沟地面变电所——长安沟地面变电所6KV架空线路，全长2.2公里。（详见设计平面图）（2）长安沟地面变电所——郭家河地6kv架空线路设计。全长6公里。（详见设计平面图）3.3.2出线电缆：0.250km；（详见地形图、断平面图）3.3.3穿越铁路电缆：0.200km；（详见地形图、断平面图）3.3.4跨越光缆通讯线路电缆：0.100km；（详见地形图、断平面图）3.3.5进线电缆：0.100km；（详见地形图、断平面图）3.3.6杆基：54基；（详见地形图、断平面图、安装图）其中：H杆型44基；单杆型10基。其中：始、终杆4基，直线杆35基；转角杆型：15基）。电杆总量：98根其中：18m11根；15m6根；12m57根；10m24根。3.4线路路径：3.4.1线路走向-22- 3.4.1.1河溪沟地面变电所——长安沟变电所（现为闲置线路）：由河溪沟6kv地面变电所采用YJV—120×3mm2铜芯高压铠装电力电缆出线后，经架空线路沿南通蒲铁路左侧50米、两渡镇街道右侧向西南方向至长安沟风井（注：原线路有400米，从两渡镇街道中心通过，该段线路服务年限长，电杆全部老化破碎，并且有多处与建筑物间距近，存在一定安全隐患。此段线路经过更换18米电杆与现使用的高压生活线路同杆架设）。线路全长2.2公里。3.4.1.2长安沟地面变电所——郭家河地6kv架空线路（新建）由长安沟6kv架空线路T接，沿南通蒲铁路向西南方向到1km之处，采用高压铠装电力电缆，经铁路排水巷道，穿越南通蒲铁路向正东西方向，跨越汾河、108国道、军营坊村、跨越一回路35kv高压输电线路、三回路10kv农网、三回路光缆通讯线路、至郭家河底。全长6公里。3.5地质、气象条件3.5.1地质情况：全线所经地段为一般山地，土质为粉土（亚粘土可塑类和大块碎石类）。计算容重为：1.6t/m3，上拔角分别为：19º、28º，抗剪角分别为：28º、30º。许可耐压分别为：15t/m2、30t/m2。-22- 3.5.2气象条件本地区为第Ⅳ类典型气象区，最高气温：+40℃，最低温度：-20℃，最大风速：25m/s，覆冰厚度5mm，年雷暴日：40天，3.5.3设计气象条件经过参阅大量资料分析，以及结合当地实际气候条件，参照现行《66Kv级以下架空送电线路设计技术规范》本工程采用以下气象条件：最高气温：+40℃，最低温度：-20℃，最大风速：25m/s，（设计最大风速标准为离地10米，20年一遇10分钟平均最大值。）覆冰厚度：5mm，年雷暴日：40天，-22- 第四章架空导线的选择计算4.1导线的选择：由于该线路路径高山丘陵，地理结构复杂，采空区、山体塌陷、滑坡地段较多，跨越物多，势必导致线路产生大垮距，大高差。因此，需用机械强度大、具有经济性而又符合技术要求的导线类型。故选择导线类型为钢芯铝绞线。4.2导线断面的选择：4.2.1按经济电流密度选择导线截面按以下公式计算：（1）A=式中：A—导线经济密度截面积；（mm2）；—最大工作电流；（A）—经济电流密度；（A/mm2）根据矿井生产实际情况，按最大负荷利用小时数3000～5000小时/年考虑。J取1.15（2）=试中：—最大负荷（有功功率）；（kw）—线路额定电压；（kv）-22- —负荷功率因数。计算：计算最大工作电流Inm：—最大负荷（有功功率）2000kw；—线路额定电压：6000V；—0.93代入公式2：===207（A）代入公式1：===125.45（mm2）由此选用截面为LGJ-120/20mm2的钢芯铝绞线。4.2.3按长时允许电流校验导线截面由表查的LGJ-120/20型钢芯铝绞线的长时允许电流为385A.由上面计算得:=207＜385A因此导线截面能满足长期允许电流要求。4.2.4按允许电压损失选择导线截面：（1）按三相架空线路的电压损失计算：=-22- 试中：RO—线路单位长度电阻；查表:LGJ-120钢芯铝绞线单位电阻RO=0.225Ω/kmXO—单位感应电抗（Ω/km）；按架设线路线间几何均距1.5米，查表所得：XO=0.347Ω/km—功率因数；93时，取=0.3953L—线路架设长度；（km）L=8.2km—最大使用负荷；（kw）Pmax=2000kwU—线路额定电压；（kv）U=6kv—损失电压（v）全线路允许损失电压10%代入公式：==×2000×8.2=×2000×8.2=742.3（v）电压损失百分数：%=式中：△U%—电压损失百分数。-22- %==≈12%＞10%由此看出LGJ-120mm2钢芯铝绞线允许电压损失不符合要求,超出允许电压损失2%需就地升压补偿。根据计算,需增设升压变压器250kvA～310KVA。-22- 第五章导线的力学特性计算设计中电杆杆位和挡距的选取，是根据地形的实际情况，本着走向经济合理，运行安全，维护保养方便等来选取的，这里只对一处特殊地段，高差大，跨距最大的线段进行力学校验。（41号～42号杆基）5.1导线在弧垂最低点的最大使用应力：导线在弧垂最低点的最大使用应力按以下式计算：=式中：—导线瞬时破坏应力；（kg/mm2）查表:δbr=29kg/mm2K—导线安全系数；选k=3.0δmax=＝＝9.7kg/mm25.2最低点弧垂距离计算:SA=＋＋SB=＋－式中:δ0—最低悬点导线应力；(kg/mm2)选用最低悬点最大使用应力δ0＝δmax＝9.7kg/mm2-22- g—与δ0条件相应的比载；(kg/m-mm2)g查表为5.654×10-3kg/m-mm2t—两杆间跨距；（m）h—两杆间的高程差；（m）41号杆基～42号杆基（详见剖面图）由图可见：t455.1mh=25mSA＝＋＋＝＋＋＝＋＋＝30.18(m)SB＝＋－＝＋－＝＋－＝5.18(m)5.3悬点应力计算:（见1-11-2图）δA＝＋＋δB＝＋＋对41号杆基～42号杆基计算δA＝＋＋-22- ＝＝＝δB＝＝＝＝对δA计算安全系数K:根据上述计算所得安全系数符合要求。-22- 第六章电杆的受力分析计算在下面的分析计算中只对全部杆位中受力最大的，受力最为复杂的42号电杆进行力学分析，其它的电杆力学分析较为简单，这里不在分析计算。42号杆在山顶，拉线的设置考虑抗风性能杆型，选用H耐张杆，杆型图及拉线设置见附图6．142号杆的受力分析图（设定一种风向情况时）图中：T1T2T3T1‘T2‘T3’为各导线张力；F1F2F3F1‘F2‘F3’为各导线、杆塔风压载荷；W1W2W3W1‘W2’W3‘为各导线垂直载荷；Q1Q2Q1‘Q2‘为各拉线张力。6.242号杆的受力计算-22- 6.2.1导线张力计算：T1=T2=T3=δA·AC式中：AC—导线的计算面积。120mm2导线AC=138.33mm2代入式中:T1=T2=T3=δB·AC=9.73×138.33≈1346(kg)对T1‘T2‘T3’的计算:δA’按以下公式计算:δA＝＝＝＝T1‘T2‘T3’＝10×138.33＝1380(kg)6.2.2导线的风压计算:F1＝F2＝F3＝g4Ac·t式中:g4—每根电杆的风压比载g4＝4.738×10-3(kg/m-mm2)代入式中:＝＝＝g4Ac·t＝F1＝F2＝F3＝31.4×0.84＝26.4(kg)-22- ＝4.738×10-3×138.33×455.1=298.3(kg)6.2.3杆身的风压载荷:式中:K－风载体系数；K=0.6h—电杆地面高度；h=12mV—风速；取最大风速V=25m/sD—电杆平均直径D=190mm6.2.4导线的垂直荷载式中:g—导线自重加覆冰的比载；g＝5.622×10-3(kg/m-mm2)tv—垂直挡距；（1）tV=L×1.5=455.1×1.5=682.85m（2）tV=L×1.5=47.93×1.5=71.9m代入式中:-22- =5.622×10-3×138.33×682.85=531.04(kg)W1‘=W2’=W3‘=5.622×10-3×138.33×71.9=55.9(kg)6.3拉线张力计算:42号杆的拉线有四根，分别为1#～4#各张力分别是Q1Q2Q1‘Q2‘（见示意图）。1#、2#拉线与电杆成450角，与垂直平面为600角；3#、4#拉线与电杆成450角，与垂直平面为750角。1#、2#拉线张力计算：Q1=Q2==3÷2×2653.9÷0.866×0.7071=3980.85÷0.61=6526(kg)3#、4#拉线张力的计算:Q3=Q4==3980.85÷0.966×0.7071=3980.85÷0.68=5854（kg）经上述计算,拉线选用1×19钢绞线,公称抗拉力强度为110kg/mm2，破断抗力总和不小于6560kg。从上述计算各拉线结果，均小于6560kg，符合要求。-22- 第七章绝缘配套接地防雷及其它7.1导线型号及截面：7.1.1导线选用LGJ—120mm2钢芯铝绞线。7.1.2导线安全系数：37.1.3导线机械强度:瞬时破坏应力29kg/mm2；允许应力9.67kg/mm2。7．2档距：设计中，不同等档距均满足在100米～1000米范围，此外，还考虑了横担机械强度。7.3导线排列及线间距离：本线路中单杆导线采用三角排列，导线水平距离为2米，横担距杆顶为1.5米，线间距离为2.2米。双杆导线采用水平排列，线间距离为3米。（详见附图）7．4杆型及电杆：本线路因地理条件的限制，地处高山丘陵，且跨越物较多，因此主要由双杆、单杆杆型组成，电杆采用10米、12米、15米、18米环形钢筋混凝土电杆（详见附图）7．5横担及金具：-22- 本设计线路金具均采用国家电力定型金具，横担采用角钢铁横担。导线垂悬线夹和耐张线夹分别采用XGU-4和NLD-4型，导线在挡距中采用爆压方式进行联结，耐张杆的跳线用JB-4型并钩线夹进行联接。7．6绝缘子根据山西省污秽等级图提供以及本线路位于山区等现状，本设计按Ⅲ级污秽区设计，经实地测量计算线路所经地段海拔高度均在1000米以下，根据技术要求，绝缘子串片数、导线对杆塔最小空气间隙均需满足运行电压、操作电压及大气过电压的要求。7．6．1小跨距直线杆及小转角杆采用P-15T针式绝缘子。7．6．2承力杆（耐张、转角、跳线、终端）均采用每串2片XWP2-7型悬垂绝缘子。7．7拉线：7．7．1通过最大受力杆型计算，线路中拉线方式的选用均根据不同杆型的受力选用了不同方式的拉线，分别有V形、普通、水平拉线。7．7．2拉线材料全部采用1×19-35mm2镀锌钢绞线。拉线的公称抗拉强度在第六章中已验算，不再重复述说。7．7．3拉线底把一类采用φ16×1900mm拉线棒，并带有UT型线夹调整拉线松紧，拉线盘采用钢筋预制混凝土构件。7．7．4-22- 根据有关设计技术规程、规范的规定，跨越电力电网杆型使用的拉线均采用带拉紧绝缘子的拉线。7．8基础：底盘、卡盘、拉线盘全部采用预制钢筋混凝土构件。7．9防震：大跨距的LGJ-120mm2导线全部安装防震锤，安装标准依据规定要求安装。（见附图十一）8．1防雷接地本线路位于山区，雷电多发地，且跨越电力网较多，因此每1Km电杆杆塔金具、跨越电力电网杆塔均需接地，进行防雷。电缆终端杆加装避雷器，接地体采用镀锌φ10圆钢，垂直埋深不小于0.8米,其接地电阻不大于10Ω,接地装置和杆塔间金具利用螺栓和连板进行连接，电缆终端杆在干燥季节时，接地电阻不大于10Ω。8．2交叉跨越本线路共穿越铁路1处，跨越汾河一处，跨越108国道一处，跨越35KV电网一处，跨越10KV农网5处，跨越低压线路2处，跨越光缆通信线路2处，跨越民房4处。8．3重要跨越挡导线不得有接头。-22-