伯方煤礦地面供電系統(tǒng)的研究與設(shè)計

李 鵬

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司伯方煤礦分公司，山西 高平 048400）

隨著煤礦生產(chǎn)機(jī)械化、自動化水平不斷提升，供電系統(tǒng)的管理難度也不斷增大[1]。設(shè)備選型不當(dāng)、保護(hù)設(shè)置不合理都有可能給設(shè)備和人員帶來嚴(yán)重的安全隱患，甚至引發(fā)重大事故[2-3]。本文利用ASP動態(tài)網(wǎng)絡(luò)編程和WEB數(shù)據(jù)庫技術(shù)，嚴(yán)格遵循煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計原則，對伯方煤礦供電系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、負(fù)荷需求計算，同時對系統(tǒng)的硬件與軟件部分進(jìn)行設(shè)計，提升伯方煤礦供電的安全、穩(wěn)定、信息化水平。

1 伯方煤礦供電系統(tǒng)概況與結(jié)構(gòu)

伯方煤礦現(xiàn)有一座35 kV變電站，兩回電源進(jìn)線。一回電源線路引自高平東站110 kV變電站35 kV母線段，架空線型號LGJ-70 mm2，供電線路長15 km；另一回路電源線路引自馬村東站110 kV變電站35 kV母線段，架空線型號為LGJ-120 mm2，供電線路長6 km。SZ9-10000 35 kV/6 kV型主變壓器2臺，一臺運行，一臺備用，兩臺主變壓器均能滿足井上、下全部負(fù)荷的用電。35 kV變電站設(shè)有6 kV配電室、0.693 kV配電室。35 kV變電站共安裝6 kV高壓開關(guān)柜KYN28-12型開關(guān)柜32面，0.693 kVGGD型低壓配電柜27面。

地面柴油機(jī)房安裝1臺1600 kW型柴油機(jī)，作為備用電源，保障礦井保安負(fù)荷的應(yīng)急供電。

從6 kV變電所的不同母線段引出兩路架空線至風(fēng)井配電室，線路型號為LGJ-70型鋼芯鋁絞線，供電距離分別為1.2 km，為主通風(fēng)機(jī)供電，如圖1。

圖1 伯方煤礦一次供電系統(tǒng)圖

2 供電系統(tǒng)設(shè)計

2.1 負(fù)荷統(tǒng)計

負(fù)荷統(tǒng)計計算是對伯方煤礦供電系統(tǒng)中變電站設(shè)備選型的主要依據(jù)，如電器設(shè)備的選型、繼保設(shè)備的整定、供電參數(shù)的計算等，伯方煤礦采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計。

伯方煤礦主斜井坡度25°，全長345 m。主斜井裝備有1部DTL120/51.5/400S型帶式輸送機(jī)，帶寬1200 mm，輸送量515 t/h，帶速2.5 m/s，電機(jī)型號YB2-4003-4，單臺電機(jī)功率400 kW，電壓6000 V，減速器型號M3PSF90，減速機(jī)速比30.989 6，有跑偏、煙霧、堆煤、溫度、超溫灑水、打滑、撕裂、急停等保護(hù)裝置，膠帶采用1200型礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶。主斜井輸送機(jī)有功負(fù)荷：Pc1=kaPn=800×0.82=656 kW，主斜井輸 送 機(jī) 無 功 負(fù) 荷：Qc1=Pc1tanθ=656×0.62=406.72 kvar，主斜井輸送機(jī)有功負(fù)荷視在負(fù)荷：

Sc1=Pc1÷cosθ=656÷0.85=771.76 kVA。

副斜井提升系統(tǒng)為礦井輔助提升系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)礦井物料、設(shè)備的提升任務(wù)，提升方式為斜井單繩纏繞式礦井提升絞車。副斜井安裝一臺JK-2×1.5/31.5型礦用提升機(jī)，滾筒直徑2000 mm，寬1500 mm，最大靜張力60 kN；配YR355M3-8電動機(jī)，額定電壓380 V；最大提升速度2.45 m/s，鋼絲繩采用26.0 NAT 6×19S+FC-1670 ZS；選用TE161S型液壓站，可實現(xiàn)二級制動。副井絞車有功負(fù)荷：Pc2=kaPn=380×0.81=307.8 kW，副井絞車無功負(fù)荷：Qc2=Pc2tanθ=307.8×0.75=230.85 kvar，副井絞車視在負(fù)荷：Sc2=Pc2÷cosθ=307.8÷0.8=370.5 kVA。

地面設(shè)壓風(fēng)機(jī)房，向井下各地點供風(fēng)。壓風(fēng)房內(nèi)安裝3臺螺桿壓縮機(jī)，兩臺型號為EAS300-2B型，電機(jī)型號為F2-315S-20670-B.35，額定功率110 kW；一臺型號為EAS300-2J型，電機(jī)型號為F2-280M2-20760-B.35，額定功率110 kW；一臺工作兩臺備用。壓風(fēng)房內(nèi)安裝Φ159鋼管將壓縮空氣從主斜井送至井下，各用氣地點采用Φ108和Φ76鋼管。壓風(fēng)系統(tǒng)有功負(fù)荷：Pc3=kaPn=230×0.8=184 kW，壓風(fēng)系統(tǒng)無功負(fù)荷：Qc3=Pc3tanθ=184×0.88=161.92 kvar，壓風(fēng)系統(tǒng)視在負(fù)荷：Sc3=Pc3÷cosθ=184÷0.75=245.33 kVA。

此外，伯方煤礦主井有功負(fù)荷：Pc4=kaPn=385×0.81=311.85 kW，主井無功負(fù)荷：Qc4=Pc4tanθ=311.85×0.62=193.35 kvar，主井視在負(fù)荷：Sc4=Pc4÷cosθ=311.85÷0.85=366.88 kVA。

煤礦其余負(fù)荷不做詳細(xì)計算，將總負(fù)荷統(tǒng)計如下：

2.2 主變壓器的選擇

主變壓器損失為主變壓器應(yīng)輸出的電力負(fù)荷，這里可按無功補(bǔ)償后6 kV母線計算負(fù)荷，其主變壓器損失負(fù)荷近似為：

35 kV變電所總負(fù)荷即為：

主變壓器容量選型結(jié)合未來伯方煤礦十年的負(fù)荷發(fā)展，同時考慮煤礦負(fù)荷的特殊性，要求一臺主變壓器停運時，另一臺備用主變壓器可以承擔(dān)一二級負(fù)荷供電，故每臺變壓器容量為：

結(jié)合伯方煤礦的發(fā)展情況，選用兩臺S9-8000/35型電力變壓器作為主變壓器。S9-8000/35型變壓器技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 S9-8000/35型變壓器技術(shù)參數(shù)表

伯方煤礦內(nèi)建設(shè)35 kV/6 kV變電站一座，站內(nèi)安裝2臺S9-8000/35 kVA主變壓器，采用6 kV雙回路供給主通風(fēng)機(jī)房和井下中央變電所。中央變電所采用2趟MYJV22-3×240型交聯(lián)聚氯乙烯高壓動力電纜，長度1200 m×2，供給石門變電所。

3 供電系統(tǒng)軟件開發(fā)配置設(shè)計

在系統(tǒng)開發(fā)中主要利用ASP動態(tài)網(wǎng)絡(luò)編程和WEB數(shù)據(jù)庫兩大核心技術(shù)，通過這兩項技術(shù)將供電所需計算、設(shè)備選型、日常運行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線統(tǒng)計分析并集成為一體，為地面總控制中心技術(shù)人員監(jiān)測、調(diào)度、維護(hù)提供高效、便捷的信息化支撐。

（1）系統(tǒng)運行環(huán)境

IIS是目前微軟公司開發(fā)的執(zhí)行效率最高的WEB類服務(wù)器之一，因它具有Windows系統(tǒng)良好的集成性和兼容性，同時IIS服務(wù)器可以支持HTTP、SMTP，從而為系統(tǒng)的使用與開發(fā)提供快速便捷的方式，所以本系統(tǒng)是在IIS6.5服務(wù)器基礎(chǔ)上構(gòu)建所需WEB運行環(huán)境。

（2）開發(fā)工具

本系統(tǒng)對WEB程序的開發(fā)主要利用ASP技術(shù)，利用該技術(shù)可以跨平臺限制進(jìn)行編譯。編譯語言采用VBScript和JavaScript進(jìn)行程序編程，數(shù)據(jù)庫采用Access2003數(shù)據(jù)庫管理軟件進(jìn)行，從而可以將系統(tǒng)宏、窗體、模塊、報表等內(nèi)容集中于數(shù)據(jù)庫中。

（3）軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計工作要將全部的電器設(shè)備的供電管理安全、可靠、最優(yōu)化完成，如圖2所示，軟件系統(tǒng)分別由統(tǒng)計管理子系統(tǒng)、電器設(shè)備符號子系統(tǒng)、繪圖子系統(tǒng)、供電設(shè)計子系統(tǒng)、電器設(shè)備參數(shù)管理子系統(tǒng)五大部分組成。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中核心部分供電設(shè)計子系統(tǒng)，主要完成變壓器容量計算、短路電流計算、變壓器電壓損耗計算、設(shè)備用電管理與校驗、繼電保護(hù)整定等功能，通過主系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，使得供電系統(tǒng)實現(xiàn)煤礦供電系統(tǒng)的各項業(yè)務(wù)。

4 結(jié)論

論文首先對伯方煤礦供電系統(tǒng)的設(shè)計原則與方法進(jìn)行說明，提出本系統(tǒng)供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對伯方煤礦所需用電負(fù)荷需求進(jìn)行計算匯總，根據(jù)負(fù)荷需求本文重點對主變壓器進(jìn)行選型論證，同時利用ASP動態(tài)網(wǎng)絡(luò)編程和WEB數(shù)據(jù)庫技術(shù)對供電系統(tǒng)軟件上位機(jī)進(jìn)行設(shè)計與編譯，極大優(yōu)化供電系統(tǒng)的計算效率。通過對伯方煤礦供電管理系統(tǒng)進(jìn)行測試與實踐，實現(xiàn)了伯方煤礦供電系統(tǒng)機(jī)電管理機(jī)構(gòu)的健全以及數(shù)字化供電方式的極大提升，對伯方煤礦供電效率的提升具有重要意義。