伯方煤礦地面供電系統的研究與設計

李 鵬

（山西蘭花科技創業股份有限公司伯方煤礦分公司，山西 高平 048400）

隨著煤礦生產機械化、自動化水平不斷提升，供電系統的管理難度也不斷增大[1]。設備選型不當、保護設置不合理都有可能給設備和人員帶來嚴重的安全隱患，甚至引發重大事故[2-3]。本文利用ASP動態網絡編程和WEB數據庫技術，嚴格遵循煤礦供電系統的設計原則，對伯方煤礦供電系統進行結構設計、負荷需求計算，同時對系統的硬件與軟件部分進行設計，提升伯方煤礦供電的安全、穩定、信息化水平。

1 伯方煤礦供電系統概況與結構

伯方煤礦現有一座35 kV變電站，兩回電源進線。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、下全部負荷的用電。35 kV變電站設有6 kV配電室、0.693 kV配電室。35 kV變電站共安裝6 kV高壓開關柜KYN28-12型開關柜32面，0.693 kVGGD型低壓配電柜27面。

地面柴油機房安裝1臺1600 kW型柴油機，作為備用電源，保障礦井保安負荷的應急供電。

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

圖1 伯方煤礦一次供電系統圖

2 供電系統設計

2.1 負荷統計

負荷統計計算是對伯方煤礦供電系統中變電站設備選型的主要依據，如電器設備的選型、繼保設備的整定、供電參數的計算等，伯方煤礦采用需用系數法進行負荷統計。

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，帶寬1200 mm，輸送量515 t/h，帶速2.5 m/s，電機型號YB2-4003-4，單臺電機功率400 kW，電壓6000 V，減速器型號M3PSF90，減速機速比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。主斜井輸送機有功負荷：Pc1=kaPn=800×0.82=656 kW，主斜井輸 送 機 無 功 負 荷：Qc1=Pc1tanθ=656×0.62=406.72 kvar，主斜井輸送機有功負荷視在負荷：

Sc1=Pc1÷cosθ=656÷0.85=771.76 kVA。

副斜井提升系統為礦井輔助提升系統，擔負礦井物料、設備的提升任務，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，滾筒直徑2000 mm，寬1500 mm，最大靜張力60 kN；配YR355M3-8電動機，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，可實現二級制動。副井絞車有功負荷：Pc2=kaPn=380×0.81=307.8 kW，副井絞車無功負荷：Qc2=Pc2tanθ=307.8×0.75=230.85 kvar，副井絞車視在負荷：Sc2=Pc2÷cosθ=307.8÷0.8=370.5 kVA。

地面設壓風機房，向井下各地點供風。壓風房內安裝3臺螺桿壓縮機，兩臺型號為EAS300-2B型，電機型號為F2-315S-20670-B.35，額定功率110 kW；一臺型號為EAS300-2J型，電機型號為F2-280M2-20760-B.35，額定功率110 kW；一臺工作兩臺備用。壓風房內安裝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。壓風系統有功負荷：Pc3=kaPn=230×0.8=184 kW，壓風系統無功負荷：Qc3=Pc3tanθ=184×0.88=161.92 kvar，壓風系統視在負荷：Sc3=Pc3÷cosθ=184÷0.75=245.33 kVA。

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

煤礦其余負荷不做詳細計算，將總負荷統計如下：

2.2 主變壓器的選擇

主變壓器損失為主變壓器應輸出的電力負荷，這里可按無功補償后6 kV母線計算負荷，其主變壓器損失負荷近似為：

35 kV變電所總負荷即為：

主變壓器容量選型結合未來伯方煤礦十年的負荷發展，同時考慮煤礦負荷的特殊性，要求一臺主變壓器停運時，另一臺備用主變壓器可以承擔一二級負荷供電，故每臺變壓器容量為：

結合伯方煤礦的發展情況，選用兩臺S9-8000/35型電力變壓器作為主變壓器。S9-8000/35型變壓器技術參數見表1。

表1 S9-8000/35型變壓器技術參數表

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

3 供電系統軟件開發配置設計

在系統開發中主要利用ASP動態網絡編程和WEB數據庫兩大核心技術，通過這兩項技術將供電所需計算、設備選型、日常運行中的數據進行在線統計分析并集成為一體，為地面總控制中心技術人員監測、調度、維護提供高效、便捷的信息化支撐。

（1）系統運行環境

IIS是目前微軟公司開發的執行效率最高的WEB類服務器之一，因它具有Windows系統良好的集成性和兼容性，同時IIS服務器可以支持HTTP、SMTP，從而為系統的使用與開發提供快速便捷的方式，所以本系統是在IIS6.5服務器基礎上構建所需WEB運行環境。

（2）開發工具

本系統對WEB程序的開發主要利用ASP技術，利用該技術可以跨平臺限制進行編譯。編譯語言采用VBScript和JavaScript進行程序編程，數據庫采用Access2003數據庫管理軟件進行，從而可以將系統宏、窗體、模塊、報表等內容集中于數據庫中。

（3）軟件系統結構

整個系統的軟件設計工作要將全部的電器設備的供電管理安全、可靠、最優化完成，如圖2所示，軟件系統分別由統計管理子系統、電器設備符號子系統、繪圖子系統、供電設計子系統、電器設備參數管理子系統五大部分組成。

圖2 軟件系統結構圖

其中核心部分供電設計子系統，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、設備用電管理與校驗、繼電保護整定等功能，通過主系統對數據庫的調用，使得供電系統實現煤礦供電系統的各項業務。

4 結論

論文首先對伯方煤礦供電系統的設計原則與方法進行說明，提出本系統供電系統的結構，對伯方煤礦所需用電負荷需求進行計算匯總，根據負荷需求本文重點對主變壓器進行選型論證，同時利用ASP動態網絡編程和WEB數據庫技術對供電系統軟件上位機進行設計與編譯，極大優化供電系統的計算效率。通過對伯方煤礦供電管理系統進行測試與實踐，實現了伯方煤礦供電系統機電管理機構的健全以及數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。