伯方煤矿地面供电系统的研究与设计

李 鹏

（山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司，山西 高平 048400）

随着煤矿生产机械化、自动化水平不断提升，供电系统的管理难度也不断增大[1]。设备选型不当、保护设置不合理都有可能给设备和人员带来严重的安全隐患，甚至引发重大事故[2-3]。本文利用ASP动态网络编程和WEB数据库技术，严格遵循煤矿供电系统的设计原则，对伯方煤矿供电系统进行结构设计、负荷需求计算，同时对系统的硬件与软件部分进行设计，提升伯方煤矿供电的安全、稳定、信息化水平。

1 伯方煤矿供电系统概况与结构

伯方煤矿现有一座35 kV变电站，两回电源进线。一回电源线路引自高平东站110 kV变电站35 kV母线段，架空线型号LGJ-70 mm2，供电线路长15 km；另一回路电源线路引自马村东站110 kV变电站35 kV母线段，架空线型号为LGJ-120 mm2，供电线路长6 km。SZ9-10000 35 kV/6 kV型主变压器2台，一台运行，一台备用，两台主变压器均能满足井上、下全部负荷的用电。35 kV变电站设有6 kV配电室、0.693 kV配电室。35 kV变电站共安装6 kV高压开关柜KYN28-12型开关柜32面，0.693 kVGGD型低压配电柜27面。

地面柴油机房安装1台1600 kW型柴油机，作为备用电源，保障矿井保安负荷的应急供电。

从6 kV变电所的不同母线段引出两路架空线至风井配电室，线路型号为LGJ-70型钢芯铝绞线，供电距离分别为1.2 km，为主通风机供电，如图1。

图1 伯方煤矿一次供电系统图

2 供电系统设计

2.1 负荷统计

负荷统计计算是对伯方煤矿供电系统中变电站设备选型的主要依据，如电器设备的选型、继保设备的整定、供电参数的计算等，伯方煤矿采用需用系数法进行负荷统计。

伯方煤矿主斜井坡度25°，全长345 m。主斜井装备有1部DTL120/51.5/400S型带式输送机，带宽1200 mm，输送量515 t/h，带速2.5 m/s，电机型号YB2-4003-4，单台电机功率400 kW，电压6000 V，减速器型号M3PSF90，减速机速比30.989 6，有跑偏、烟雾、堆煤、温度、超温洒水、打滑、撕裂、急停等保护装置，胶带采用1200型矿用钢丝绳芯阻燃输送带。主斜井输送机有功负荷：Pc1=kaPn=800×0.82=656 kW，主斜井输 送 机 无 功 负 荷：Qc1=Pc1tanθ=656×0.62=406.72 kvar，主斜井输送机有功负荷视在负荷：

Sc1=Pc1÷cosθ=656÷0.85=771.76 kVA。

副斜井提升系统为矿井辅助提升系统，担负矿井物料、设备的提升任务，提升方式为斜井单绳缠绕式矿井提升绞车。副斜井安装一台JK-2×1.5/31.5型矿用提升机，滚筒直径2000 mm，宽1500 mm，最大静张力60 kN；配YR355M3-8电动机，额定电压380 V；最大提升速度2.45 m/s，钢丝绳采用26.0 NAT 6×19S+FC-1670 ZS；选用TE161S型液压站，可实现二级制动。副井绞车有功负荷：Pc2=kaPn=380×0.81=307.8 kW，副井绞车无功负荷：Qc2=Pc2tanθ=307.8×0.75=230.85 kvar，副井绞车视在负荷：Sc2=Pc2÷cosθ=307.8÷0.8=370.5 kVA。

地面设压风机房，向井下各地点供风。压风房内安装3台螺杆压缩机，两台型号为EAS300-2B型，电机型号为F2-315S-20670-B.35，额定功率110 kW；一台型号为EAS300-2J型，电机型号为F2-280M2-20760-B.35，额定功率110 kW；一台工作两台备用。压风房内安装Φ159钢管将压缩空气从主斜井送至井下，各用气地点采用Φ108和Φ76钢管。压风系统有功负荷：Pc3=kaPn=230×0.8=184 kW，压风系统无功负荷：Qc3=Pc3tanθ=184×0.88=161.92 kvar，压风系统视在负荷：Sc3=Pc3÷cosθ=184÷0.75=245.33 kVA。

此外，伯方煤矿主井有功负荷：Pc4=kaPn=385×0.81=311.85 kW，主井无功负荷：Qc4=Pc4tanθ=311.85×0.62=193.35 kvar，主井视在负荷：Sc4=Pc4÷cosθ=311.85÷0.85=366.88 kVA。

煤矿其余负荷不做详细计算，将总负荷统计如下：

2.2 主变压器的选择

主变压器损失为主变压器应输出的电力负荷，这里可按无功补偿后6 kV母线计算负荷，其主变压器损失负荷近似为：

35 kV变电所总负荷即为：

主变压器容量选型结合未来伯方煤矿十年的负荷发展，同时考虑煤矿负荷的特殊性，要求一台主变压器停运时，另一台备用主变压器可以承担一二级负荷供电，故每台变压器容量为：

结合伯方煤矿的发展情况，选用两台S9-8000/35型电力变压器作为主变压器。S9-8000/35型变压器技术参数见表1。

表1 S9-8000/35型变压器技术参数表

伯方煤矿内建设35 kV/6 kV变电站一座，站内安装2台S9-8000/35 kVA主变压器，采用6 kV双回路供给主通风机房和井下中央变电所。中央变电所采用2趟MYJV22-3×240型交联聚氯乙烯高压动力电缆，长度1200 m×2，供给石门变电所。

3 供电系统软件开发配置设计

在系统开发中主要利用ASP动态网络编程和WEB数据库两大核心技术，通过这两项技术将供电所需计算、设备选型、日常运行中的数据进行在线统计分析并集成为一体，为地面总控制中心技术人员监测、调度、维护提供高效、便捷的信息化支撑。

（1）系统运行环境

IIS是目前微软公司开发的执行效率最高的WEB类服务器之一，因它具有Windows系统良好的集成性和兼容性，同时IIS服务器可以支持HTTP、SMTP，从而为系统的使用与开发提供快速便捷的方式，所以本系统是在IIS6.5服务器基础上构建所需WEB运行环境。

（2）开发工具

本系统对WEB程序的开发主要利用ASP技术，利用该技术可以跨平台限制进行编译。编译语言采用VBScript和JavaScript进行程序编程，数据库采用Access2003数据库管理软件进行，从而可以将系统宏、窗体、模块、报表等内容集中于数据库中。

（3）软件系统结构

整个系统的软件设计工作要将全部的电器设备的供电管理安全、可靠、最优化完成，如图2所示，软件系统分别由统计管理子系统、电器设备符号子系统、绘图子系统、供电设计子系统、电器设备参数管理子系统五大部分组成。

图2 软件系统结构图

其中核心部分供电设计子系统，主要完成变压器容量计算、短路电流计算、变压器电压损耗计算、设备用电管理与校验、继电保护整定等功能，通过主系统对数据库的调用，使得供电系统实现煤矿供电系统的各项业务。

4 结论

论文首先对伯方煤矿供电系统的设计原则与方法进行说明，提出本系统供电系统的结构，对伯方煤矿所需用电负荷需求进行计算汇总，根据负荷需求本文重点对主变压器进行选型论证，同时利用ASP动态网络编程和WEB数据库技术对供电系统软件上位机进行设计与编译，极大优化供电系统的计算效率。通过对伯方煤矿供电管理系统进行测试与实践，实现了伯方煤矿供电系统机电管理机构的健全以及数字化供电方式的极大提升，对伯方煤矿供电效率的提升具有重要意义。