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综采供电计算机辅助设计系统 谭劲光 于慕松 中国矿业大学北京研究生部北京100083 TD611. 4 摘要 文章简要介绍了综采供电计算机辅助设计系统的开发工具和主要功能。 主题词 煤矿 综采 供电 设计 计算机应用 Computer2A ided Design System for Pow er Supply in FullyM echanisedM ining Tan Jinguang Yu M usong Beijing Graduate School,CUM TBeijing 100083 Abstract The paper briefly introduces the developing facility andmain functionsof computer2aided design system for pow er supply in fully mechanised m ining. Key words coalm ine fully mechanised m ining pow er supply design compu2 ter application 资25. 8万元; b. 串补电容方案调压效果好,线路电 压损失率由14降为3. 78; c. 串补电容方案在运营维护费和节电 效果方面都优于10kV运行方案。 5 结论 通过理论计算,对实例的技术经济分 析和参阅其他单位在10kV供电线路上采 用串联电容补偿技术调压运行的经验,都 表明采用串联电容补偿技术,解决6 10 kV供电线路调压问题,不但技术合理,而 且有在经济上也较其他方案投资少、 安装 维护量小和运行费用低等优点。 尽管在6 10kV线路中投用串联补偿电容运行 时,可能出现铁磁谐振和电动机自励磁现 象,但是解决的措施也很多。 可采用先短接 电容器,投入部分负荷并运行稳定后再投 入电容器或在电动机定子回路中串接电阻 等方法,就能消除铁磁谐振和电机自励磁 现象。 总之,在已投入运行的6 10kV供 电线路中,以改善用户端电压质量、 提高线 路输电容量为目的,采用串联电容补偿技 术是经济可行的有效措施。 参考文献 1 浙江省电力中心试验所.串联电容补偿装置在 电力系统中的应用.水力电力出版社, 1977年2 邹贻文,胡振华.串联电容补偿技术在煤矿长距离 供电线路上的应用.煤矿设计. 1990, 11 15 3 陕西省太白金矿.电容补偿装置设计.电气工 程标准规范综合应用手册,下.中国建筑工业 出版社. 1995, 1445～1452 收稿时间 19962092 23 作者简介 刘殿勤, 55岁, 1964年毕业于阜新矿业学院机电系。 现任黑龙江省地方煤炭工业集团总公司机电总工程 师。 多年从事机电技术管理和煤矿输变电工程、 坑口电 站等工程设计工作。 14综采供电计算机辅助设计系统ı谭劲光 于慕松 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 近10年来,世界综采技术与装备发展 很快,高产高效综采工作面平均日产万吨 以上,并向一矿一面发展。 现在综采工作面 生产水平,大约每5～10年翻一番,平均日 产3～4万吨的综采工作面和一矿一面,年 产600～800万吨的高产高效矿井有可能在 21世纪到来之前诞生。 电力是综合机械化采煤的动力,首先 应保证供电的安全与可靠,并做到在经济 和技术方面合理以满足综采生产的需要。 所以,综采供电系统必须经过科学、 慎密地 设计计算。 采区移动性大,变化也很大,综 采设备必须经常进行调整,每次调整都必 须对供电系统重新进行设计。 由于设计繁 杂,工作量很大,许多煤矿仅凭技术人员进 行估算,这样既不安全可靠,又不经济,因 而应用计算机进行辅助设计是必不可少 的。 用计算机进行辅助设计还可以保证设 计的准确性和标准化,是进行综采供电系 统设计的一大进步。 当前,一些综采供电计算机辅助设计 系统标准不统一,应用面不广,缺少高产高 效综采工作面内容,为此,我们研制了 综 采供电计算机辅助设计系统 。 1 系统涉及的内容 综采供电系统计算机辅助设计的数学 模型采用煤炭工业出版社即将出版的 综 采技术手册,系统可以进行660V、1140V、 3300V供电系统的设计,可以满足普通综 采工作面和高产高效综采工作面的要求。 涉及的内容主要有 综采工作面的负荷统计; 高压电缆截面校验; 按长时负荷电流与机械强度要求初选 低压电缆截面; 按允许电压损失校验低压电缆截面; 低压电网短路电流计算; 热稳定和分断能力校验; 过电流保护装置整定; 绘制综采工作面供电系统图。 2 系统的开发工具及用户界面 2. 1 综采供电系统辅助设计的开发工具 使用BORLAND C 2. 0版本 BORLAND C 是支持面向对象程 序设计的新型通用程序设计语言,适合于 编制各种系统软件和应用软件。 面向对象 的程序设计是计算机程序设计的崭新模 式,它提供了一种与结构化程序设计完全 不同的计算机程序设计,是思考和研究的 新方法,使计算机解决问题的方法更接近 于人类活动本身。 从应用的角度看,它可以 充分发挥硬件的潜力,在降低开发成本的 同时,提供强有力的软件开发工具。 BORLAND C 与TURBO C高度 兼容,并提供C 编程的全部功能,具有 一定程度的功能扩展,可以使用语言和混 合内存模型编程以充分发挥PC机的潜 力。 2. 2 用户界面 该系统具有良好的用户界面,具有容 错功能,运行速度快,全部彩显使用汉字, 原始数据输入完毕后,界面将询问用户是 否需要修改。 一旦修改结束,自动列出数据 清单。 一次咨询完成后,系统除打印各种数 据清单,还将绘出供电系统图。 3 综采供电系统计算机辅助设计的主要功能 综采供电计算机辅助设计系统 的结 构主要按照 综采技术手册 中对综采供电 系统的设计步骤来进行设计的。 要使用本 软件必须首先准备好综采工作面的各种设 备参数,并画出系统简图,定出各条电缆的 长度。 本系统按顺序执行。 程序主要结构如 图1所示。 3. 1 用户要输入综采工作面各种设备的 参数,包括设备型号、 电机台数、 电机型号、 单台电机额定功率、 额定电压、 单台电机额 定电流、 额定功率因数、 起动功率因数、 堵 24煤矿自动化1997年第1期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1 转电流。 然后列表打出全部数据,要对其中 个别数据进行修改,还可单独进行。 修改结 束后,计算机自动进行功率总结,统计出所 有设备的功率总和以备使用者查验。 3. 2 用户可以综合考虑移动变电站容量 与各综采设备的容量及管理方便等因素将 负荷分组。 然后计算机自动进行功率小结, 由使用者根据移动变电站容量和输出电压 等级选择合适的移动变电站型号本软件 数据库中有多种移动变电站型号和所需参 数。 软件具有容错功能,参数可以多次修 改,如漏挂设备、 一台移动变电站下所带设 备额定电压不同或所选移动变电站容量不 够,计算机都将给予提示,要求使用者重新 选择,以免出错。 3. 3 输入电缆长度。 用户应根据综采工作 面的实际情况,合理布置每台设备,定出电 缆长度,为电缆校验和开关整定准备原始 数据。 3. 4 高压电缆校验。 由于现有综采工作面 普遍采用U YPJ- 6000- 3335 3 163 js和U YPJ- 6000- 33 50 3 163 js两种型号的矿用6kV铜芯、 橡胶套、 双屏 蔽层电缆,所以系统主要对这两种型号的 电缆的各项技术参数进行如下校验 a. 按长时允许负荷电流校验。 根据此 两种电缆的技术参数, 35mm 2的电缆长时 允许负荷电流为138A , 50mm 2的电缆长时 允许负荷电流为170A。 首先根据系统情况 算出每台移动变电站的长时负荷电流,然 后据此选择高压电缆。 如一条电缆不能满 足要求,将选用两条电缆并联供电。 为互换 和维修方便考虑,并联的两条电缆将采用 同一型号。 b. 热稳定性校验。 先根据系统图算出 每条高压电缆的三相稳态短路电流,据此 求得高压电缆所需的最小截面,与步骤a 所选择的电缆截面相比较,不合格时加大 电缆截面以满足要求。 c. 按经济电流密度校验。 根据系统图, 算出经济电流密度要求的最小截面,然后 与所选电缆截面进行比较。 如不符合要求 请使用者综合考虑经济情况是否要加大电 缆截面。 以上三种校验不需人工参与除按经 济电流密度校验不合格时需使用者选择是 否加大电缆截面外 , 均由系统自动完成, 并打印出结果。 3. 5 低压电缆校验。 根据 综采技术手 册,首先按长时负荷电流和机械强度初选 低压电缆截面,低压电缆截面有16、25、35、 70、90mm 2等规格。 初选后系统对每根电缆 进行如下校验 a. 在正常供电情况下校验电压损失 正常运行时,电动机端电压应不低于 额定电压的7～10。 综采工作面设备一 34综采供电计算机辅助设计系统ı谭劲光 于慕松 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 般属于间歇性负荷,可以允许正常运行电 压损失不超过额定电压的10。 当校验电 压损失超过10时,系统将自动逐级加大 电缆截面直至满足校验要求,如加大截面 至90mm 2时仍不能通过, 系统将请使用者 重新安排综采工作面设备,缩短电缆长度, 减小电缆电压损失以通过校验。 b. 校验电动机起动时的电压损失 综采设备电动机起动时的电压水平或 者起动时的电网损失是电动机能否顺利起 动的关键,是采区电网计算首先要考虑的 问题。 有时正常运行时的电压损失不超过 允许值,而起动电压超过允许值,所以本软 件采用较准确的方法校验。 即计算实际起 动电流在回路阻抗上产生的电压损失进行 校验。 为保证电动机能顺利起动,同时保证 已起动的并联电动机不掉闸,电动机起动 时其端电压不应低于额定电压的75。 在 不能通过起动校验的情况下,系统首先逐 级加大电缆截面,加仍达不到要求,将要求 使用者重新安排综采工作面设备,缩短供 电距离直至满足起动要求。 c. 热稳定性校验 按上述方法选择的电缆截面,一般都 能满足热稳定性要求,只有个别较细的电 缆有时通不过校验,因此必需进行校验。 系 统首先根据供电情况求出满足热稳定性要 求的最小电缆截面,要求每根电缆的截面 大于此值,不足的加大电缆截面至满足要 求。 3. 6 各种开关的整定。 首先根据额定电流 和额定电压选择各种开关,包括中央变电 站的高压开关,移动变电站一次侧和二次 侧的开关以及每台设备所带的控制、 保护 开关。 然后对各开关进行分断能力校验、 过 载及过负荷整定、 灵敏度系数校验。 最后,打印各种结果,绘制系统图。 4 结语 本辅助设计系统研制完成后,进行了 多次测试,完全符合要求。 对各种综采工作 面进行了试算,结果正确。 该系统即将制成 商品化软件,具有很好的通用性,它将和 综采决策专家系统 一起构成一个完整的 系统,为教学和科研、 设计提供帮助。 收稿时间 19962012 08 作者简介 谭劲光, 1970年生, 1996年毕业于中国矿业大学北 京研究生部自动化专业,工学硕士。 现在上海宝钢集 团公司工作,主要从事仪器仪表及自动控制方面的工 作。 通信声光信号装置填补国内空白 淮南矿业学院和兖州矿业集团公司 讯光电器厂共同研制的DX21通信声光信 号装置,填补了我国的一项空白,属于国内 首创, 1996年6月已由煤炭部科教司主持会 议通过了专家技术鉴定。 此项成果在不改变煤矿现有信号装置 电铃、 组合电铃电源、 安装和接线方式的 情况下,集信号、 发光显示、 多方通话功能 为一体,发光显示清楚、 寿命长、 通话声音 宏亮、 清晰,静态无噪声,信号和通话功能 互不影响。 隔爆腔设计为直接引入,省去了 独立的隔爆接线腔,简化了结构,减轻了隔 爆外壳重量和机械加工量。 利用信号电源 线作为通话载波信号的传输线,节省了通 讯电缆,特别是对于没有通信设备的小矿 和在建中的矿井具有较高的实用价值。 李剑锋 44煤矿自动化1997年第1期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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