杜兒坪礦坑口開閉所的改造

付金英

(西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司 杜兒坪礦，山西　太原　030022)

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

杜兒坪礦坑口開閉所的改造

付金英

(西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司 杜兒坪礦，山西太原030022)

摘要論述了原杜兒坪礦坑口開閉所設(shè)備老化嚴(yán)重，設(shè)備的安全性能較差，故障頻發(fā)。為保證開閉所的安全運(yùn)行，需要對(duì)其進(jìn)行搬遷改建，并提出了坑口開閉所改造方案。通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型，新坑口開閉所內(nèi)全部采用礦用先進(jìn)設(shè)備，尤其是開關(guān)柜智能操控裝置和視屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)的引進(jìn)為礦井的安全供電及操作人員的安全提供了可靠保障。

關(guān)鍵詞遷建；供電；開關(guān)；綜合自動(dòng)化

西山煤電集團(tuán)公司杜兒坪礦坑口開閉所始建于1984年，擔(dān)負(fù)著工業(yè)廣場、井下前區(qū)變電所和北三一斜坡的供電重任，所用設(shè)備均已屬于報(bào)廢在用，只有一條人行通道通往開閉所，若需更換大型設(shè)備或發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，沒有運(yùn)輸?shù)缆泛拖劳ǖ?。開閉所內(nèi)設(shè)備老化嚴(yán)重，許多配件廠家不再生產(chǎn)，設(shè)備的安全性能較差，開關(guān)的載流量小，故障頻發(fā)。為了保證開閉所的安全運(yùn)行和供電的可靠性，需對(duì)其進(jìn)行遷建、改造。

1坑口開閉所改造方案

拆除舊煤庫開閉所和已經(jīng)淘汰的設(shè)備6 kV高壓開關(guān)柜10臺(tái)，以及架空導(dǎo)線980 m和電纜380 m.在主絞車房與壓風(fēng)機(jī)房之間建一座新坑口開閉所。

開閉所室內(nèi)電氣部分全部采用礦用先進(jìn)設(shè)備，主要設(shè)計(jì)安裝：6 kV高壓開關(guān)柜32臺(tái)；MSVC高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置(2 000 kVar)2套；直流系統(tǒng)(100 AH)2套，充電屏采用雙充雙電池，能自動(dòng)投切且互為備用，保護(hù)屏及公共屏4面， 小電流接地選線屏1面(其中包括16路小電流接地選線裝置2套)，微機(jī)五防系統(tǒng)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，視頻監(jiān)視系統(tǒng)，無線測(cè)溫系統(tǒng)等。

開閉所室外電氣部分。進(jìn)線：從坑口一、二回路4#桿至新建開閉所新架兩回架空導(dǎo)線LGJ-3×185共600 m、增設(shè)2座25 m鐵塔。出線電纜采用電纜橋架敷設(shè)至壓風(fēng)機(jī)房后北山上，局部鋼絞線吊掛，然后架空與原線路對(duì)接，增加：d300 mm×12 m高等徑砼電桿18基，電纜橋架XQJ-1-20-6，2×200 m,桁架20榀(L=11 m)，高壓電纜YJV22-10 kV，3×120，13根，共2 800 m ，高壓電纜YJV22-10 kV，3×70，4根，共600 m.

2設(shè)備的選型及要求

設(shè)備選型主要依據(jù)無人值守要求進(jìn)行配置，開關(guān)必須能進(jìn)行傳統(tǒng)上的遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控外，還需要有遙視功能，遠(yuǎn)方操作人員能直觀看到所操作的設(shè)備狀態(tài)，再加之具備開關(guān)小車的電動(dòng)遙控，這樣才能達(dá)到真正無人值守。

2.1　6 kV開關(guān)柜

原有開關(guān)體積大，并且采用的是油開關(guān)，維護(hù)量大且維護(hù)困難，對(duì)維護(hù)人員的要求特別高，故障率高，經(jīng)常會(huì)造成礦井無計(jì)劃停電事故的發(fā)生。本次設(shè)備選型要求為：開關(guān)和小車能實(shí)現(xiàn)遙控和檢測(cè)，開關(guān)柜具有可靠的“五防”和聯(lián)鎖功能。電纜室門與接地刀閘采取機(jī)械閉鎖方式，并有緊急解鎖裝置。進(jìn)、出線柜裝有能反映進(jìn)、出線側(cè)有無電壓、并具有自檢功能的帶電顯示裝置，當(dāng)出線側(cè)帶電時(shí)，應(yīng)閉鎖操作接地刀閘。開關(guān)柜電氣閉鎖應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電源回路，故選用上海人民電氣有限公司生產(chǎn)的KYN28A-12金屬鎧裝中置式開關(guān)設(shè)備32臺(tái)，滿足了開關(guān)柜“五防”和聯(lián)鎖要求。手車上加裝電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)斷路器手車在開關(guān)內(nèi)試驗(yàn)/隔離位置與工作位置間的電動(dòng)移進(jìn)和移出，并與變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配合，還可實(shí)現(xiàn)在后臺(tái)機(jī)上對(duì)手車進(jìn)行遙控操作。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)電氣與機(jī)械雙重聯(lián)鎖功能，當(dāng)不需要電動(dòng)操作時(shí)，可切換為手動(dòng)操作方式。

2.2　無功補(bǔ)償裝置

舊開閉所未設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，系統(tǒng)功率因數(shù)很低，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，而且對(duì)設(shè)備損傷較大，所以，在本次改造中，主要配備兩套高壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，該高壓無功補(bǔ)償裝置在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮5次、7次濾波支路。濾波器的分組要進(jìn)行詳解計(jì)算，既滿足濾除諧波的要求，也要滿足無功補(bǔ)償?shù)囊?，同時(shí)還要防止在某一整數(shù)次頻率下由于濾波器與系統(tǒng)阻抗發(fā)生并聯(lián)諧振而產(chǎn)生的諧波電流放大。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮兩段母線合環(huán)運(yùn)行時(shí)的兼容問題。高壓無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，應(yīng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)6 kV系統(tǒng)濾除諧波、平衡三相電壓、無功補(bǔ)償、提高供電質(zhì)量四項(xiàng)功能。該裝置的濾波水平要達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)償后的功率因數(shù)要保證在0.95以上。故選擇型號(hào)ZVWT-Ⅲ,它由BXST-2000/6.3型磁控可調(diào)并聯(lián)電抗器，容量 2 000 kVar和ZVWT型高壓智能無功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置組成。保護(hù)器使用邯鄲凱立科技生產(chǎn)的WZB-I高壓無功補(bǔ)償綜合保護(hù)器。控制器安裝在控制屏上，控制屏安裝在6 kV高壓室內(nèi)，采用研華ARK-3380 多視頻接口無風(fēng)扇嵌入式工控機(jī)進(jìn)行控制。每套裝置帶一臺(tái)工控機(jī)控制。高壓無功補(bǔ)償裝置應(yīng)保證在1.1倍的額定電壓或1.3倍的額定電流下長期運(yùn)行，最大過載量應(yīng)保證在1.3倍的額定電壓或1.5倍的額定電流下短時(shí)運(yùn)行。高壓無功補(bǔ)償裝置應(yīng)設(shè)計(jì)為在該開閉所最大負(fù)荷下的5次、7次諧波不超標(biāo)，噪聲不超標(biāo)，同時(shí)滿足職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2.3　高壓開關(guān)綜合保護(hù)裝置

保護(hù)器是近幾年來在高壓開關(guān)柜上應(yīng)用的一種微機(jī)保護(hù)裝置，原來的舊開閉所只是應(yīng)用繼電保護(hù)器實(shí)現(xiàn)開關(guān)的保護(hù)功能，故障率高，配件費(fèi)用大，在選擇6 kV高開柜綜合保護(hù)器時(shí)選用先進(jìn)的DSI-5311線路保護(hù)測(cè)控裝置、DSI-5366 PT并列裝置、DSI-5361備用電源自投裝置、DSI-5341電容器保護(hù)測(cè)控裝置、DSI-5331配電變保護(hù)測(cè)控裝置。并且每臺(tái)保護(hù)器都有獨(dú)立的兩套光纖通訊接口，解決了485總線或網(wǎng)絡(luò)通訊線不可靠的問題，通過兩臺(tái)通訊管理機(jī)分別接入后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的兩套保護(hù)通訊，就地和遠(yuǎn)方都能直觀清楚的查看每臺(tái)開關(guān)保護(hù)器的工作情況和參數(shù)設(shè)置情況。

另外交、直流系統(tǒng)、光纖通訊、測(cè)溫裝置、視頻及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)全部采用先進(jìn)技術(shù)并適合于煤礦變電所使用要求的新型產(chǎn)品，與變電所的主要設(shè)備進(jìn)行配套使用。

3設(shè)備的安裝及調(diào)試

設(shè)備是根據(jù)無人值守變電站的要求進(jìn)行選型及配置，因此，必須合理地進(jìn)行安裝、配合使用。

3.1　高壓開關(guān)柜的安裝

6 kV高壓開關(guān)柜的安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按規(guī)定位置擺放。在6 kV高開柜安裝母線時(shí)，要同時(shí)對(duì)無線測(cè)溫裝置進(jìn)行同步安裝。測(cè)溫裝置在每個(gè)隔離開關(guān)及電纜出線接頭處均安裝一個(gè)測(cè)溫塊，每臺(tái)開關(guān)還要裝一個(gè)遙控接收器，通過這個(gè)接收器要接收各點(diǎn)的溫度，最后將所有開關(guān)的接收器通過連線全部傳回測(cè)溫系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)觸點(diǎn)的實(shí)時(shí)測(cè)溫。測(cè)溫裝置配備有獨(dú)立的后臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在溫度發(fā)生異常時(shí)發(fā)出報(bào)警，提示值班人員有開關(guān)可能發(fā)生異?，F(xiàn)象，需要進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試與檢修。

3.2　交直流系統(tǒng)的安裝及調(diào)試

AR-GZDW型直流系統(tǒng)滿足全站正常運(yùn)行負(fù)荷及事故放電負(fù)荷要求，采用220 V、180 AH的蓄電池組，供控制、保護(hù)、信號(hào)、事故照明和斷路器儲(chǔ)能電機(jī)用電，采用微機(jī)高頻開關(guān)電源充電機(jī)，直流充電裝置具備微機(jī)自動(dòng)控制功能，正常以全浮充方式運(yùn)行，并具備自動(dòng)均衡充電，輸入交流電源自動(dòng)切換等功能。直流系統(tǒng)配微機(jī)型在線直流回路接地檢測(cè)裝置，對(duì)直流母線、蓄電池主回路、整流器輸出回路和各饋線支路自動(dòng)進(jìn)行接地檢測(cè)，設(shè)置電池巡檢儀，對(duì)單節(jié)電池電壓進(jìn)行檢測(cè)，防止單節(jié)電池故障引起整組電池報(bào)廢，直流線路、蓄電池組、充電回路均裝設(shè)電壓表。交流系統(tǒng)要求為雙電源進(jìn)線，互為備用能進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)切換，并能提供母線電壓消失、備用電源投入，交流電壓過高、過低等信號(hào)。交、直流系統(tǒng)的監(jiān)控信息通過接口與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相連接，380 V交流總進(jìn)線電流不小于100 A,饋出電流20 A/16回。交流柜內(nèi)交流母線采用三相五線制，且在母線上加裝一套防雷裝置。每臺(tái)充電柜內(nèi)也分別加裝防雷模塊。蓄電池配出線主要供給6 kV開關(guān)的Ⅰ段開關(guān)合閘、分閘；Ⅱ段開關(guān)的合閘、分閘；有兩趟線路專供交直流轉(zhuǎn)換器，由直流轉(zhuǎn)為交流配出線后，供給所有6 kV開關(guān)的微機(jī)保護(hù)裝置，主要是為了在系統(tǒng)停電后能直觀看到設(shè)備狀態(tài)，并且不影響設(shè)備的電動(dòng)操作功能。

3.3　開關(guān)小車的安裝及功能調(diào)試

開關(guān)、測(cè)溫裝置和交直流系統(tǒng)安裝結(jié)束后，要進(jìn)行微機(jī)保護(hù)裝置、電動(dòng)小車的安裝及開關(guān)分合閘功能的調(diào)試，保證開關(guān)基本功能正常后，方可進(jìn)行其它設(shè)備的安裝調(diào)試。在改造中，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電動(dòng)小車和視頻連動(dòng)功能，是安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是該技術(shù)在杜兒坪礦的首次應(yīng)用。開關(guān)小車的進(jìn)出位置要同時(shí)具備手動(dòng)、電動(dòng)兩項(xiàng)功能，電動(dòng)操作要引至開閉所的主控室后臺(tái)機(jī)進(jìn)行遙信和遠(yuǎn)程控制，這項(xiàng)操作同時(shí)還要與視頻連動(dòng)進(jìn)行聯(lián)鎖，在操作中要能從后臺(tái)機(jī)看到開關(guān)小車的具體位置，利用攝像頭上的預(yù)置點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)的遙信、遙控、遙調(diào)功能。這些功能全部需要采集開關(guān)狀態(tài)的具體位置點(diǎn)，從開關(guān)本身的二次配線箱的接線端子上引線至主控室各保護(hù)裝置，通過通訊模塊全部傳至綜合自動(dòng)化保護(hù)后臺(tái)。該系統(tǒng)是在已安裝的8個(gè)360°旋轉(zhuǎn)的固定高清攝像頭上分別設(shè)置5個(gè)預(yù)置點(diǎn)，每個(gè)預(yù)置點(diǎn)觀測(cè)4個(gè)高開柜的斷路器及整體概況，通過設(shè)置每個(gè)預(yù)置點(diǎn)的IP地址，在后臺(tái)機(jī)操作相應(yīng)開關(guān)時(shí)，通過通訊方式調(diào)用相應(yīng)攝像頭的IP，達(dá)到對(duì)手車及斷路器的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)目的。即在值班人員通過后臺(tái)五防系統(tǒng)完成電腦模擬后，可在后臺(tái)機(jī)上對(duì)手車及斷路器進(jìn)行操作。在操作某個(gè)開關(guān)時(shí)，后臺(tái)機(jī)上能夠直接彈出相應(yīng)開關(guān)斷路器的視頻畫面，并遠(yuǎn)程對(duì)手車及斷路器動(dòng)作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以清晰看到手車進(jìn)出情況及斷路器實(shí)際動(dòng)作情況(對(duì)機(jī)械位置進(jìn)行觀察)，保證遠(yuǎn)方操作的準(zhǔn)確性及快速性。最終可以在就地和后臺(tái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的各項(xiàng)控制，從而實(shí)現(xiàn)變電站的無人值守功能。

4效果

改建后，新坑口開閉所高開柜采用空氣絕緣鎧裝金屬封閉開關(guān)及手車式斷路器，安全性高、操作安全簡便，開關(guān)柜智能操控裝置能實(shí)現(xiàn)操作、狀態(tài)顯示、語音報(bào)警等功能，留通訊接口，并將所有的狀態(tài)顯示參數(shù)信息通過以太網(wǎng)上傳至主控制室，實(shí)現(xiàn)對(duì)開閉所的控制管理及遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)功能。將高開柜視屏監(jiān)控與開關(guān)柜遙控功能結(jié)合起來形成視屏聯(lián)動(dòng)功能，安全準(zhǔn)確地進(jìn)行停送電操作，增加了多次的確認(rèn)項(xiàng)目，杜絕了停送電過程誤操作的發(fā)生，為礦井的安全供電及操作人員的安全提供了可靠保障。

5結(jié)束語

坑口開閉所的遷建將設(shè)備全面改造為先進(jìn)設(shè)備，便于日常檢修維護(hù)，為礦井的安全供電提供了可靠保證。煤礦的安全供電需要及時(shí)淘汰落后設(shè)備，不斷更新先進(jìn)設(shè)備和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，才能消除供電安全隱患,滿足礦井的安全持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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Reconstruction on Pithead Switching Station of Du'erping Coal Mine

FU Jinying

AbstractThe equipments aging is serious, the equipment performance safety is poorer, malfunction is frequent in the pithead switching station of Du'erping coal mine are discussed in this paper. To ensure the safe operation of the switching station, need to be relocated, and the pithead switching station reconstruction scheme is proposed. Through the selection of equipment, the new pithead switching station adopt all advanced mining equipment, especially the switch cabinet intelligent control device and the video linkage technology introduction for safety power supply of the mine and the operator safety provides a reliable guarantee.

Key wordsRelocation; The power supply; Switch; Integrated automation

中圖分類號(hào)：TD612

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2015)08-0028-03

作者簡介：付金英(1968—)，女，河南滑縣人，2013年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事機(jī)電管理工作(E-mail)FU6371297@163.com

收稿日期：2015-07-23