上榆泉煤礦洗選中心原煤配電系統(tǒng)改造實踐

白 龍 蔣涵元 宋萬軍

（國家能源集團國神集團上榆泉煤礦，山西 忻州 036500）

1 存在問題

上榆泉選煤廠用電區(qū)域主要分為主洗車間、干選車間、原煤車間、裝車車間、主運設備和原煤破碎機。原設計主洗車間、干選車間、裝車車間分別采用雙回路供電，電源取自35 kV 變電所的兩臺SC9-16000/35/10.5 型變壓器；原煤車間電源通過干選車間兩回路供電線路供電，高壓電機直接從35 kV 變電所的兩臺SC9-16000/35/10.5 型變壓器配電線路供電，原煤破碎機引至35 kV 變電所的2#SC9-16000/35/10.5 型變壓器。上榆泉選煤廠配電系統(tǒng)如圖1。

圖1 上榆泉選煤廠配電系統(tǒng)簡圖

實際使用和管理的過程中出現(xiàn)以下問題[3-4]：

（1）原煤破碎機變壓器設置在原煤倉下內部，屬于防爆區(qū)域，防爆管理難度較大，投入精力和費用較高；

（2）原煤破碎機配電柜放置在防爆區(qū)域，但是不具備防爆功能，不符合電氣防爆管理要求；

（3）5 臺高壓主運設備日常檢修工作量大，停送電頻繁，直接從35 kV 變電所10 kV 啟動室配電柜停送電距離遠，不符合高效和靠近用電設備的原則，而且存在人員監(jiān)護不到位導致的隱患；

（4）原煤車間原有電源引至干選車間兩個供電回路，干選車間兩臺變壓器采用雙回路供電，目前負荷均已達到設計要求，由于設備長期運行絕緣性能下降，繼續(xù)長期運行存在較大的供配電事故隱患。

2 供配電改造設計

針對上榆泉選煤廠主運系統(tǒng)和原煤系統(tǒng)（原煤車間和原煤破碎機）供配電存在問題，提出了以下解決方案[1-5]（如圖2）：

圖2 配電系統(tǒng)圖改造方案

（1）在靠近主運設備和原煤系統(tǒng)的區(qū)域新建高、低壓配電室和變壓器室。

（2）高壓進線采用雙回路供電，電源分別從35 kV 變電所10 kV 配電室的兩臺配電柜引出，并且兩個高壓回路之間設置母聯(lián)柜，正常運行時斷開母聯(lián)柜，雙回路同時運行。

（3）主運系統(tǒng)的5 臺高壓電機分別從兩個新建的高壓回路取電。

（4）配備兩臺10 kV/660 V 的變壓器，分別從兩個新建高壓回路取電。

（5）低壓配電系統(tǒng)同樣采用雙回路供電，兩個回路電源分別取自兩臺10 kV/660 V 的變壓器，并且兩個低壓回路之間設置母聯(lián)柜，正常運行時雙回路同時運行，斷開母聯(lián)柜。原有原煤車間電氣設備和原煤破碎機的電源分別從兩個低壓供電回路取電。

3 優(yōu)化改造

3.1 設計方案

新建獨立的非防爆區(qū)域的高低壓配電室和變壓器室，購置兩回路高壓進線柜，分別向高壓電機和兩臺新加變壓器供電，原煤倉下原有電器設備和破碎機通過兩臺新加變壓器和兩個新加低壓配電回路進行供電，并配備了獨立的PLC 控制柜，通過光纖與原有控制系統(tǒng)實現(xiàn)通訊。

3.2 調試[6-10]

（1）高壓進線送電：確保35 kV 變電所10 kV配電室配電柜處于斷開位置，新建原煤車間高壓配電室進線柜斷路器和其他回路的斷路器全部搖出至試驗位置，手動分合閘正常后，送直流屏和交流屏控制電，檢查正常后，挨個送高壓柜內控制電，檢查各個儀表指示燈是否正常，通過柜門起停按鈕（旋鈕）分合閘—斷路器搖至工作位置—通過柜門起停按鈕（旋鈕）分合閘試驗—分合閘過程中注意檢查響聲是否正常，分合閘是否同步，是否分合閘到位—對兩個進線回路和母聯(lián)隔離柜進行邏輯閉鎖關系試驗—所有高壓柜內斷路器全部分閘—搖出至試驗位置—送35 kV 變電所10 kV 配電室配電柜電源—檢查新建原煤車間高壓配電室內高壓柜內電壓元器件是否正?！獙苫芈愤M線柜和其他高壓柜綜合保護器進行保護整定—對兩回路進線柜搖入工作位置合閘送電。

（2）變壓器送電：斷開低壓進線柜斷路器并搖至試驗位置—變壓器高壓配電柜斷路器手動合閘—檢查變壓器、低壓進線是否正常、是否有異味等—手動試驗變壓器保護是否正?！蛪哼M線兩回路進線柜和母聯(lián)柜斷路器試驗位置分別手動分合閘—對兩個低壓進線柜和母聯(lián)隔離柜進行邏輯閉鎖關系試驗—退出低壓配電柜所有抽屜柜或斷路器—低壓兩回路進線柜和母聯(lián)柜斷路器工作位置分別手動分合閘試驗—檢查配電柜有無異?！３值蛪哼M線兩回路進線柜斷路器工作位置合閘—對各個低壓配電柜的綜保進行整定。

（3）雙回路供電相序檢查：由于新建配電室采用雙回路供電，正常狀態(tài)分列運行，當一個回路出現(xiàn)故障時需要通過母聯(lián)柜實現(xiàn)單回路運行，為了保證供電系統(tǒng)運行可靠，考慮各個回路上有大量電機，對供電相序有嚴格要求，所以需要提前進行相序檢查，實現(xiàn)互為備用。方法如下：

① 低壓柜送電正常后，將原有122 膠帶機的動力線和控制線改造至新建原煤車間低壓配電室的2段配電回路的配電柜內并完善相關的PLC控制程序。

② 對122 膠帶機現(xiàn)場檢查具備起車條件后，點動運行，檢測正反轉。正轉則斷開2 段進線柜AM10，合上母聯(lián)柜AM7 斷路器，再次試車檢查122 膠帶機正反轉，正轉則表示高壓和低壓的各個雙回路的相序正確。分列供電時122 膠帶機反轉則需要調整配電柜到電機的電源線的相序，調整完成后再斷開2 段進線柜AM10，合上母聯(lián)柜AM7 斷路器，再次試車檢查122 膠帶機正反轉，正轉則表示高壓進線和低壓的各個雙回路的相序正確。當斷開2 段進線柜AM10，合上母聯(lián)柜AM7 斷路器，再次試車檢查122 膠帶機反轉時表示高壓進線和低壓的各個雙回路的相序錯誤，需要調整1#變壓器高壓柜AH2 到1#變壓器的電纜的相序（該部分為電纜連接，變壓器到低壓進線柜采用銅排連接相序調整難度大）。

（4）高壓電機接線：敷設高壓電纜和控制電纜，完成后斷開35 kV 變電所10 kV 啟動室相應電機配電柜的斷路器，打到試驗位置，合接地刀，拆除電機上原有動力電纜和控制電纜，連接現(xiàn)場新動力電纜和控制電纜以及配電室內的電機動力電纜和控制電纜，同時完成高壓電機的控制系統(tǒng)的程序改造。

（5）高壓雙電機程序互鎖：以上高壓電機接線僅僅完成了5 臺高壓電機的單獨運行，考慮到實際運行情況是201 單電機運行，501a、501b 雙電機運行，523a、523b 雙電機運行，為了確保運行安全可靠，需要對雙電機驅動的系統(tǒng)進行聯(lián)鎖設計，主要通過程序實現(xiàn)。

① 雙電機啟動方式有現(xiàn)場按鈕啟停和集控系統(tǒng)啟停，狀態(tài)有聯(lián)鎖和解鎖兩種。雙電機現(xiàn)場共用啟動按鈕和停止按鈕，在聯(lián)鎖的狀態(tài)下，雙電機同步運行，集控系統(tǒng)和現(xiàn)場啟停按鈕發(fā)出信號后雙電機同步啟動和停止，PLC 控制系統(tǒng)檢測到當某一臺電機出現(xiàn)故障或者保護動作時，同時斷開兩臺電機電源。

② 當需要單電機運行時，需要集控室將狀態(tài)選擇為解鎖狀態(tài)，運行中需要選擇需要啟動的那一臺電機，此時兩臺電機沒有互相閉鎖關系，但選中的電機與上下游設備的閉鎖關系依然存在，保證系統(tǒng)正常運行。

（6）低壓用電設備改造：按照122 膠帶機的改造方式逐臺進行低壓設備的改造和調試。

4 效果分析

將主要高壓運輸設備和原煤系統(tǒng)供電單獨分離的方式，通過采用雙回路供電、PLC 程序優(yōu)化和逐臺改造的方式，保證不影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行的同時，實現(xiàn)了改造，提高了供電系統(tǒng)可靠性，簡化了控制系統(tǒng)，減少了故障點，解決了供配電系統(tǒng)的防爆問題和配電室距離遠監(jiān)管難度大的問題，分解了原有干選車間兩個變壓器的供電負荷，消除干選車間供電系統(tǒng)超負荷的隱患。