白 龍 蔣涵元 宋萬軍
(國家能源集團(tuán)國神集團(tuán)上榆泉煤礦,山西 忻州 036500)
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(yùn)設(shè)備和原煤破碎機(jī)。原設(shè)計(jì)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(tái)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(jī)直接從35 kV 變電所的兩臺(tái)SC9-16000/35/10.5 型變壓器配電線路供電,原煤破碎機(jī)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(shí)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(jī)變壓器設(shè)置在原煤倉下內(nèi)部,屬于防爆區(qū)域,防爆管理難度較大,投入精力和費(fèi)用較高;
(2)原煤破碎機(jī)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(tái)高壓主運(yùn)設(shè)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(dòng)室配電柜停送電距離遠(yuǎn),不符合高效和靠近用電設(shè)備的原則,而且存在人員監(jiān)護(hù)不到位導(dǎo)致的隱患;
(4)原煤車間原有電源引至干選車間兩個(gè)供電回路,干選車間兩臺(tái)變壓器采用雙回路供電,目前負(fù)荷均已達(dá)到設(shè)計(jì)要求,由于設(shè)備長期運(yùn)行絕緣性能下降,繼續(xù)長期運(yùn)行存在較大的供配電事故隱患。
針對(duì)上榆泉選煤廠主運(yùn)系統(tǒng)和原煤系統(tǒng)(原煤車間和原煤破碎機(jī))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(yùn)設(shè)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(jìn)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(tái)配電柜引出,并且兩個(gè)高壓回路之間設(shè)置母聯(lián)柜,正常運(yùn)行時(shí)斷開母聯(lián)柜,雙回路同時(shí)運(yùn)行。
(3)主運(yùn)系統(tǒng)的5 臺(tái)高壓電機(jī)分別從兩個(gè)新建的高壓回路取電。
(4)配備兩臺(tái)10 kV/660 V 的變壓器,分別從兩個(gè)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(gè)回路電源分別取自兩臺(tái)10 kV/660 V 的變壓器,并且兩個(gè)低壓回路之間設(shè)置母聯(lián)柜,正常運(yùn)行時(shí)雙回路同時(shí)運(yùn)行,斷開母聯(lián)柜。原有原煤車間電氣設(shè)備和原煤破碎機(jī)的電源分別從兩個(gè)低壓供電回路取電。
新建獨(dú)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(jìn)線柜,分別向高壓電機(jī)和兩臺(tái)新加變壓器供電,原煤倉下原有電器設(shè)備和破碎機(jī)通過兩臺(tái)新加變壓器和兩個(gè)新加低壓配電回路進(jìn)行供電,并配備了獨(dú)立的PLC 控制柜,通過光纖與原有控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊。
(1)高壓進(jìn)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(jìn)線柜斷路器和其他回路的斷路器全部搖出至試驗(yàn)位置,手動(dòng)分合閘正常后,送直流屏和交流屏控制電,檢查正常后,挨個(gè)送高壓柜內(nèi)控制電,檢查各個(gè)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(yàn)—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(duì)兩個(gè)進(jìn)線回路和母聯(lián)隔離柜進(jìn)行邏輯閉鎖關(guān)系試驗(yàn)—所有高壓柜內(nèi)斷路器全部分閘—搖出至試驗(yàn)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(nèi)高壓柜內(nèi)電壓元器件是否正?!獙?duì)兩回路進(jìn)線柜和其他高壓柜綜合保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)整定—對(duì)兩回路進(jìn)線柜搖入工作位置合閘送電。
(2)變壓器送電:斷開低壓進(jìn)線柜斷路器并搖至試驗(yàn)位置—變壓器高壓配電柜斷路器手動(dòng)合閘—檢查變壓器、低壓進(jìn)線是否正常、是否有異味等—手動(dòng)試驗(yàn)變壓器保護(hù)是否正?!蛪哼M(jìn)線兩回路進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器試驗(yàn)位置分別手動(dòng)分合閘—對(duì)兩個(gè)低壓進(jìn)線柜和母聯(lián)隔離柜進(jìn)行邏輯閉鎖關(guān)系試驗(yàn)—退出低壓配電柜所有抽屜柜或斷路器—低壓兩回路進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器工作位置分別手動(dòng)分合閘試驗(yàn)—檢查配電柜有無異?!3值蛪哼M(jìn)線兩回路進(jìn)線柜斷路器工作位置合閘—對(duì)各個(gè)低壓配電柜的綜保進(jìn)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(yùn)行,當(dāng)一個(gè)回路出現(xiàn)故障時(shí)需要通過母聯(lián)柜實(shí)現(xiàn)單回路運(yùn)行,為了保證供電系統(tǒng)運(yùn)行可靠,考慮各個(gè)回路上有大量電機(jī),對(duì)供電相序有嚴(yán)格要求,所以需要提前進(jìn)行相序檢查,實(shí)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(jī)的動(dòng)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(nèi)并完善相關(guān)的PLC控制程序。
② 對(duì)122 膠帶機(jī)現(xiàn)場檢查具備起車條件后,點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行,檢測正反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)則斷開2 段進(jìn)線柜AM10,合上母聯(lián)柜AM7 斷路器,再次試車檢查122 膠帶機(jī)正反轉(zhuǎn),正轉(zhuǎn)則表示高壓和低壓的各個(gè)雙回路的相序正確。分列供電時(shí)122 膠帶機(jī)反轉(zhuǎn)則需要調(diào)整配電柜到電機(jī)的電源線的相序,調(diào)整完成后再斷開2 段進(jìn)線柜AM10,合上母聯(lián)柜AM7 斷路器,再次試車檢查122 膠帶機(jī)正反轉(zhuǎn),正轉(zhuǎn)則表示高壓進(jìn)線和低壓的各個(gè)雙回路的相序正確。當(dāng)斷開2 段進(jìn)線柜AM10,合上母聯(lián)柜AM7 斷路器,再次試車檢查122 膠帶機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)表示高壓進(jìn)線和低壓的各個(gè)雙回路的相序錯(cuò)誤,需要調(diào)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(jìn)線柜采用銅排連接相序調(diào)整難度大)。
(4)高壓電機(jī)接線:敷設(shè)高壓電纜和控制電纜,完成后斷開35 kV 變電所10 kV 啟動(dòng)室相應(yīng)電機(jī)配電柜的斷路器,打到試驗(yàn)位置,合接地刀,拆除電機(jī)上原有動(dòng)力電纜和控制電纜,連接現(xiàn)場新動(dòng)力電纜和控制電纜以及配電室內(nèi)的電機(jī)動(dòng)力電纜和控制電纜,同時(shí)完成高壓電機(jī)的控制系統(tǒng)的程序改造。
(5)高壓雙電機(jī)程序互鎖:以上高壓電機(jī)接線僅僅完成了5 臺(tái)高壓電機(jī)的單獨(dú)運(yùn)行,考慮到實(shí)際運(yùn)行情況是201 單電機(jī)運(yùn)行,501a、501b 雙電機(jī)運(yùn)行,523a、523b 雙電機(jī)運(yùn)行,為了確保運(yùn)行安全可靠,需要對(duì)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖設(shè)計(jì),主要通過程序?qū)崿F(xiàn)。
① 雙電機(jī)啟動(dòng)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(jī)現(xiàn)場共用啟動(dòng)按鈕和停止按鈕,在聯(lián)鎖的狀態(tài)下,雙電機(jī)同步運(yùn)行,集控系統(tǒng)和現(xiàn)場啟停按鈕發(fā)出信號(hào)后雙電機(jī)同步啟動(dòng)和停止,PLC 控制系統(tǒng)檢測到當(dāng)某一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障或者保護(hù)動(dòng)作時(shí),同時(shí)斷開兩臺(tái)電機(jī)電源。
② 當(dāng)需要單電機(jī)運(yùn)行時(shí),需要集控室將狀態(tài)選擇為解鎖狀態(tài),運(yùn)行中需要選擇需要啟動(dòng)的那一臺(tái)電機(jī),此時(shí)兩臺(tái)電機(jī)沒有互相閉鎖關(guān)系,但選中的電機(jī)與上下游設(shè)備的閉鎖關(guān)系依然存在,保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。
(6)低壓用電設(shè)備改造:按照122 膠帶機(jī)的改造方式逐臺(tái)進(jìn)行低壓設(shè)備的改造和調(diào)試。
將主要高壓運(yùn)輸設(shè)備和原煤系統(tǒng)供電單獨(dú)分離的方式,通過采用雙回路供電、PLC 程序優(yōu)化和逐臺(tái)改造的方式,保證不影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí),實(shí)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(diǎn),解決了供配電系統(tǒng)的防爆問題和配電室距離遠(yuǎn)監(jiān)管難度大的問題,分解了原有干選車間兩個(gè)變壓器的供電負(fù)荷,消除干選車間供電系統(tǒng)超負(fù)荷的隱患。