上榆泉煤礦洗選中心原煤配電系統(tǒng)改造實(shí)踐

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）

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(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(jiǎn)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。

2 供配電改造設(shè)計(jì)

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。

3 優(yōu)化改造

3.1 設(shè)計(jì)方案

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。

3.2 調(diào)試[6-10]

（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(chǎng)檢查具備起車條件后，點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，檢測(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(cè)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。

4 效果分析

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(jiǎn)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。