淺析榆家梁選煤廠篩分二樓10 kV配電柜升級改造

馬智軍，李福平

（神東洗選中心，陜西 榆林 719315）

0 引 言

榆家梁選煤廠是一座大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠，地處陜西省神木市店塔鎮(zhèn)楊伙盤村，隸屬于神東煤炭集團洗選中心,系統(tǒng)設計規(guī)模1 800萬t，洗選加工神東煤炭集團榆家梁煤礦的原煤。該廠始建于2001年1月，2002年12月正式投產，建成1#篩分和1#水洗系統(tǒng)設計洗選能力為10萬t。后期于2004年3月擴能改造增建2#篩分系統(tǒng)2#水洗系統(tǒng)、矸石再洗系統(tǒng)。

榆家梁選煤廠共有5個高壓配電室，動力電源來自于榆家梁煤礦35 kV變電站，篩分二樓高壓室主要承擔1#篩分低壓配電系桶和原煤上倉主運膠帶機供電。原配電系統(tǒng)共計11臺高壓柜，采用雙母線并列運行供電，由2條電源進線柜、3個電機啟動柜、2個斷路器柜、2個PT柜和1個母聯(lián)柜一個PT過渡柜組成。其中3個電機啟動柜分別為1#、2#篩分原煤系統(tǒng)301、321主運膠帶機和501上倉膠帶機。2個斷路器柜所帶負荷主要為1#篩分系統(tǒng)低壓設備。低壓柜也采用雙母線并列運行供電。電纜敷設無電纜溝設計，為架空電纜橋架穿樓板后固定在開關柜上聯(lián)接。

1 原高壓柜存在的問題

高壓柜型號為：XGN2-10箱型固定式封閉高壓柜，由長征電器成套廠2000年9月制造。電機啟動柜采用ABB公司生產V12接觸器。斷路器配用CD10系列電磁線圈和CT系列彈簧操作機構，隔離開關采用GN30-10旋轉式隔離開關系列產品。經過近20年的運行已經老化，高壓開關柜均不能可靠動作跳閘，從而導致配電系統(tǒng)故障擴大。原旋轉式隔離開關不能正常分合到位，高壓“五防”不同程度受損。給作業(yè)人員造成嚴重的威脅。原高壓柜采用直流控制電。直流屏直流電源系統(tǒng)中充電及控制模塊老化，故障率高。故障情況下極可能導致越級跳閘[1,2]。

2 配電柜設計

立足榆家梁選煤廠篩分車間二樓高壓配電室布置現(xiàn)狀，針對目前存在的問題，決定對配電室配電柜進行改造。根據目前篩分車間二樓高壓配電室高壓柜的布局，安裝KYN28A-12的全稱為鎧裝型移開中置式金屬封閉開關設備。

2.1 控制電源設計

操作、控制電源均采用交流220 V控制。根據使用性和選煤廠可靠性要求，交流控制電源更容易實現(xiàn)，同時可以拆除直流屏控制機構,減少維護工作。

2.2 調閘保護設計

故障跳閘時應有電笛、電鈴等報警功能。2#T柜內設有B-2000J（RS485通信接口）小電流選線裝置1套，各饋出回路零序互感器由小電流選線廠家配套提供。

2.3 操作機構及通訊設計

斷路器和接觸器保持機構均采用可靠性更高的永磁操作機構。微機綜合保護裝置必須具備Moolbus遠程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）通信接口或通信管理機，可與綜合自動化系統(tǒng)對接實現(xiàn)遠程數(shù)據上傳功能。便于后期智能化改造需求。

3 改造方案

由于生產任務重，要求此次改造時間控制在40 h內，且因為檢修期間進行其他作業(yè)項目，要求檢修期間篩分低壓系統(tǒng)斷電不允許不超過4 h，改造方案尤為重要。

3.1 確定新高壓柜安裝布局

由于原高壓柜電纜采用以301高壓柜為中心向兩側敷設“T”型方式敷設電纜。且新高壓柜柜子寬度為800 mm，比原高壓柜寬度小300 mm。為保證改造后電纜長度滿足要求，決定新高壓柜以301為中心點安裝。避免由于電纜長度不足影響改造進度，新高壓柜電纜進出線方式仍采用下進線方式。且新高壓柜一次進出線柜長度、高度和接線高度和舊高壓柜尺寸基本一致。

3.2 配電柜拆除方案

改造期間篩分樓只允許停電4 h，采取分2次分段更換方案。首先更換Ⅰ段母線所帶設備和母聯(lián)柜共計8臺高壓柜。Ⅱ段母線進行柜、斷路器柜、501電機柜后期日常檢修時間更換。因為1號篩分低壓供電系統(tǒng)也是雙母線供電，改造期間，將低壓系統(tǒng)供電方式改為一組母線運行，一組母線檢修。從而保證了低壓系統(tǒng)的正常供電。因為需拆除Ⅱ段母線2個配電柜，為保證人員安全和檢修進度提前將Ⅱ段母線從501出斷開并留有安全距離，保證施工期間各配電柜可以安全斷電施工。

3.3 配電柜基礎改造方案

為減少改造工程量，新配電柜仍安裝在舊配電柜基礎上，由于配電室地面后期貼地板磚，導致地面水平比舊配電柜基礎高出7 cm。而新高壓基礎框架高位為5 cm，配電柜直接安裝在舊基礎會導致配電柜門無法正常打開。采取用50角鐵加工成梯型基礎直接焊接在原基礎上，保證安裝水平度和高度的同時，可以保證配電柜門打開。

3.4 新高壓柜通信方式選擇

新高壓柜通信模塊仍采用AB公司生產的1756FLEXI/0模塊控制?？刂仆ㄐ拍K和ControlNET通信載體不變，需要提前安裝完成接線和參數(shù)設置，唯一區(qū)別新高壓柜電機啟動柜采用永磁操作機構。保持方式由電保持改為機械保持，有別于以前接觸器線圈電保持。硬件需要增加分閘繼電器，控制邏輯程序需增加停車過程中分閘信號程序輸出。

4 改造中注意事項

拆除舊柜體需保證舊配電柜基礎完好，安裝新柜基礎時保證水平度要求。舊配電柜拆除后由于新柜體寬度不一致，電纜進線口需重新打孔。打孔中需要避開樓板橫梁，避免拆除固定過程中損傷到電纜終端頭。新柜體安裝中除需要保證水平度，還要前后平齊，確保平齊后才可將柜體與基礎固定。然后固定絕緣子與母線，否則會導致母線受力變形或絕緣子破損，影響設備絕緣耐壓。同時新固體地線需與系統(tǒng)接地進行環(huán)形可靠連接，由于舊柜體未全部拆除，且新母線最長距離為3 m，需確保新柜體和未拆除母線柜體距離足夠長，以便新母線或新柜體可以自由方便安裝到位。新高壓柜安裝完畢，再次進行耐壓試驗，確保試運行中供電可靠性[3,4]。

5 后期智能化改造方案

5.1 遠程停送電操作

利用HiHVCA10執(zhí)行機構對高壓柜停送電執(zhí)行裝置進行自動化集控改造。此執(zhí)行機構分為斷路器（接觸器）手車推入推出裝置和接地刀分合裝置。手車執(zhí)行裝置包括故障信號、手車位置信號（工作位置、實驗位置）、控制輸出（推入、推出），接地刀裝置包括故障信號、接地刀到位信號（合到位、分到位）、控制輸出（合、分）。執(zhí)行機構提供硬接線接口，執(zhí)行機構返回信號為24 V 直流無源節(jié)點，控制輸出為繼電器輸出，可在1756FLEXI/0模塊控制擴展進行控制。

5.2 配電室智能巡檢

在智能電網和物聯(lián)網高速發(fā)展的今天，配電房的人工巡檢方式已不能適應電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的需求，已有的吊軌式攝像機智能抓拍圖像和視頻信息，不能對圖像信息進行分析和處理，這增加了配電房管理人員的工作量。配電房巡檢機器人具有智能的軌道設備，可實現(xiàn)開關柜圖像信息的無死角采集，并對圖像信息進行智能分析，聯(lián)合聲音識別系統(tǒng)、在線測溫、煙霧粉塵傳感器等設備對配電房的運行狀況進行全面掌握，對人員檢修維護等發(fā)現(xiàn)的不安全行為異常情況進行實時報警，可大大提高配電房的智能化管理水平[5]。通過建立智能巡檢平臺，用以實現(xiàn)安全管理、智能設備保護及環(huán)境監(jiān)測等功能，如圖1所示。

圖1 智能配電室巡檢機器人

5.3 電流監(jiān)控在智能控制中的應用分析

電流是電氣設備重要的監(jiān)控參數(shù)之一，設備電流是否正常，直接反映了設備的運行狀況。簡單分析2起案例，說明電流監(jiān)測的重要性。對501電機電纜檢查發(fā)現(xiàn)電機啟動瞬間，三相電流曲線中B相電流滯后其他兩相電流2 s。仔細排查一次回路和二次回路后，懷疑接觸器同步性不統(tǒng)一造成B相電流顯示延時，最后測試確定接觸器三相動作不同步，更換一次回路主接觸器后故障排除。

膠帶機防“壓死”預警保護。膠帶機電動機常見電流保護有過流、速斷。過流保護動作值一般設置1.1～1.5倍Inn。速斷保護一般設置3～7倍In。如果某種原因導致膠帶機速度降低,當膠帶機過流或欠速保護動作停車后，膠帶機往往已經“壓死”。這時只能停電清理機尾積煤才能正常啟動。利用電量變送器和上位組態(tài)畫面相配合設計了膠帶機防“壓死”保護,其原理是利用智能電量變送器將膠帶機接入PLC,電機的運行電流一般都在50%～60%In，而將保護預警值設置在80%In，閉鎖上一級設備設置在90%In。這樣當電機電流達到80%In時，上位組態(tài)畫面只報警顯示。當電機電流達到90%In，閉鎖上級設備停車，避免膠帶機“壓死”。同時也可利用電機電流參與入料設備控制，達到職能控制效果[6]。

6 結 論

通過此次改造，解決了現(xiàn)場生產實際問題，為榆家梁選煤廠的安全供電提供了可靠保證。智能化配電室中配電柜各類保護數(shù)據采集、處理、分析，參與智能控制已經成為智能化配電室發(fā)展的方向。智能化數(shù)字配電為以后的電氣故障處理和精準控制提供了有力的保障。