暗斜井高壓開關柜的升級改造

張 辰,范進軍,周勝利,朱 江

摘 要:在電力系統中10 kV高壓開關柜應用極為廣泛,擔負著控制、保護雙重功能。陽城煤礦暗斜井絞車房原采用五臺KYGC-Z型高壓進線柜供電,但由于設備和環境等因素影響,常有進線柜故障引發越級跳閘,大面積停電事故。通過技術分析和解決方案情況,決定對其升級改造,采用雙回路供電,選用六臺PBG-10礦用隔爆型高壓真空配電裝置,穩定性、可靠性得到良好改善。

關鍵詞:暗斜井;10 kV高壓開關柜;真空斷路器;綜合保護器

中圖分類號:TM591+.1文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-104-02

Techncial Alteration of High Voltage Switch Cubicle in Subinclined Shaft

ZHANG Chen,FAN Jinjun,ZHOU Shengli,ZHU Jiang

(Yangcheng Coal Mine of Jining Mining Industry Croup,Jining,272501,China)

Abstract:In power system applications,10 kV high voltage switch cubicle is used widely,which assumes control and protection.Yangcheng coal mine subinclined shaft winder chamber adopted the original five KYGC-Z-type 10kV high voltage switch cubicle,because of equipment and environmental factors,often into the line counters leapfrog tripping fault trigger and large-area power outage.Through technical analysis and solutions,the decision to upgrade,using double-loop power supply,optional six PBG-10 mine explosion-proof high voltage vacuum distribution equipment,stability,reliability are improved.

Keywords:subinclined shaft;10kV high voltage switch cubicle;vacuum breaker;comprehensive protection

隨著科技的發展,變電所綜合自動化[1]水平的提高,高壓開關柜的安全運行越來越重要,停電事故給生產和生活帶來的影響及損失也越來越大。陽城煤礦暗斜井絞車房原采用無錫軍工KYGC-Z型高壓柜供電,但自安裝以來,進線柜數次發生短路或單相接地故障[2],煤礦井下供電系統出現大面積停電,并有時越級跳閘,嚴重影響了礦上的安全生產。

1 停電原因分析

大面積停電后,由于沒有記錄和告警信息,很難準確判斷故障原因和故障部位,只有通過故障現象判斷故障點,經過長時間測驗和分析,發現高壓進線柜進線端母排表面有熔化和灼傷,絕緣子上伴有黑漬,確定為爬電距離減小到一定程度,進線之間或一相與地之間絕緣子表面產生閃絡[3],即沿著絕緣子表面產生擊穿現象,母線電壓降低,造成失壓線圈脫扣,引起大面積停電。爬電距離的變化主要受工作電壓,污染等級和材料組別影響,對此逐步采用了更換高品質、電壓等級相符的絕緣子,并加干燥劑,鋁合金加熱器等方法,效果不明顯。經過多次調研發現以下影響因素。

1.1 周邊的環境

暗斜井配電硐室濕度大,粉塵污染嚴重。

1.2 設備的問題

KYGC-Z型高壓柜[3]密封度不夠,柜與柜之間,柜與地面均未進行良好密封,每經過一段時間運行,絕緣子等柜內設備表面上落有一層白色粉末,周期短,維護難度大。

1.3 機械的定位

KYGC-Z型高壓柜機械定位機構不夠嚴密,手車易發生上、下、左、右偏移。

1.4 斷路器選擇

KYGC-Z采用ZN90-10型彈簧操作機構斷路器[4],可動部件多,可靠性差。

2 技術解決方案

煤礦決定用PBG-10型礦用隔爆高壓真空配電裝置進行升級改造,使過去存在弊端得到妥善處理,改善了電網運行穩定性和可靠性,使安全生產得到了保障。

2.1 隔爆性能

隔爆外殼和引入裝置等試品,在1 MP水壓下保持10~12 s,無泄露,外殼不變形,不損傷[6],從根本上解決了暗斜井絞車房粉塵污染嚴重,濕度大而引起爬電距離減小造成大范圍停電和人身傷亡事故。

2.2 高壓真空斷路器的選擇

本裝置采用ZNY1-10/630-12.5型永磁機構高壓真空斷路器,在斷路器技術參數范圍內,可保證安全,可靠地運行于相應電壓等級的電網中接受和分配電能,并可在額定電流范圍內進行頻繁操作或多次開斷短路電流。該斷路器采用雙穩態內設欠壓脫扣器永磁機構,并與機械受動脫扣器結合為一體化設計,機械定位準確,使手動分閘輕便可靠。

永磁機構分閘與彈簧分閘相結合,使分閘速度的分配更理想,與KYGC-Z中運用的ZN90-10型彈簧操作機構斷路器比較,可動部件大大減少,使其可靠性和機械壽命大大提高。

2.3 專用智能綜合保護器的引用

PBG-10裝置是將10 kV的三相電源引入隔爆接線腔,由真空斷路器作為控制開關,經負載接線腔輸送到下級負荷,真空斷路器為GZB-ARM-9110型嵌入式綜合保護器[7]。綜合保護器是三相交流中性點不直接接地供電系統中專用的高級智能繼電保護裝置,有電參量采集與測量、過流、短路、監視、漏電、過壓等保護,以及遙測、遙信、遙控等功能。當出現以上故障時,真空斷路器會自動“分閘”、切斷電源,對供電系統進行保護,并有中文LCD顯示屏顯示故障性質[8]。

2.3.1 工作原理及框圖

嵌入式綜合保護器主要由ARM主控制模塊、交流采樣模塊、CAN通信模塊和I/O模塊以及人機接口等組成,工作原理框圖如圖1所示。

圖1 工作原理框圖

2.3.2 漏電保護

漏電保護[9]采用功率方向型,當零序電壓、零序電流有效值均超過設定值,且它們的相位值達到一定范圍時,根據所預設的時間實施漏電保護。改變原來漏電保護主要采用固定的零序電源定值比較法來實現,沒有考慮零序方向和不平衡電流的影響,往往造成誤動或拒動的缺點。

2.3.3 失壓保護

失壓脫扣線圈在線電壓降低到65%左右時就沒有延時地自動脫扣跳閘,這樣,就無法區分電壓波動和真正失壓,導致了在沒有真正失壓的情況下,由于電壓波動造成大面積停電,而PBG-10隔爆型真空配電裝置,去掉傳統失壓脫扣線圈,增加失壓保護功能,并增加一個連續可調的失壓延時時間,來躲過電壓波動,以避免由電壓波動而引起開關誤跳。

2.3.4 故障顯示功能

嵌入式綜合保護器能記錄故障跳閘時刻的時間值,并上傳主機,主機通過廣播校時命令對所有數字綜合保護器的時鐘芯片定時、校時,便于主機通過故障事件的時刻記錄,就可分析跳閘順序事件,及故障原因,有利于分析故障,定位故障,減少故障查找與排除時間,減少停電時間,并提供故障分析報告。

3 結 語

通過技術分析和解決方案情況,利用PBG-10升級改造原KYGC-Z高壓進線柜,設備隔爆性能好,粉塵和濕度大,被有效遏制,選用嵌入式綜合保護器,定值可調,實現了上下級保護配合有效地避免了越級跳閘,失壓保護的改進也避免由于電壓波動而引起的誤跳,漏電保護方面,除了濾除不平衡電流外,選用功率方式型,避免了保護器誤動或拒動。應用至今,再也沒有發生過大面積停電事故,效果比較理想。

參考文獻

[1]丁書文.變電站綜合自動化技術[M].北京:中國電力出版社,2006.

[2]劉介才.工廠供電[M].北京:機械工業出版社,2006.

[3]關志成.絕緣子及輸變電設備外絕緣[M].北京:清華大學出版社,2006.

[4]李正吾.新電工手冊[M].合肥:安徽科學技術出版社,2006.

[5]劉寶貴,楊志輝.發電廠變電所電氣部分[M].北京:中國電力出版社,2008.

[6]尚文忠.煤礦供電[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2003.

[7]彭蔓蔓.嵌入式系統導論[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[8]東南自動化研究所.綜合保護器使用手冊[Z].2006.

[9]王巖.電工技術[M].北京:中央廣播電視大學出版社,2006.

[10]潘新民.計算機通信技術[M].北京:電子工業出版社,2006.