田莊選煤廠供配電系統改造優化設計

張同軍

(平頂山天安煤業股份有限公司田莊選煤廠,河南省平頂山市,467013)

田莊選煤廠供配電系統改造優化設計

張同軍

(平頂山天安煤業股份有限公司田莊選煤廠,河南省平頂山市,467013)

田莊選煤廠從本廠實際出發,根據改造目的、設計原則及設計規模,經過方案論證及對供配電系統回路、接線及設備選擇、絕緣配合、過電壓保護及防雷接地等方面的優化設計,在保證安全、可靠和自動控制的前提下,實現了供電能力的提升。

供配電系統 改造 優化設計 田莊選煤廠

1 概述

田莊選煤廠是我國第一座自主設計施工的全重介大型煉焦煤選煤廠,原設計能力為3.70 Mt/a,投產于20世紀70年代。其間在2002年對其末煤系統、煤泥水系統、浮選系統進行過局部改造,設計能力提高到4.50 Mt/a。近年來田莊選煤廠通過嚴格管理和挖潛,生產規模不斷擴大,實際生產能力已經達到6.00 Mt/a,創造了顯著的經濟效益和社會效益。盡管實際生產能力已達到很高,但田莊選煤廠生產系統和設備已經嚴重老化,有些工藝相對落后,部分關鍵工藝環節不夠完善,特別是供配電系統由于長時間超負荷運轉,再加上投入不足,不少方面存在許多問題,給安全生產帶來很大隱患。

在這種情況下,進行全廠產能提升改造,必然對供配電系統提出了更高的要求。田莊洗煤廠現有供配電系統始建于1990年,屬單回路供電(原設計雙回路),引自賈莊變電站35 kV電源。從長遠發展和產能提升的要求出發,必須對現有供配電系統進行改造,規劃將原有供配電系統拆除,在廠區內新建1座35/6 kV變電站。

2 改造目的

(1)產能提升的需要。近年來隨著煤炭市場需求的不斷增加,按照煤炭工業發展的方針政策,結合企業實際,提出對田莊選煤廠進行技術改造,目的是把田莊選煤廠建設成安全型、效益型、質量標準化選煤廠。田莊選煤廠改造后年處理原煤能力達到10.00 Mt,日處理原煤能力30303 t,小時處理原煤能力1515.15 t。生產產能的提高必然要求供配電系統作保證。

(2)設備更新的需要。選煤廠現有設備大多為20世紀80年代的產品,經過多年的運轉,不少設備陳舊老化,超期服役,穩定性差、故障率高、維修量大、配件采購困難。特別是35 kV高壓開關柜為GBC型,6 kV高壓開柜為GG1A型,柜內斷路器均為少油斷路器,繼電保護為傳統的電磁式繼電保護,都急需更新換代。

(3)安全生產的需要。由于供電系統設計、運行及設備、設施在維修過程中出現的各種問題,已直接影響到供電的安全性和可靠性,如主變的漏油、水平母線裸露、消防設施不合理等問題,造成供電能力已不能滿足安全生產的要求。

(4)自動控制的需要。在原供電系統中,由于設計理念和技術水平的限制,高壓供配電系統是35 kV和6 kV變壓站分別布置,而且需要三班專人值守,沒有自動監控系統,不僅給操作和安全供電帶來隱患,而且造成人力資源的浪費。

3 改造的原則和建設規模

(1)設計原則:遵循有關的國家規范及行業設計規程;滿足設計委托書的有關具體要求;35 kV側主接線為單母線分段接線;2臺10 MVA干式主變壓器;6 kV側主接線為單母線分段接線;預留6 kV出線備用位置。

(2)建設規模:電壓等級35/6 kV;主變容量2×10 MVA;35 kV電源進線2回;本期6 kV饋出線共26回,終期出線共42回;6 kV無功補償,電容器出線2回,安裝容量2×3.0 Mvar。

4 方案優化

4.1 位置選擇

改造前田莊選煤廠的變電站是設置在主廠房的北邊,35 kV和6 kV分別布置在道路兩邊,很不方便。此次改造考慮兩個變電站合并建設,安排在一棟樓內。其位置的選擇按照規范要求,在位置選擇上必須考慮:一是靠近全廠負荷中心(主廠房);二進出線方便且位于污染的上風側;三是避開劇烈震動場所;四是工業廣場的總體布局。因此,只能選擇主廠房的北部或西部。綜合各種因素,最后確定安排在主廠房和新建中煤濃縮機的西部,壓濾車間東部。

4.2 回路選擇

田莊選煤廠原設計時,按照可靠性的原則,根據生產規模、二級負荷單位的要求,建立了雙回路供電系統。而由于種種原因,目前僅有1回(賈田線)電源供電,引自賈莊變電站,導線L GJ-185/30,長度約為1.5 km。新建變電站進線電源2回,其中一回路引自賈莊變電站,另一路考慮引自月臺河變電站。

4.3 布置選擇

電氣綜合樓靠西面和東面規劃道路作為設備主入口,北面靠近道路,整體為兩層布置,局部三層。6 kV電容器室布置在±0.00 m;35 kV高壓室和控制保護室及通信室布置在+6.00 m。

根據場地特點,提出兩種方案。方案一:全戶內型,即35 kV架空線路在電氣綜合樓西面架空接入35 kV高壓開關柜,總體布置占地面積小,防污性好,布置緊湊,運行條件好,易于管理,但投資略高;方案二:半戶內型,即35 kV進線方式與方案一相同,主變和電容器室單獨布置,主變布置在室外,運行條件較差,不便管理,但投資略省。經過論證決定采用方案一,即變電站采用全戶內型,所有設備室內布置,設備布置35 kV高壓室不預留備用位置,6 kV高壓室預留備用位置。

考慮到站址周邊自然環境條件較為不利,按有關設計規程要求,變電站電氣設備的設計污穢等級按Ⅳ級重污穢,按設備外絕緣爬電比距不小于3.1 cm/kV(最高工作電壓)考慮。所有電氣設備必須采用防污型導管或絕緣子,瓷絕緣采用大、小傘結構,也可采用復合絕緣。

4.4 接線及設備選擇

根據系統要求,田莊選煤廠35 kV變電站裝設容量為2臺10 MVA、35±2×2.5%/6.3 kV干式電力變壓器,電壓比為35±2×2.5%/6.3 kV。35 kV側采用單母線分段接線,進線2回。正常1臺運行,1臺備用,2臺也可以同時分列運行,互為熱備。當一臺主變故障檢修時,另一臺主變壓器能保證向二級以上負荷供電。

35 kV配電裝置采用戶內 KYN60-40.5型金屬封閉鎧裝移開式高壓開關柜,額定電流1600 A,內裝RES15-40.5/1600A-25KA型六氟化硫斷路器。

6 kV側接線采用單母線分段接線,通過封閉母線橋架與6 kV開關柜連接。6 kV側接線采用2臺主變壓器帶所有出線回路,預留出線備用位置,增加出線簡單易行。6 kV配電裝置采用 KYN28A-12型金屬封閉鎧裝移開式高壓開關柜,進線、母聯開關柜額定電流為3150 A,內裝VEP-12型式真空斷路器,彈簧操作機構,額定開斷電流31.5 kA;饋出線柜額定電流為1250 A,內裝VEP-12型真空斷路器,彈簧操作機構,額定開斷電流25 kA。6 kV側出線大部分經變壓器變為低壓負荷,在低壓側已作了分散補償,故無功集中補償容量預計為2×2.4 Mvar。

選用小電流接地選線裝置1套。系統發生非瞬時性單相接地故障時,可在盡量短的時間內找出接地故障線路,提高了選煤廠供電的安全性和供電質量。

4.5 絕緣配合、過電壓保護及防雷接地

為防止雷擊,變電站場地設獨立避雷針2座。35 kV電源線路全線架設避雷線,線路設計污穢等級為Ⅳ級。終端塔至配電裝置進線段利用變電站場地獨立避雷針保護,必要時增設塔頂避雷針。為防止雷電侵入波,在變電所各側母線上采用金屬氧化物避雷器保護。為防止真空斷路器的操作過電壓,設計選用三相組合式金屬氧化物避雷器保護。全所接地電阻要求小于0.5Ω。

4.6 綜合自動化系統

本站按無人值守變電站設計,由平煤電務廠對站內主要電氣設備進行監視、控制;同時,變電站將有關信息傳送至平煤電務廠調度室。

站內設監控主機,兼有遠動工作站功能,并設置獨立的繼電保護工程師站。為滿足礦井對主要電氣設備進行調試、檢修、維護的特殊需要,有關人員可在當地對全站主要電氣設備進行監視、控制。

本站信號系統不設光字牌,事故信號和預告信號均由微機監控系統的數據采集/處理系統按照事故發生的時間和順序自動記錄、處理及顯示,并通過遠動通道遠傳至地面調度室或集控中心,通過集控中心的顯示器顯示報警畫面,并通過打印機打印故障數據。

測量系統采集量按《電測量儀表裝置設計技術規程》配置,交流直接采樣方式。所有需要測量的電氣和非電氣量除進入微機監控系統進行采集、處理、顯示和遠傳外,對于直流系統、主變溫度等就地裝設常規測量儀表。

6 kV、35 kV室內配電裝置“五防”功能,采用簡單可靠的機械閉鎖及部分電氣閉鎖,綜合自動化系統獨立設置微機“五防”工作站一套。

監控系統主機及網絡設備按變電站終期容量配置,分布式微機測控裝置按本期規模考慮。4.7 電力調度通信

(1)主通道:田莊選煤廠屬于平煤內部調度管理,選煤廠新建35 kV變電站經光纖線路至平煤通信中心,經平煤光纖網至平煤電務廠調度室。在選煤廠新建35 kV變電站設置光傳輸設備和PCM設備,可傳輸語音電話、2 Mbps及以上高速率的信息流。

(2)備用通道:選煤廠新建35 kV變電站經通信電纜線路至平煤通信中心,經平煤光纖網至平煤電務廠調度室,備用通道采用通信電纜,可傳輸語音及低速數據。

5 結論

經過方案論證和設計優化,達到了預期目的,在保證安全、可靠和自動控制的前提下,實現供電能力的提升,為全廠總體產能升級提供了強勁的動力支持,實現了安全性、可靠性、先進性和經濟性的統一。

(責任編輯 張艷華)

An optimization design for technical reconstruction of power supply system at tianzhuang coal preparation plant

Zhang Tongjun
(Tianzhuang Coal Preparation Plant,Tian’an Coal Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467013,China)

An optimization design is developed and verified for technical reconstruction of the circuiting,wiring and equipment,insulation coordination,over-voltage protection and lightning protection of the power supply system in light of the actual conditions of the plant and taking into consideration the purpose of the reconstruction,design principles and designed capacity,which has increased the power supply capacity with assured safety,reliability and automatic control.

power supply system,reconstruction,optimization design,Tianzhuang Coal Preparation Plant

TD948.3

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張同軍(1962-),男,現任平頂山天安煤業股份有限公司田莊選煤廠副廠長,負責生產和經營管理工作。