杜兒坪礦坑口開閉所的改造

付金英

(西山煤電集團有限責任公司 杜兒坪礦，山西　太原　030022)

·技術經驗·

杜兒坪礦坑口開閉所的改造

付金英

(西山煤電集團有限責任公司 杜兒坪礦，山西太原030022)

摘要論述了原杜兒坪礦坑口開閉所設備老化嚴重，設備的安全性能較差，故障頻發。為保證開閉所的安全運行，需要對其進行搬遷改建，并提出了坑口開閉所改造方案。通過對設備進行選型，新坑口開閉所內全部采用礦用先進設備，尤其是開關柜智能操控裝置和視屏聯動技術的引進為礦井的安全供電及操作人員的安全提供了可靠保障。

關鍵詞遷建；供電；開關；綜合自動化

西山煤電集團公司杜兒坪礦坑口開閉所始建于1984年，擔負著工業廣場、井下前區變電所和北三一斜坡的供電重任，所用設備均已屬于報廢在用，只有一條人行通道通往開閉所，若需更換大型設備或發生火災事故時，沒有運輸道路和消防通道。開閉所內設備老化嚴重，許多配件廠家不再生產，設備的安全性能較差，開關的載流量小，故障頻發。為了保證開閉所的安全運行和供電的可靠性，需對其進行遷建、改造。

1坑口開閉所改造方案

拆除舊煤庫開閉所和已經淘汰的設備6 kV高壓開關柜10臺，以及架空導線980 m和電纜380 m.在主絞車房與壓風機房之間建一座新坑口開閉所。

開閉所室內電氣部分全部采用礦用先進設備，主要設計安裝：6 kV高壓開關柜32臺；MSVC高壓動態無功補償裝置(2 000 kVar)2套；直流系統(100 AH)2套，充電屏采用雙充雙電池，能自動投切且互為備用，保護屏及公共屏4面， 小電流接地選線屏1面(其中包括16路小電流接地選線裝置2套)，微機五防系統，后臺監控系統，火災報警系統，視頻監視系統，無線測溫系統等。

開閉所室外電氣部分。進線：從坑口一、二回路4#桿至新建開閉所新架兩回架空導線LGJ-3×185共600 m、增設2座25 m鐵塔。出線電纜采用電纜橋架敷設至壓風機房后北山上，局部鋼絞線吊掛，然后架空與原線路對接，增加：d300 mm×12 m高等徑砼電桿18基，電纜橋架XQJ-1-20-6，2×200 m,桁架20榀(L=11 m)，高壓電纜YJV22-10 kV，3×120，13根，共2 800 m ，高壓電纜YJV22-10 kV，3×70，4根，共600 m.

2設備的選型及要求

設備選型主要依據無人值守要求進行配置，開關必須能進行傳統上的遙測、遙信、遙調、遙控外，還需要有遙視功能，遠方操作人員能直觀看到所操作的設備狀態，再加之具備開關小車的電動遙控，這樣才能達到真正無人值守。

2.1　6 kV開關柜

原有開關體積大，并且采用的是油開關，維護量大且維護困難，對維護人員的要求特別高，故障率高，經常會造成礦井無計劃停電事故的發生。本次設備選型要求為：開關和小車能實現遙控和檢測，開關柜具有可靠的“五防”和聯鎖功能。電纜室門與接地刀閘采取機械閉鎖方式，并有緊急解鎖裝置。進、出線柜裝有能反映進、出線側有無電壓、并具有自檢功能的帶電顯示裝置，當出線側帶電時，應閉鎖操作接地刀閘。開關柜電氣閉鎖應單獨設置電源回路，故選用上海人民電氣有限公司生產的KYN28A-12金屬鎧裝中置式開關設備32臺，滿足了開關柜“五防”和聯鎖要求。手車上加裝電動機驅動裝置，實現斷路器手車在開關內試驗/隔離位置與工作位置間的電動移進和移出，并與變電站綜合自動化系統配合，還可實現在后臺機上對手車進行遙控操作。電動執行機構要實現電氣與機械雙重聯鎖功能，當不需要電動操作時，可切換為手動操作方式。

2.2　無功補償裝置

舊開閉所未設置無功補償裝置，系統功率因數很低，運行不經濟，而且對設備損傷較大，所以，在本次改造中，主要配備兩套高壓動態無功補償裝置，該高壓無功補償裝置在設計時要考慮5次、7次濾波支路。濾波器的分組要進行詳解計算，既滿足濾除諧波的要求，也要滿足無功補償的要求，同時還要防止在某一整數次頻率下由于濾波器與系統阻抗發生并聯諧振而產生的諧波電流放大。設計時，應考慮兩段母線合環運行時的兼容問題。高壓無功補償裝置投運后，應同時實現6 kV系統濾除諧波、平衡三相電壓、無功補償、提高供電質量四項功能。該裝置的濾波水平要達到或超過國家標準和行業標準，補償后的功率因數要保證在0.95以上。故選擇型號ZVWT-Ⅲ,它由BXST-2000/6.3型磁控可調并聯電抗器，容量 2 000 kVar和ZVWT型高壓智能無功自動調節裝置組成。保護器使用邯鄲凱立科技生產的WZB-I高壓無功補償綜合保護器。控制器安裝在控制屏上，控制屏安裝在6 kV高壓室內，采用研華ARK-3380 多視頻接口無風扇嵌入式工控機進行控制。每套裝置帶一臺工控機控制。高壓無功補償裝置應保證在1.1倍的額定電壓或1.3倍的額定電流下長期運行，最大過載量應保證在1.3倍的額定電壓或1.5倍的額定電流下短時運行。高壓無功補償裝置應設計為在該開閉所最大負荷下的5次、7次諧波不超標，噪聲不超標，同時滿足職業衛生標準。

2.3　高壓開關綜合保護裝置

保護器是近幾年來在高壓開關柜上應用的一種微機保護裝置，原來的舊開閉所只是應用繼電保護器實現開關的保護功能，故障率高，配件費用大，在選擇6 kV高開柜綜合保護器時選用先進的DSI-5311線路保護測控裝置、DSI-5366 PT并列裝置、DSI-5361備用電源自投裝置、DSI-5341電容器保護測控裝置、DSI-5331配電變保護測控裝置。并且每臺保護器都有獨立的兩套光纖通訊接口，解決了485總線或網絡通訊線不可靠的問題，通過兩臺通訊管理機分別接入后臺，實現獨立的兩套保護通訊，就地和遠方都能直觀清楚的查看每臺開關保護器的工作情況和參數設置情況。

另外交、直流系統、光纖通訊、測溫裝置、視頻及火災報警系統全部采用先進技術并適合于煤礦變電所使用要求的新型產品，與變電所的主要設備進行配套使用。

3設備的安裝及調試

設備是根據無人值守變電站的要求進行選型及配置，因此，必須合理地進行安裝、配合使用。

3.1　高壓開關柜的安裝

6 kV高壓開關柜的安裝。根據設計要求，按規定位置擺放。在6 kV高開柜安裝母線時，要同時對無線測溫裝置進行同步安裝。測溫裝置在每個隔離開關及電纜出線接頭處均安裝一個測溫塊，每臺開關還要裝一個遙控接收器，通過這個接收器要接收各點的溫度，最后將所有開關的接收器通過連線全部傳回測溫系統的后臺機中，實現對開關觸點的實時測溫。測溫裝置配備有獨立的后臺監測系統，在溫度發生異常時發出報警，提示值班人員有開關可能發生異常現象，需要進行進一步的測試與檢修。

3.2　交直流系統的安裝及調試

AR-GZDW型直流系統滿足全站正常運行負荷及事故放電負荷要求，采用220 V、180 AH的蓄電池組，供控制、保護、信號、事故照明和斷路器儲能電機用電，采用微機高頻開關電源充電機，直流充電裝置具備微機自動控制功能，正常以全浮充方式運行，并具備自動均衡充電，輸入交流電源自動切換等功能。直流系統配微機型在線直流回路接地檢測裝置，對直流母線、蓄電池主回路、整流器輸出回路和各饋線支路自動進行接地檢測，設置電池巡檢儀，對單節電池電壓進行檢測，防止單節電池故障引起整組電池報廢，直流線路、蓄電池組、充電回路均裝設電壓表。交流系統要求為雙電源進線，互為備用能進行自動、手動切換，并能提供母線電壓消失、備用電源投入，交流電壓過高、過低等信號。交、直流系統的監控信息通過接口與綜合自動化系統相連接，380 V交流總進線電流不小于100 A,饋出電流20 A/16回。交流柜內交流母線采用三相五線制，且在母線上加裝一套防雷裝置。每臺充電柜內也分別加裝防雷模塊。蓄電池配出線主要供給6 kV開關的Ⅰ段開關合閘、分閘；Ⅱ段開關的合閘、分閘；有兩趟線路專供交直流轉換器，由直流轉為交流配出線后，供給所有6 kV開關的微機保護裝置，主要是為了在系統停電后能直觀看到設備狀態，并且不影響設備的電動操作功能。

3.3　開關小車的安裝及功能調試

開關、測溫裝置和交直流系統安裝結束后，要進行微機保護裝置、電動小車的安裝及開關分合閘功能的調試，保證開關基本功能正常后，方可進行其它設備的安裝調試。在改造中，實現開關電動小車和視頻連動功能，是安裝的重點和難點，也是該技術在杜兒坪礦的首次應用。開關小車的進出位置要同時具備手動、電動兩項功能，電動操作要引至開閉所的主控室后臺機進行遙信和遠程控制，這項操作同時還要與視頻連動進行聯鎖，在操作中要能從后臺機看到開關小車的具體位置，利用攝像頭上的預置點，來實現對開關的遙信、遙控、遙調功能。這些功能全部需要采集開關狀態的具體位置點，從開關本身的二次配線箱的接線端子上引線至主控室各保護裝置，通過通訊模塊全部傳至綜合自動化保護后臺。該系統是在已安裝的8個360°旋轉的固定高清攝像頭上分別設置5個預置點，每個預置點觀測4個高開柜的斷路器及整體概況，通過設置每個預置點的IP地址，在后臺機操作相應開關時，通過通訊方式調用相應攝像頭的IP，達到對手車及斷路器的遠方監測目的。即在值班人員通過后臺五防系統完成電腦模擬后，可在后臺機上對手車及斷路器進行操作。在操作某個開關時，后臺機上能夠直接彈出相應開關斷路器的視頻畫面，并遠程對手車及斷路器動作情況進行監測，可以清晰看到手車進出情況及斷路器實際動作情況(對機械位置進行觀察)，保證遠方操作的準確性及快速性。最終可以在就地和后臺同時實現對設備的各項控制，從而實現變電站的無人值守功能。

4效果

改建后，新坑口開閉所高開柜采用空氣絕緣鎧裝金屬封閉開關及手車式斷路器，安全性高、操作安全簡便，開關柜智能操控裝置能實現操作、狀態顯示、語音報警等功能，留通訊接口，并將所有的狀態顯示參數信息通過以太網上傳至主控制室，實現對開閉所的控制管理及遙信、遙測、遙控、遙調功能。將高開柜視屏監控與開關柜遙控功能結合起來形成視屏聯動功能，安全準確地進行停送電操作，增加了多次的確認項目，杜絕了停送電過程誤操作的發生，為礦井的安全供電及操作人員的安全提供了可靠保障。

5結束語

坑口開閉所的遷建將設備全面改造為先進設備，便于日常檢修維護，為礦井的安全供電提供了可靠保證。煤礦的安全供電需要及時淘汰落后設備，不斷更新先進設備和引進先進技術，才能消除供電安全隱患,滿足礦井的安全持續穩定發展。

參考文獻

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[3]劉明君，弭洪濤.電力系統微機保護[M].北京：冶金工業出版社，2002:17-19.

Reconstruction on Pithead Switching Station of Du'erping Coal Mine

FU Jinying

AbstractThe equipments aging is serious, the equipment performance safety is poorer, malfunction is frequent in the pithead switching station of Du'erping coal mine are discussed in this paper. To ensure the safe operation of the switching station, need to be relocated, and the pithead switching station reconstruction scheme is proposed. Through the selection of equipment, the new pithead switching station adopt all advanced mining equipment, especially the switch cabinet intelligent control device and the video linkage technology introduction for safety power supply of the mine and the operator safety provides a reliable guarantee.

Key wordsRelocation; The power supply; Switch; Integrated automation

中圖分類號：TD612

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)08-0028-03

作者簡介：付金英(1968—)，女，河南滑縣人，2013年畢業于中國礦業大學，工程師，主要從事機電管理工作(E-mail)FU6371297@163.com

收稿日期：2015-07-23