煤礦無人值守變電所高壓開關安全控制策略

田 軍

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

·專題綜述·

煤礦無人值守變電所高壓開關安全控制策略

田 軍

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

某礦實現井下變電所無人值守后，發生了因誤送電導致的人身事故。為了完善礦井無人值守系統功能，提高系統安全性和可靠性，對井下變電站高壓開關進行改造，實現高壓開關“遠程”與“就地”合閘操作之間閉鎖功能，以及高壓開關分閘按鈕的自鎖功能，防止發生誤操作導致的停送電事故，建設現代化本質安全型礦井。

無人值守；高壓開關；合閘；閉鎖功能；自鎖功能

隨著無人值守建設在煤炭領域的推廣，煤礦企業“兩化融合”的不斷深入，井下實現無人值守的范圍逐漸擴大，無人值守系統的安全性和可靠性就越來越引起高度重視。只有吸取建設中的教訓、總結經驗、完善系統功能，才能充分發揮無人值守系統的作用，達到“安全可靠，減人提效”的目的。

1 問題的提出

線路檢修作業時，首先應當將被告檢修線路停電。停電過程應至少執行4項程序：1) 斷開作業線路控制開關的斷路器。2) 斷開本開關的隔離開關。3) 掛“有人作業，禁止合閘”的警示牌。4) 掛好本開關出線側的接地線。

2017年初，某礦回撤回采工作面電纜，執行停電操作過程中發生了一起誤送電事故，造成一人被電擊的嚴重后果。

事故經過：礦井集控中心調度員按照停電審批報告和工作票，對井下變電所供某回采工作面的高壓開關遠程操作，斷開斷路器。井下變電所工作人員就地拉開隔離開關操作時，發現隔離開關無法拉出。 此時，工作人員誤動合閘按鈕，使得已斷電的高壓開關合閘送電，導致一名正在工作面拆除電纜的人員觸電。

總結事故教訓，本次事故的發生雖然與現場作業人員不熟悉設備性能和未嚴格執行線路工作票有關，但是設備自身的缺陷也是一個重要的因素。當前，各廠家生產的礦用隔爆型高壓開關大都是為了有人值守變電所設計，在實現遠程控制改造后，就地合閘操作與遠程合閘操作處于同等有效狀態。為提高無人值守系統的安全性和可靠性，解決因誤操作導致此類事故的發生，對井下高壓開關進行改進，實現合閘操作閉鎖功能和高壓開關分閘按鈕自鎖功能，是亟待解決的一項重要課題。

2 高壓開關“遠程”與“就地”閉鎖功能

隨著煤礦智能化進程的不斷發展，礦用供電設備的性能不斷提高，設備的操作方式趨于多樣。同時，人們對工作環境的安全性、舒適性要求與日俱增，因此，許多煤礦供電設備的日常操作控制點已經與設備本身拉開了一定的距離，實現“遠程”控制；只有在供電設備及其所控線路檢修等作業時才使用設備自帶的操作面板進行操作，實行“就地”控制。

實現井下高壓開關“遠程”與“就地”合閘操作相互閉鎖，就是在任何時刻只有一處能實現合閘操作，就可以防止因誤合閘送電造成事故。

所謂“遠程”與“就地”合閘操作相互閉鎖，就是當高壓開關處于“就地”操作狀態時，合閘操作只能通過高壓開關本身的合閘按鈕在就地進行，而不能通過遠程集控平臺進行合閘操作；當高壓開關處于“遠程”控制狀態時，合閘操作只能通過遠程集控平臺進行，而不能通過高開本身的合閘按鈕進行就地操作，這樣就實現了“遠程”和“就地”操作的相互閉鎖功能。

目前，煤礦井下常用高壓配電設備，按保護類型可分為隔爆兼本安型高壓開關和隔爆非本安型高壓開關。下面就閉鎖功能分別進行說明：

1) 隔爆兼本安型高壓開關內設有本質安全型先導插件，經過改進，實現通過通訊接口進行遙控分、合閘操作，從而實現“遠程”控制和“就地”操作之間合閘閉鎖的功能。隔爆兼本安型高壓配電裝置電氣原理圖見圖1.

圖1 隔爆兼本安型高壓配電裝置電氣原理圖

如圖1所示，當撥位開關“NK”打到“遠程”點時，遠程控制回路接通。K1點和K2點間的“遙控合閘”可以進行合閘操作；此時就地控制回路處于斷開狀態，就地合閘按鈕“QA”不能進行合閘操作。

當撥位開關“NK”打到“就地”點時，就地控制回路接通，按下就地合閘按鈕“QA”，即可完成合閘操作；此時遠程控制回路處于斷開狀態，K1點和K2點間的“遙控合閘”不能進行合閘操作。

無論是在什么操作狀態下，按下停止“TA”按鈕，均可完成分閘操作，保證在任何時刻、任何一個操作點，一旦有緊急情況都可以切斷電源，確保安全。

2) 隔爆型高壓開關內沒有本質安全型先導插件，無法實現“遠程”和“就地”之間切換。改進前隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖見圖2.

圖2 改進前隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖

如圖2所示，由于遙控合閘接點與就地合閘按鈕為并聯設置，“遠程”和“就地”均可進行合閘操作，也就無法實現相互閉鎖。改進后隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖見圖3.

圖3 改進后隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖

經過改進，如圖3所示，在合閘接點034處接入一個撥位開關“NK”，利用撥鈕開關“NK”的“遠程”和 “就地”兩組接點分別設置成遠程控制回路和就地控制回路。

當撥位開關“NK”打到“遠程”點時，遠程控制回路接通，可以遠程進行合閘操作；此時就地控制回路處于斷開狀態，就地合閘按鈕“QA”不能進行合閘操作。

當撥位開關“NK”打到“就地”點時，就地控制回路接通，按下就地合閘按鈕“QA”，完成合閘操作；此時遠程控制回路處于斷開狀態，不能實現合閘操作。從而實現了“遠程”和“就地”合閘操作的互鎖。

通過實現高壓開關“遠程”與“就地”合閘操作的閉鎖功能，可以有效地防止出現在前面事故案例中發生的誤合閘傷人事故。

3 高壓開關分閘按鈕自鎖功能

實現了高壓開關“遠程“與”就地“合閘操作閉鎖功能后，還有一個問題需要處理：

“遠程”控制狀態下，就地按下分閘按鈕“TA”斷電后，在松開分閘按鈕“TA”且未拉開隔離開關情況下，“遠程”仍可以實現遙控合閘，安全隱患仍然存在。

經過試驗，提出將高壓開關的分閘按鈕換為帶自鎖功能按鈕的方案，可以有效避免上述現象的發生。

分閘按鈕帶自鎖功能的高壓配電裝置電氣原理圖見圖4. 如圖4所示，將分閘按鈕改為帶自鎖功能的按鈕。在“遠程”控制狀態下，“就地”進行分閘操作，即就地按下高壓開關分閘按鈕“TA”，斷路器斷開，分閘按鈕“TA”不自動彈起，合閘回路不能接通，“遠程”和“就地”均不能進行合閘操作，設備從硬件上實現了“就地”操作時的停電“掛牌”功能；只有在確認可以送電的情況下，再次按壓分閘按鈕“TA”， 分閘按鈕“TA”復位，使合閘回路處于待機狀態，允許進行合閘操作，從而實現分閘自鎖功能。

4 展望未來，系統應具備的功能

1) 遠程電子掛牌功能。

2) 實現遠程電子掛牌功能的遠程控制系統，解鎖需經遠程集控平臺確認身份后完成。

3) 電子掛牌功能在遠程集控平臺操作實施的同時，應將指令下發到相應開關的保護裝置中，只能從遠程集控平臺解鎖，不能因其它原因而自動解鎖。

4) 就地操作掛牌時的信息反饋功能，并同步自動完成遠程掛牌功能，解鎖時先完成就地解鎖，再完成遠程解鎖。

5 結 語

通過實現高壓開關“遠程”與“就地”合閘操作閉鎖功能以及分閘按鈕自鎖功能，可以有效防止實現井下變電所無人值守的礦井發生因誤操作造成的停送電事故和人身事故，提高了無人值守系統的安全性和可靠性，為礦井的安全生產提供有力的保障，具有一定的安全效益和社會效益。

圖4 分閘按鈕帶自鎖功能的高壓配電裝置電氣原理圖

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[5] 陳 娟,謝圣權,潘能勇.計算機智能監控網絡在煤礦生產中的應用[J].煤炭技術,2014(2):73-75.

Safety Control Strategy of High Voltage Switch in Unattended Substation of Coal Mine

TIAN Jun

Mis-switch-on of the electricity once caused accidents in an unattended substation in a coal mine. For the safety and reliability of the system, the function of the unattended system have to be improved by technical transformation with the high voltage switch remote operation and site operation being mutual-locked automatically, and the trip operation for high voltage switch must be self-locked to prevent the occurrence of mis-switch on accident.

Unattended; High-voltage switch; Switch on; Locking function; Self-locking function

2017-04-02

田 軍(1976—)，男，河北安新人，1999年畢業于太原理工大學，工程師，主要從事煤礦機電管理工作

(E-mail)326865251@qq.com

TD684

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1672-0652(2017)06-0031-04