煤矿地面变电所设备升级改造分析
来源:用户上传
作者:
摘 要：山西某矿的地面变电所主要设备均是安装与上世纪70年代，设备的技术性能已经不能满足现代化矿井安全供电需要，因此，根据矿井实际情况，从地面变电所的高压变电柜、自动监控系统、直流系统等进行改造，改造后的地面变电所能够较好的适应现代化矿井生产的需要，可以为矿井提供稳定的电力供应，为其他矿井地面变电所的改造能提供一定经验借鉴。
关键词：煤矿;变电所;设备改造
我国煤矿的生产规模已经以及煤炭生产质量都已经满足煤炭行业相关规范规程的要求，同时随着社会的不断向前发展，对煤炭企业生产提出了更高更严苛的要求，煤矿能否实现安全生产直接关系到矿区人民的稳定及社会的和谐[1～2]。建立一个稳定的地面供电所，对保证矿井的正常生产具有显著的意义[3]。文中以山西某矿年生产能力为300万t，地面变电所采用的设备多是产于上世纪70年，时长会因为设备故障造成矿井供电问题，因此，有必要对供电设备进行还是升级改造。
1 变电所技术改造
1.1 高压变电柜技术改造
对变电所中的6kV高压开关变电柜进行升级改造，选择中置手车，设备具有三种功能状态，分别是时检修、运行以及试验，三种不同的运行状态均是具备可靠的机械功能以及双重封闭功能，以杜绝出现误操作[4]。在高压开关控制柜的外壳采用的钢板厚度达到3mm，并进行喷塑处理，使得外壳具备较高的抗腐蚀能力。在对高压开关进行收纳过程中，需要做好设备密封以及防潮。对于高压开关控制柜操控而言，具备的防止误操作具体功能为：防止误分、合短路开关、防止出现带电接地功能、防止出现误入带电间隔等，同时还具有防止带电的高压电缆误开高压室门情况。
选择的移开方式的手推车，在控制柜内部选择真空断路器，在进线柜以及母线柜选用的断路器均是大于1250A，剩余的电压控制柜断路器均需要大于630A，在对开关控制柜布置过程中，将高压变电柜放置成两排，均是靠墙体进行布置。在进线柜中，在电流互感器中的二次侧应该安设三组线圈，其中的一组线圈备用，应对出现主变差动需要维修的情况[5]。
同时选择的蓄电池组具有免维修功能、防雷、双路自动切换以及自动切换的双路电流，选择一个具有操控软件的操控人员工作点，同时具备自动化的后台建立以及触摸显示屏。继电器以及测控设备应具备遥控指挥或者手动控制能力。根据电力行业相关规则，需要将R5484通讯接口与R5232接口进行连接，实现现场控制总线与工业以太网之间的连接，确保设备在无人状态下具有正常平稳工作能力。
1.2 自动监控系统升级改造
实现远方控制断路器的操控主要是通过两个6kV进线来实现，操控回路可以实现降低或者避免出现防跳装置出现闭锁情况，通过布置在转关开关内部的开关变可以进线相关的操作。在高压开关控制柜根据设计要求安装高压保护监测装置，装置的保护出口以及遥控信息采集点数量应保持充足。实现远方遥控控制监测的短路器主要是依靠两个高压电容（6kV），两个变压器（6kV），以及十余个馈线（6kV）来完成，操控回路可降低或者杜绝跳闸装置闭锁情况发生，设备操作开关布置在开关柜内，并在开关柜内，布置的遥控信息采集接入点的数量与保护出口数量应保持充足。采用1套并列装置，跟6kV的电压互感器并列，在对装置进行安装过程中需要将隔离开关的接点一级经分段断路器进行关闭。在控制PC后台位置进行数据采集，例如对PT位置信息、故障信号跟并列信号进行采集。在需要对电压（6kV）小母线进行测量及计量时，先要进行并列，并列电点布置点数不应小于9个，将保护装置安置在高压开关控制柜柜之内，实现对遥控信息采集点及出口及时保护。
2 直流系统改造
2.1 直流充电柜改造
直流充电柜的充电方式主要是依靠采用高频开关模块输出的电流进行，具体为采用单组充电设备与额定的直流电进行结合，通过对直流电受到的经常性负荷、蓄电池组的容量以及其他模块进行计算，采用N+1计算方式确定具体数值，并将各个充电模块的额定电流值确保处于20A以下。系统中的整流模块不仅仅能够具备软启动功能，同时还能满足蓄电池组的充电需要以及浮充电特征。
蓄电池组充电的方式主要有手动控制方式以及自动控制方式，采用手动控制方式可以对充电、浮充电以及充电限流值进行必要的调整，当蓄电池组的完成放电之后便开始进行自动控制方式。当系统恢复交流供电状态之后，按照控制程序设定要求，并接受微型计算机控制，整流模块进入到自动充电状态。在进行充电过程中完成充电→浮充电自动转化，设定的电流转化动作值不得超过整体设定值的±0.5%，在完成恒压充电过程之后，电流转化的动作值不应超过设定的整体值的±0.5%。
针对于整流模块来说，设备的温度补偿尤为重要，在安装过程中需要能够将蓄电池组内部的温度较为直观明显的表现出来，为了确保探测的稳定的准确性，在蓄电池组内部安装两个温度探头，测定的温度取平均值，进行温度调整过程中需要将补偿值设定在±20%之内，整流模块输出表现欠压时的电压区间在190V～198V，输出过压时的电压区间在187V～295V;交流（AC）输入线路中回差值控制在5V～15V间，过压时的电压区间在475V～485V。交流（AC）输入回差在10V～20V间，欠压值的电压区间在131V～323V。
用作对保护电流动作的电流精度值应在规定的范围之內，控制范围在设定的整定值的±1%，当测定的动作电流值达到设定的整定值时需要立刻的进行动作，完成对电流保护的故障报警、欠压、过压跟缺相保护功能具体需要的设备是整流模块。出现任意以外动作均可将系统进行到自动保护状态，同时会将整流器模块传输到监控中心。
2.2 馈电柜改造
将馈电柜的控制母线输出回路数改造为10路，并将馈电柜中的合闸回路改造成4回路，各个回路均时20A，采用直流开关为的断路器（GM系列）。选择的在线绝缘监测装置以及选项装置的型号为ER-ZJ，控制系统选择单分段系统方式。
3 总结
根据该矿地面变电所的具体情况，通过对比10kV以及6kV供配电系统，6kV供电系统更为适合矿井现状，并将其作为矿井供电的配电电压。文中主要根据相关标准对地面变电所中的设备布置、设备选型、开关布置、以及自动化控制进行改造分析，并利用先关监测技术实现对直流供电系统、自动保护系统以及6kV供电开关的改造，改造后的地面变电所运行状态较好，并顺利通过相关电力以及煤矿管理部门的验收。
参考文献：
[1]贠永.煤矿变电所的运行与管理[J].山东工业技术，2019 （02）：82.
[2]刘闯.李雅庄煤矿地面变电所升级改造研究[J].山东煤炭科技，2018（09）：133-134.
[3]陈南燕.煤矿供电线路及变电所事故防治措施探讨[J].山西能源学院学报，2018，31（04）：26-29.
[4]张文瑞.煤矿供电防越级跳闸监控系统[J].工矿自动化，2018，44（09）：98-101.
[5]徐长发.关于桃山煤矿南立井变电所改造方案[J].科学技术创新，2018（17）：188-189.
作者简介：
侯佳丽（1987- ），女，山西汾阳人，2012年7月毕业于山西大同大学，机械设计制造及其自动化专业，本科学历，现为助理工程师，从事煤矿机电技术研究工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14687332.htm
