徐愛彥
(西山煤電股份有限公司西銘礦,太原 030053)
西銘礦玉門變電原有的變電站開關(guān)和保護(hù)裝置都為20世紀(jì)80年代的機(jī)械操作機(jī)構(gòu)和機(jī)械繼電器,變電站一、二次保護(hù)自動(dòng)化程度低,操作機(jī)構(gòu)存在腐蝕或損壞、繼電器老化、備件短缺、誤動(dòng)作、拒動(dòng)等事故時(shí)有發(fā)生。隨著西銘礦的礦井向西部、北部延伸,生產(chǎn)任務(wù)逐年增加,對(duì)生產(chǎn)供電的安全帶來安全隱患。玉門變電站安全供電運(yùn)行只靠玉門變電站現(xiàn)有的值班人員不能滿足安全運(yùn)行。
2006年,玉門變電站改造成自動(dòng)化、電腦監(jiān)控、帶報(bào)警提醒、遠(yuǎn)方操作和帶有五防閉鎖功能KYN-6高開柜的綜合化變電站。西銘礦玉門35 kV變電站位于玉門地區(qū),由杜兒坪110 kV變電站引杜玉線、河龍灣110 kV變電站引河玉線兩趟35 kV線路供玉門變電站;玉門變電站35 kV還分別轉(zhuǎn)供磺廠變電站和支架廠變電站;站內(nèi)設(shè)備主要有2臺(tái)8 000 kVA主變,型號(hào)為SF-8000/35,34臺(tái)6 kV開關(guān),7臺(tái)35 kV開關(guān),2套無功綜合調(diào)節(jié)裝置(電容),2套直流屏供電系統(tǒng),2套電池組,1套雙電源自動(dòng)切換裝置,2套小電流接地保護(hù)屏。玉門變電站在正常情況下,采用分列運(yùn)行方式,河玉線帶1#主變,帶6 kV I段;杜玉線帶2#主變,帶6 kVⅡ段;35 kV聯(lián)絡(luò)開關(guān)350在斷開位置,處于熱備狀態(tài);6 kV母聯(lián)開關(guān)6001在斷開位置,處于熱備狀態(tài)。
35 kV玉門變電站擔(dān)負(fù)著西銘礦區(qū)所有的民用電、礦調(diào)度瓦斯監(jiān)控、胡沙帽風(fēng)機(jī)供風(fēng)和井下直流西六硅整流的電機(jī)車供電任務(wù),屬于一類負(fù)荷,安全規(guī)程要求必須要保證不間斷供電。因此,西銘礦安裝有雙電源切換裝置,來確保煤礦安全供電。玉門變電站雙電源切換分為自動(dòng)和手動(dòng)2種切換功能[1]。
(1)自動(dòng)切換。玉門變電站以35 kV直流供電系統(tǒng)分列運(yùn)行,如圖1所示,自動(dòng)電源切換裝置選擇開關(guān)轉(zhuǎn)向“自動(dòng)”位置?,F(xiàn)運(yùn)行方式為:一號(hào)直流電源35 kV I段控制與35 kV I段合閘供電給356、353、351、350直流控制母線和合閘母線用電,二號(hào)直流屏的35 kVⅡ段控制與35 kVⅡ段合閘供電給354、352、355直流控制母線和合閘母線用電。雙電源切換處于自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài),同時(shí)備用發(fā)電機(jī)組處于自動(dòng)狀態(tài)。在雙電源均正常的情況下,如果一號(hào)直流屏發(fā)生故障無法及時(shí)恢復(fù)供電,使用二號(hào)直流屏的35 kV聯(lián)絡(luò)控制與35 kV聯(lián)絡(luò)合閘,通過350聯(lián)絡(luò)開關(guān)的雙電源自動(dòng)切換,發(fā)電機(jī)組立即起動(dòng),起動(dòng)正常后,能自動(dòng)切換到356、353、351;同理二號(hào)直流屏如果也失電,當(dāng)電源正常后,能自動(dòng)切換到一號(hào)直流屏電源供電,同時(shí)自動(dòng)停止發(fā)電機(jī)組,恢復(fù)原有供電方式[2]。
(2)玉門變電站其余直流系統(tǒng)尚未分列改造,控制回路、合閘回路均為雙回路供電,日常運(yùn)行為一套系統(tǒng)運(yùn)行,另一套系統(tǒng)備用[3]。
(3)手動(dòng)切換。把選擇開關(guān)轉(zhuǎn)向“手動(dòng)”位置,1號(hào)直流屏電源和2號(hào)直流屏電源切換由人工實(shí)現(xiàn)。按下1號(hào)電源合閘按鈕,開關(guān)轉(zhuǎn)到電源供電位置,同時(shí)電源供電指示燈亮;同理,按下2號(hào)電源合閘按鈕,電源供電指示燈亮;按下零位按鈕,開關(guān)轉(zhuǎn)到零位(兩邊均不接通的中間位置),同時(shí)零位指示燈亮。
圖1 西銘礦玉門35 kV變電站自動(dòng)切換電源示意圖
(1)煤礦供電是安全生產(chǎn)的基石和動(dòng)力。西銘礦屬于老煤礦,工作面多,井田成矩形,長17 km,寬3~4 km,供電線路長,中間有損耗,外力容易破壞;地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,采掘工面裝機(jī)總?cè)萘看?,超?fù)荷作業(yè),設(shè)備發(fā)生故障造成跳閘或無故停電等,制約了安全生產(chǎn)。因此,這就要求變電站裝設(shè)有安全、監(jiān)控、測(cè)量、信號(hào)等二次保護(hù)回路設(shè)備,方便值班人員在發(fā)生故障時(shí)能選擇地、快速地、靈敏地、可靠地切除故障[4]。
(2)西銘礦玉門變電站在實(shí)際工作經(jīng)常遇到6 kV線路越級(jí)跳閘等故障。西銘礦接地保護(hù)安裝的是北京昊博公司產(chǎn)的小電流接地裝置。正常情況下,小電流裝置正常燈顯示藍(lán)色,表示線路正常。如果發(fā)生井下電纜或架空線路某開關(guān)線路上有單相接地故障。指示等由藍(lán)色變成紅色,同時(shí)警鈴報(bào)警。此時(shí),電腦顯示屏也提示有接地開關(guān)柜雙名稱。值班員通過接地裝置第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)接地柜及時(shí)處理。
圖2 西銘礦玉門變電站模擬示意圖
(3)西銘礦改造后的高開柜為KYN-6,帶有絕緣監(jiān)察表三相指示,如圖2所示,假如其中有一相發(fā)生完全接地,故障相指示燈熄滅。查電腦屏顯示,故障接地相相對(duì)地電壓為0或接近0,非故障相其余兩相電壓比正常情況下電壓升高3倍,且持久不變[5]。
(4)措施:實(shí)踐工作中總結(jié)規(guī)律,接地故障持續(xù)5 min不消失。首先,檢查變電站內(nèi)設(shè)備有無明顯接地;其次,通過絕緣監(jiān)察表,三相指示燈,迅速判斷哪個(gè)開關(guān)線路上的接地故障。
西銘礦保護(hù)屏安裝有北京青大的繼電器保護(hù)裝置。該繼電器通過一次回路電壓互感器,給裝置提供電壓數(shù)據(jù),通過后臺(tái)PLC轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏上。通過與KYN-6高壓開關(guān)電流互感器聯(lián)接,有選擇性、快速地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障。采用PLC先進(jìn)保護(hù)系統(tǒng),通過計(jì)算機(jī)顯示電流過流、速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)等[7]。因西銘礦礦區(qū)用電地點(diǎn)多,很容易出現(xiàn)電流過流、開關(guān)跳閘現(xiàn)象。
KYN-6高開關(guān)電流互感器變比算出額定電流值,北京青大保護(hù)采用反時(shí)限繼電保護(hù)動(dòng)作工作原理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,有選擇性地、快速地切斷故障線路[8]。
玉門變電站6113王封煤礦高開柜,電流互感變比300/5,定值為過流值3 A(1 s),速斷值為13 A(0 s),變電站6113柜高開柜發(fā)生故障掉閘。
值班員查看保護(hù)記錄,查詢數(shù)據(jù)為:Ia=0.519 A;Ib=0.531 A;Ic=3.261 A。則通過定值可看出,6113柜c相過流。
若查詢保護(hù)記錄數(shù)據(jù)為:Ia=8.619 A;Ib=14.261 A;Ic=0.631 A。則通過定值可看出,6113柜b相速斷。
如果是過流動(dòng)作,匯報(bào)調(diào)度,得到允許,可試送一次;要是速斷動(dòng)作,不可送電。
玉門變電站改造后,提高了電壓質(zhì)量,而且還帶來了降低電網(wǎng)輸電損耗的經(jīng)濟(jì)效果。玉門變電站并列電容器能根據(jù)采區(qū)負(fù)荷的增大或減小,自動(dòng)投切或退出,補(bǔ)償功率因數(shù)。相比老式機(jī)械變電站功率因數(shù)提高到0.95,功率因數(shù)超過0.98,電容無功補(bǔ)償裝置自動(dòng)進(jìn)行電容組退出;當(dāng)電壓偏低時(shí)或功率因數(shù)低于0.93,電容無功補(bǔ)償裝置能自動(dòng)進(jìn)行電容器組投入[9]。
改造后的玉門變電站給西銘礦創(chuàng)造的綜合經(jīng)濟(jì)效益:可提高供電設(shè)備的供電能力約90%;西銘礦巷道距離長,供電距離大,電網(wǎng)的電壓損耗大,電容無功補(bǔ)償裝置降低電能損耗50%;減少電壓損失5%~6%[10],節(jié)約了噸煤成本,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。智能變電站每班可節(jié)省1人,每月4個(gè)班。每月至少可節(jié)省資金:2 000 3=6 000(元)。一年節(jié)支7.2萬元(不包括電費(fèi)用)。
通過改造,真正實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化智能綜合變電站。通過電腦分析、開關(guān)五防閉鎖,解決了老式變電所機(jī)械化、靠人為記性誤操作的缺點(diǎn),避免事故發(fā)生。實(shí)踐證明玉門變電站通過智能變電站系統(tǒng)保護(hù)改造后,實(shí)現(xiàn)了安全長周期,保證了西銘礦安全生產(chǎn)及提高經(jīng)濟(jì)效益。