杜儿坪矿坑口开闭所的改造

付金英

(西山煤电集团有限责任公司 杜儿坪矿，山西　太原　030022)

·技术经验·

杜儿坪矿坑口开闭所的改造

付金英

(西山煤电集团有限责任公司 杜儿坪矿，山西太原030022)

摘要论述了原杜儿坪矿坑口开闭所设备老化严重，设备的安全性能较差，故障频发。为保证开闭所的安全运行，需要对其进行搬迁改建，并提出了坑口开闭所改造方案。通过对设备进行选型，新坑口开闭所内全部采用矿用先进设备，尤其是开关柜智能操控装置和视屏联动技术的引进为矿井的安全供电及操作人员的安全提供了可靠保障。

关键词迁建；供电；开关；综合自动化

西山煤电集团公司杜儿坪矿坑口开闭所始建于1984年，担负着工业广场、井下前区变电所和北三一斜坡的供电重任，所用设备均已属于报废在用，只有一条人行通道通往开闭所，若需更换大型设备或发生火灾事故时，没有运输道路和消防通道。开闭所内设备老化严重，许多配件厂家不再生产，设备的安全性能较差，开关的载流量小，故障频发。为了保证开闭所的安全运行和供电的可靠性，需对其进行迁建、改造。

1坑口开闭所改造方案

拆除旧煤库开闭所和已经淘汰的设备6 kV高压开关柜10台，以及架空导线980 m和电缆380 m.在主绞车房与压风机房之间建一座新坑口开闭所。

开闭所室内电气部分全部采用矿用先进设备，主要设计安装：6 kV高压开关柜32台；MSVC高压动态无功补偿装置(2 000 kVar)2套；直流系统(100 AH)2套，充电屏采用双充双电池，能自动投切且互为备用，保护屏及公共屏4面， 小电流接地选线屏1面(其中包括16路小电流接地选线装置2套)，微机五防系统，后台监控系统，火灾报警系统，视频监视系统，无线测温系统等。

开闭所室外电气部分。进线：从坑口一、二回路4#杆至新建开闭所新架两回架空导线LGJ-3×185共600 m、增设2座25 m铁塔。出线电缆采用电缆桥架敷设至压风机房后北山上，局部钢绞线吊挂，然后架空与原线路对接，增加：d300 mm×12 m高等径砼电杆18基，电缆桥架XQJ-1-20-6，2×200 m,桁架20榀(L=11 m)，高压电缆YJV22-10 kV，3×120，13根，共2 800 m ，高压电缆YJV22-10 kV，3×70，4根，共600 m.

2设备的选型及要求

设备选型主要依据无人值守要求进行配置，开关必须能进行传统上的遥测、遥信、遥调、遥控外，还需要有遥视功能，远方操作人员能直观看到所操作的设备状态，再加之具备开关小车的电动遥控，这样才能达到真正无人值守。

2.1　6 kV开关柜

原有开关体积大，并且采用的是油开关，维护量大且维护困难，对维护人员的要求特别高，故障率高，经常会造成矿井无计划停电事故的发生。本次设备选型要求为：开关和小车能实现遥控和检测，开关柜具有可靠的“五防”和联锁功能。电缆室门与接地刀闸采取机械闭锁方式，并有紧急解锁装置。进、出线柜装有能反映进、出线侧有无电压、并具有自检功能的带电显示装置，当出线侧带电时，应闭锁操作接地刀闸。开关柜电气闭锁应单独设置电源回路，故选用上海人民电气有限公司生产的KYN28A-12金属铠装中置式开关设备32台，满足了开关柜“五防”和联锁要求。手车上加装电动机驱动装置，实现断路器手车在开关内试验/隔离位置与工作位置间的电动移进和移出，并与变电站综合自动化系统配合，还可实现在后台机上对手车进行遥控操作。电动执行机构要实现电气与机械双重联锁功能，当不需要电动操作时，可切换为手动操作方式。

2.2　无功补偿装置

旧开闭所未设置无功补偿装置，系统功率因数很低，运行不经济，而且对设备损伤较大，所以，在本次改造中，主要配备两套高压动态无功补偿装置，该高压无功补偿装置在设计时要考虑5次、7次滤波支路。滤波器的分组要进行详解计算，既满足滤除谐波的要求，也要满足无功补偿的要求，同时还要防止在某一整数次频率下由于滤波器与系统阻抗发生并联谐振而产生的谐波电流放大。设计时，应考虑两段母线合环运行时的兼容问题。高压无功补偿装置投运后，应同时实现6 kV系统滤除谐波、平衡三相电压、无功补偿、提高供电质量四项功能。该装置的滤波水平要达到或超过国家标准和行业标准，补偿后的功率因数要保证在0.95以上。故选择型号ZVWT-Ⅲ,它由BXST-2000/6.3型磁控可调并联电抗器，容量 2 000 kVar和ZVWT型高压智能无功自动调节装置组成。保护器使用邯郸凯立科技生产的WZB-I高压无功补偿综合保护器。控制器安装在控制屏上，控制屏安装在6 kV高压室内，采用研华ARK-3380 多视频接口无风扇嵌入式工控机进行控制。每套装置带一台工控机控制。高压无功补偿装置应保证在1.1倍的额定电压或1.3倍的额定电流下长期运行，最大过载量应保证在1.3倍的额定电压或1.5倍的额定电流下短时运行。高压无功补偿装置应设计为在该开闭所最大负荷下的5次、7次谐波不超标，噪声不超标，同时满足职业卫生标准。

2.3　高压开关综合保护装置

保护器是近几年来在高压开关柜上应用的一种微机保护装置，原来的旧开闭所只是应用继电保护器实现开关的保护功能，故障率高，配件费用大，在选择6 kV高开柜综合保护器时选用先进的DSI-5311线路保护测控装置、DSI-5366 PT并列装置、DSI-5361备用电源自投装置、DSI-5341电容器保护测控装置、DSI-5331配电变保护测控装置。并且每台保护器都有独立的两套光纤通讯接口，解决了485总线或网络通讯线不可靠的问题，通过两台通讯管理机分别接入后台，实现独立的两套保护通讯，就地和远方都能直观清楚的查看每台开关保护器的工作情况和参数设置情况。

另外交、直流系统、光纤通讯、测温装置、视频及火灾报警系统全部采用先进技术并适合于煤矿变电所使用要求的新型产品，与变电所的主要设备进行配套使用。

3设备的安装及调试

设备是根据无人值守变电站的要求进行选型及配置，因此，必须合理地进行安装、配合使用。

3.1　高压开关柜的安装

6 kV高压开关柜的安装。根据设计要求，按规定位置摆放。在6 kV高开柜安装母线时，要同时对无线测温装置进行同步安装。测温装置在每个隔离开关及电缆出线接头处均安装一个测温块，每台开关还要装一个遥控接收器，通过这个接收器要接收各点的温度，最后将所有开关的接收器通过连线全部传回测温系统的后台机中，实现对开关触点的实时测温。测温装置配备有独立的后台监测系统，在温度发生异常时发出报警，提示值班人员有开关可能发生异常现象，需要进行进一步的测试与检修。

3.2　交直流系统的安装及调试

AR-GZDW型直流系统满足全站正常运行负荷及事故放电负荷要求，采用220 V、180 AH的蓄电池组，供控制、保护、信号、事故照明和断路器储能电机用电，采用微机高频开关电源充电机，直流充电装置具备微机自动控制功能，正常以全浮充方式运行，并具备自动均衡充电，输入交流电源自动切换等功能。直流系统配微机型在线直流回路接地检测装置，对直流母线、蓄电池主回路、整流器输出回路和各馈线支路自动进行接地检测，设置电池巡检仪，对单节电池电压进行检测，防止单节电池故障引起整组电池报废，直流线路、蓄电池组、充电回路均装设电压表。交流系统要求为双电源进线，互为备用能进行自动、手动切换，并能提供母线电压消失、备用电源投入，交流电压过高、过低等信号。交、直流系统的监控信息通过接口与综合自动化系统相连接，380 V交流总进线电流不小于100 A,馈出电流20 A/16回。交流柜内交流母线采用三相五线制，且在母线上加装一套防雷装置。每台充电柜内也分别加装防雷模块。蓄电池配出线主要供给6 kV开关的Ⅰ段开关合闸、分闸；Ⅱ段开关的合闸、分闸；有两趟线路专供交直流转换器，由直流转为交流配出线后，供给所有6 kV开关的微机保护装置，主要是为了在系统停电后能直观看到设备状态，并且不影响设备的电动操作功能。

3.3　开关小车的安装及功能调试

开关、测温装置和交直流系统安装结束后，要进行微机保护装置、电动小车的安装及开关分合闸功能的调试，保证开关基本功能正常后，方可进行其它设备的安装调试。在改造中，实现开关电动小车和视频连动功能，是安装的重点和难点，也是该技术在杜儿坪矿的首次应用。开关小车的进出位置要同时具备手动、电动两项功能，电动操作要引至开闭所的主控室后台机进行遥信和远程控制，这项操作同时还要与视频连动进行联锁，在操作中要能从后台机看到开关小车的具体位置，利用摄像头上的预置点，来实现对开关的遥信、遥控、遥调功能。这些功能全部需要采集开关状态的具体位置点，从开关本身的二次配线箱的接线端子上引线至主控室各保护装置，通过通讯模块全部传至综合自动化保护后台。该系统是在已安装的8个360°旋转的固定高清摄像头上分别设置5个预置点，每个预置点观测4个高开柜的断路器及整体概况，通过设置每个预置点的IP地址，在后台机操作相应开关时，通过通讯方式调用相应摄像头的IP，达到对手车及断路器的远方监测目的。即在值班人员通过后台五防系统完成电脑模拟后，可在后台机上对手车及断路器进行操作。在操作某个开关时，后台机上能够直接弹出相应开关断路器的视频画面，并远程对手车及断路器动作情况进行监测，可以清晰看到手车进出情况及断路器实际动作情况(对机械位置进行观察)，保证远方操作的准确性及快速性。最终可以在就地和后台同时实现对设备的各项控制，从而实现变电站的无人值守功能。

4效果

改建后，新坑口开闭所高开柜采用空气绝缘铠装金属封闭开关及手车式断路器，安全性高、操作安全简便，开关柜智能操控装置能实现操作、状态显示、语音报警等功能，留通讯接口，并将所有的状态显示参数信息通过以太网上传至主控制室，实现对开闭所的控制管理及遥信、遥测、遥控、遥调功能。将高开柜视屏监控与开关柜遥控功能结合起来形成视屏联动功能，安全准确地进行停送电操作，增加了多次的确认项目，杜绝了停送电过程误操作的发生，为矿井的安全供电及操作人员的安全提供了可靠保障。

5结束语

坑口开闭所的迁建将设备全面改造为先进设备，便于日常检修维护，为矿井的安全供电提供了可靠保证。煤矿的安全供电需要及时淘汰落后设备，不断更新先进设备和引进先进技术，才能消除供电安全隐患,满足矿井的安全持续稳定发展。

参考文献

[1]张学成.工矿企业供电[M].北京：煤炭工业出版社，2005:95-99.

[2]王崇林.供电技术[M].北京：煤炭工业出版社，1997:25-26.

[3]刘明君，弭洪涛.电力系统微机保护[M].北京：冶金工业出版社，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

中图分类号：TD612

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)08-0028-03

作者简介：付金英(1968—)，女，河南滑县人，2013年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事机电管理工作(E-mail)FU6371297@163.com

收稿日期：2015-07-23