采区电气故障判断与停送电操作决策

王绞平

(阳泉固庄煤矿,山西 阳泉 045060)

采区电气故障判断与停送电操作决策

王绞平

(阳泉固庄煤矿,山西 阳泉 045060)

采区供电是井下安全生产的基础,采区供电系统的运行存在负荷变化快、状态不稳定、电气故障易发多发的特点,采区供电系统发生故障后,由于规定性、规范性、权威性条文缺失,影响停送电操作决策。文章从采区供电系统的层级入手,按照由高到低的顺序,即采区高压总控→高压分控→移动变电站→低压总控→启动器→用电设备,逐级论述发生故障时对故障的初步判断以及应该采取的停送电操作进行决策,遵循的原则是安全第一,注重基础,全面分析,科学决策,通过正确指挥停送电操作,达到快速准确安全地处理发生在生产过程中的电气事故,为安全生产工作提供有力支持。

停送电操作;跳闸;电压损失;总控;绝缘;整定

当前,煤矿生产安全正成为社会各界关注的焦点,安全生产的实现有赖于煤矿安全管理的方方面面,煤矿安全生产的各项规章制度、操作规范的健全完善和严格执行是安全生产的重要保障,是实现安全生产的坚实基础。然而,多年来,对煤矿安全政策性、方向性的制度规定多一些,对具体操作方面的规定少一些,比如,在进行采区电气故障处理时,经常进行频繁的停送电操作,而对停送电操作的规范性要求却比较笼统,经查阅,仅有一些约定性的专业规范,比如“严禁用试送电的方法判断故障的性质与范围”。具体在执行过程中,却存在许多具体的问题造成执行上的困惑[1-2]。本文仅就停送电操作在电气故障处理中的一些具体情况进行剖析,与大家共商。

1 采区高压故障处理停送电操作

当采区的高压系统出现故障时,一般表现在中央配电室或采区配电室高压隔爆配电柜故障跳闸或失电,影响范围大,故障点的判断难度大,故障性质的判定也存在不确定性,停送电操作尤其要慎之又慎。下面以我矿某配电室高压系统为例进行分析,如图1所示,采区配电室由来自中央配电室的不同母线Ⅰ段、Ⅱ段双回路供电,Ⅰ段供动力线路,Ⅱ段供风机专线,分别在高压终端设置071、069两个高压开关联络柜实现故障时的切换,平时处于分闸状态(按照要求,开关柜芯子小车要摇出,要观察到明显的分开点)。

高压系统故障可以分为以下几种情况:

图1 某采区配电室高压供电系统图Fig.1 High voltage power supply system in a switching room

1.1高压总控开关柜跳闸

当高压总控开关柜跳闸时,意味着所控采区电气设备的全部电源被停,在本配电室,由于风机线路所供设备相对固定,故障率较低,大部分故障来自动力线路。

然而,根据相关规定,局部通风机供电要求实现“三专两闭锁”,保证通风机供电的可靠性。一旦风机线路发生故障,将造成掘进工作面局部通风机的停电,影响正常生产,因此,要迅速查明原因,恢复送电。这里以动力线路,即来自中央配电室一段的077高压总控开关柜跳闸为例进行故障原因分析。

1.1.1动力总控失电

第一步,立即联系中央配电室,查看上级高压控制开关056号的故障显示。当显示电气故障时,可判断是因为采区供电系统故障出现的越级跳闸,也可能是由于中央配电室到采区配电室高压电缆发生故障造成跳闸。

第二步,指派当班维修电工对中央配电室至采区配电室高压电缆进行外部情况的巡查。

第三步,询问采区各用电工作面电气设备的运行情况,看是否存在异常,并命令工作面维修电工进行设备检查,并将工作面移动变电站低压开关隔离拉开。

第四步,当线路巡查正常(在日常维护到位,高压电缆没有受到外力机械破坏的情况下,线路一般是正常的)时,可命令将采区配电室失电高压总控开关077号隔离分开(芯子小车摇出),恢复中央配电室056号高压控制开关送电。

如056号高压开关不能正常送电,根据电气故障类型显示,可判断为高压电缆或056号开关存在故障,命令维修电工查找故障进行处理。

如056号开关送电正常,则将077号开关恢复送电,并根据各用电工作面电工反馈情况做出下一步操作决策:如用电工作面电工找到故障点,则首先给没有故障的工作面恢复送电,故障处理完毕,给故障工作面恢复送电;如各工作面电工没有找到故障点,在线路外部巡查正常的情况下,可依次逐条线路恢复送电一次。当故障设备启动,故障现象显现时,即可判断为该设备故障,进行彻底处理后,恢复送电。

1.1.2动力总控掉闸

第一步,询问配电室值班人员,高压开关柜的故障显示,识别清楚掉闸原因。当显示过载、短路、过压等电气故障时,要联系用电单位电工,掌握当时电气设备运行情况,询问是否存在异常。

一般情况下,能够越级引起采区配电室高压总控掉闸的有两种情况:一是采掘工作面发生了电气短路事故。二是采掘工作面大功率的用电设备同时带负荷启动,造成大电流冲击系统。

第二步,指派当班维修电工巡查高压线路,从配电室总控→分控→移动变电站,巡查结果汇报回来。

第三步,恢复077号高压开关至合闸状态。

第四步,根据各工作面电工汇报情况做出停送电决策:如找到故障点,除故障工作面外,可将其它分控开关恢复送电;如没有找到故障点,则依次逐台分控开关进行恢复送电,并启动设备,当故障点再次显现时,进行彻底处理后,恢复送电。

1.2高压分控开关柜跳闸

当采区配电室高压分控开关柜掉闸时,因其控制的下一级是用电工作面的配电点(如本配电室068号高压分控开关控制综采工作面配电点),其范围有了明显的指向性,处理故障有了较强的针对性。

工作面配电点由于负荷较大或者运行负荷电压要求不同,一台移动变电站很难满足全部负荷要求,因此,一般由2～3台移动变电站组成。当配电点故障造成配电室分控分闸时,首先判断清楚是高压线路问题,还是低压系统出现故障。其次,由于故障范围已经比较具体,停送电决策时,应该重点放在对故障原因的判断上,放在对事故现场情况的掌握上,并做好以下操作:

第一步,询问配电室值班人员分控开关柜故障显示的性质。

第二步,联系用电工作面,询问电气设备运行是否存在异常以及引起顶闸的原因,通报配电室高压分控开关故障显示情况,并要求用电工作面电工将工作面所有移动变电站低压隔离开关断开。如不能判定隔离是否可靠断开时,可将移动变电站高压开关断开隔离。

第三步,派出当班配电室维修电工巡查配电室高压分控开关柜至工作面配电点高压线路是否存在异常。

第四步,当配电室维修工汇报高压线路巡查正常时,根据用电工作面电工汇报情况决定是否给工作面高压送电。

当工作面电工汇报“工作面设备运行正常,突然发生过载顶闸事故”时,则可给工作面高压送电一次,送电时没有发生顶闸,可判断高压线路是正常的,然后由工作面电工依次启动移动变电站、低压总控、低压分控、启动器,找寻故障点,如果依次启动正常,则可判定顶闸原因是由于在采掘机组运行时,突然割顶、割底、遇到坚硬岩石或者截割过量,负荷突然增大所致,送电后要注意机组的正确使用,以免再次发生顶闸事故。

当用电工作面电工通过恢复送电找到故障点时,必须等待故障处理完毕后,才可重新送电。

如恢复送电时,高压分控不能正常送电,一送就顶,则应判定为高压侧故障,由配电室维修电工检查寻找高压开关柜及高压电缆存在故障,故障处理完毕后,才可恢复送电。

如恢复送电时,高压分控可正常合闸,过一段时间后又出现顶闸,则可判定为用电工作面存在软故障,没有彻底处理,责令工作面电工认真查找故障,彻底处理后,再恢复送电。

2 采区低压故障处理停送电操作

采区低压系统故障指移动变电站低压侧开关柜以下部分发生的故障,由于采掘工作的变化性,低压电气设备受各种因素的影响,导致事故率高,发生事故存在突然性,事故原因存在多样性,电气维修人员处理故障次数相对要多,停送电工作也多不规范性,在此应引起高度重视,下面以某掘进工作面配电点供电系统为例进行论述。(注:为方便论述引用,对原图进行了改动)

图2中,由配电室077号高压开关柜向掘进工作面YB007、YB094两台移动变电站供出6 kV高压电源,再分别由两台移动变电站向尾巷掘工作面和回风掘进工作面供出低压动力电源。YB094号移动变电站供出两趟电源,一趟去往局部扇风机,一趟去往尾巷动力;YB007号移动变电站向回风动力供电,并向局部扇风机供出动力电源。

2.1移动变电站低压侧开关掉闸

移动变电站低压侧开关掉闸时,如果低压开关供出一条线路,如移动变电站YB007号低压侧开关D002掉闸,则在本条路线上寻找故障即可。但是供出二条以上线路,如移动变电站YB094号低压侧开关D001号掉闸,就要分别两条线路寻找故障点,确定故障线路。

配电点处发生电气故障掉闸时,必须首先查看所显示电气故障的性质,其次由配电点值班电工和当班维修电工配合处理,但要将情况汇报调度和区队。

图2 掘进工作面配电点供电系统图Fig.2 Power supply system in distributing point in driving face

2.1.1过载故障掉闸

当发生过载故障掉闸时,应从以下方面查找原因。第一,掘进机组截割时,是否割顶、割底或者割到了岩石;第二,是否存在进刀过深或者截割速度快,运输设备上堆煤太多;第三,是否存在带负荷启动机械设备或者同时启动两个功率较大的设备;第四,运输设备是否存在皮带输送机跑偏、刮板输送机卡链等。联系当班维修电工,分析找出原因后,可恢复送电。

2.1.2短路或者漏电故障

当发生短路或者漏电故障时,不可盲目恢复送电。

第一步,配电点值班电工要和维修电工取得联系,询问工作面情况,并由维修电工巡查工作面各线路的情况,询问机组及输送机等各类司机,确认各部设备的运转情况,发现故障,彻底处理彻底后方可送电。

第二步,当巡查线路及设备正常,没有找到故障点时,要把每台设备的隔离打到“零位”,逐条逐台设备依次合闸启动,从图2中看,应依次从D003、D004、D005三条线路依次送电,当那一台设备合闸时引起掉闸,则可判定为该设备故障,按照有关程序进行彻底处理后方可送电。

2.2低压线路上的总控开关掉闸

从图2中看,D003、D004、D005为3台低压总控馈电开关,发生掉闸时,线路明确,所控设备范围明确,故障显示明确,根据当班维修工接班情况和日常维护中掌握的情况,一般是可以判断出发生故障的设备的,可以根据这些情况进行初步检查。当不能找出故障设备时,应按以下步骤进行:

2.2.1电气故障显示过载

经检查没有发现电气异常时,可以恢复送电,正常后,注意工作面的截煤截深和牵引速度控制,注意观察截煤的高度,减少割顶、割底的情况发生。

2.2.2电气故障显示短路或漏电

第一步,将所有启动器的隔离手把打至“零位”,然后,合上总控开关,当总控开关合闸正常时,可以排除干线线路故障,当总控开关不能正常合闸时,则应检查总控开关本体及干线线路是否存在问题。

第二步,总控开关合闸正常后,依次合上设备的启动器,当哪一台设备在启动时引起总控开关掉闸,则可判定为本台开关或设备故障,要进行彻底处理后,方可恢复送电。

第三步,当线路在运行一段时间后,又因漏电故障掉闸,则应引起高度重视,可能是出现了分散性漏电故障,需要认真测量检查各段电缆的绝缘情况,查找绝缘低于规定值的电缆段,进行更换。

第四步,短路故障要查看是否有电缆被挤或者设备损坏的情况。

2.3启动器掉闸

启动器直接控制设备电动机,当发生漏电、短路、缺相等故障时,范围明确、性质确定,要通过外表观察、仪表检查、询问司机等方法进行彻底处理后,方可恢复送电,不可通过反复试送电来判断故障是否处理。

3 常见的故障

3.1一段时间内经常发生掉闸现象

1)在一段时间内,经常发生不确定开关的掉闸现象,恢复送电后正常。一般是由于在系统的整定方面出现了问题,或者由于负荷发生较大变化后,没有及时重新整定高、低压开关柜。

2)在一段时间内,某个开关经常掉闸,恢复送电后正常。一般是开关本体出现了问题,保护误动作或者开关芯子存在缺陷。

3.2高压开关恢复送电不能合闸

高压开关恢复送电瞬间发生短路不能合闸。一般是由于线路上的隔离开关没有拉开,造成故障状态记忆性的顶闸;高压开关所控高压线路存在短路等故障;高压开关柜本体存在故障。

3.3低压开关不能正常合闸

其原因是实际敷设电缆的长度超过了供电设计电缆的长度,造成电压损失超过规定值。

4 结束语

当正常的生产过程中,采区发生电气故障时,由于情况紧急,在处理事故过程中采取的安全技术措施都是口头性或临时性的,而保证这一段时期电气安全的最关键一步就是停送电操作,因此值班电气技术人员的停送电操作决策至关重要,必须沉着冷静,密切掌握现场情况,做好初步的安全保障工作,做出准确判断,正确指挥停送电工作,确保每一步操作的安全正确,保证电气故障处理过程中不发生次生问题。

[1] 王斌,焦志东,张永良. 浅谈煤矿电气故障处理[J].煤,2016(9):54-55.

[2] 王辉. 煤矿电气设备故障及维修分析[J].山东工业技术,2014(21):69.

ElectricalFailureJudgmentandPowerOn/OffDecision-makinginMiningAreas

WANGJiaoping

(GuzhuangMine,Yangquan045060,China)

Power supply is the basis for the safe production in mines.The power supply system in the mining area is characteristic of fast change of load,unstable situation,and many electrical failures.After the failure of the power supply system,lack of regulated,normative,and authoritative provision affected the decision-making of the power on/off operation.The paper discusses the preliminary judgment of the failure and decision-making of the power on/off operation in a top-down order,from high voltage main control,to high voltage separate control,mobile substation,starter,and finally electric equipment.Scientific decision making is based on safety,foundation,and overall analysis.Correct power on/off operation could realize the fast and safe processing of the electrical failure and provide powerful support for the safe production.

power on/off operation; tripping operation; voltage loss; main control; insulation; tuning method

1672-5050(2017)04-0042-05

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.08.013

2017-07-12

王绞平(1970-),男,山西吕梁人,大学本科,工程师,从事煤矿机电生产管理工作。

TTM774

A

(编辑:樊 敏)