上榆泉煤矿洗选中心原煤配电系统改造实践

白 龙 蒋涵元 宋万军

（国家能源集团国神集团上榆泉煤矿，山西 忻州 036500）

1 存在问题

上榆泉选煤厂用电区域主要分为主洗车间、干选车间、原煤车间、装车车间、主运设备和原煤破碎机。原设计主洗车间、干选车间、装车车间分别采用双回路供电，电源取自35 kV 变电所的两台SC9-16000/35/10.5 型变压器；原煤车间电源通过干选车间两回路供电线路供电，高压电机直接从35 kV 变电所的两台SC9-16000/35/10.5 型变压器配电线路供电，原煤破碎机引至35 kV 变电所的2#SC9-16000/35/10.5 型变压器。上榆泉选煤厂配电系统如图1。

图1 上榆泉选煤厂配电系统简图

实际使用和管理的过程中出现以下问题[3-4]：

（1）原煤破碎机变压器设置在原煤仓下内部，属于防爆区域，防爆管理难度较大，投入精力和费用较高；

（2）原煤破碎机配电柜放置在防爆区域，但是不具备防爆功能，不符合电气防爆管理要求；

（3）5 台高压主运设备日常检修工作量大，停送电频繁，直接从35 kV 变电所10 kV 启动室配电柜停送电距离远，不符合高效和靠近用电设备的原则，而且存在人员监护不到位导致的隐患；

（4）原煤车间原有电源引至干选车间两个供电回路，干选车间两台变压器采用双回路供电，目前负荷均已达到设计要求，由于设备长期运行绝缘性能下降，继续长期运行存在较大的供配电事故隐患。

2 供配电改造设计

针对上榆泉选煤厂主运系统和原煤系统（原煤车间和原煤破碎机）供配电存在问题，提出了以下解决方案[1-5]（如图2）：

图2 配电系统图改造方案

（1）在靠近主运设备和原煤系统的区域新建高、低压配电室和变压器室。

（2）高压进线采用双回路供电，电源分别从35 kV 变电所10 kV 配电室的两台配电柜引出，并且两个高压回路之间设置母联柜，正常运行时断开母联柜，双回路同时运行。

（3）主运系统的5 台高压电机分别从两个新建的高压回路取电。

（4）配备两台10 kV/660 V 的变压器，分别从两个新建高压回路取电。

（5）低压配电系统同样采用双回路供电，两个回路电源分别取自两台10 kV/660 V 的变压器，并且两个低压回路之间设置母联柜，正常运行时双回路同时运行，断开母联柜。原有原煤车间电气设备和原煤破碎机的电源分别从两个低压供电回路取电。

3 优化改造

3.1 设计方案

新建独立的非防爆区域的高低压配电室和变压器室，购置两回路高压进线柜，分别向高压电机和两台新加变压器供电，原煤仓下原有电器设备和破碎机通过两台新加变压器和两个新加低压配电回路进行供电，并配备了独立的PLC 控制柜，通过光纤与原有控制系统实现通讯。

3.2 调试[6-10]

（1）高压进线送电：确保35 kV 变电所10 kV配电室配电柜处于断开位置，新建原煤车间高压配电室进线柜断路器和其他回路的断路器全部摇出至试验位置，手动分合闸正常后，送直流屏和交流屏控制电，检查正常后，挨个送高压柜内控制电，检查各个仪表指示灯是否正常，通过柜门起停按钮（旋钮）分合闸—断路器摇至工作位置—通过柜门起停按钮（旋钮）分合闸试验—分合闸过程中注意检查响声是否正常，分合闸是否同步，是否分合闸到位—对两个进线回路和母联隔离柜进行逻辑闭锁关系试验—所有高压柜内断路器全部分闸—摇出至试验位置—送35 kV 变电所10 kV 配电室配电柜电源—检查新建原煤车间高压配电室内高压柜内电压元器件是否正常—对两回路进线柜和其他高压柜综合保护器进行保护整定—对两回路进线柜摇入工作位置合闸送电。

（2）变压器送电：断开低压进线柜断路器并摇至试验位置—变压器高压配电柜断路器手动合闸—检查变压器、低压进线是否正常、是否有异味等—手动试验变压器保护是否正常—低压进线两回路进线柜和母联柜断路器试验位置分别手动分合闸—对两个低压进线柜和母联隔离柜进行逻辑闭锁关系试验—退出低压配电柜所有抽屉柜或断路器—低压两回路进线柜和母联柜断路器工作位置分别手动分合闸试验—检查配电柜有无异常—保持低压进线两回路进线柜断路器工作位置合闸—对各个低压配电柜的综保进行整定。

（3）双回路供电相序检查：由于新建配电室采用双回路供电，正常状态分列运行，当一个回路出现故障时需要通过母联柜实现单回路运行，为了保证供电系统运行可靠，考虑各个回路上有大量电机，对供电相序有严格要求，所以需要提前进行相序检查，实现互为备用。方法如下：

① 低压柜送电正常后，将原有122 胶带机的动力线和控制线改造至新建原煤车间低压配电室的2段配电回路的配电柜内并完善相关的PLC控制程序。

② 对122 胶带机现场检查具备起车条件后，点动运行，检测正反转。正转则断开2 段进线柜AM10，合上母联柜AM7 断路器，再次试车检查122 胶带机正反转，正转则表示高压和低压的各个双回路的相序正确。分列供电时122 胶带机反转则需要调整配电柜到电机的电源线的相序，调整完成后再断开2 段进线柜AM10，合上母联柜AM7 断路器，再次试车检查122 胶带机正反转，正转则表示高压进线和低压的各个双回路的相序正确。当断开2 段进线柜AM10，合上母联柜AM7 断路器，再次试车检查122 胶带机反转时表示高压进线和低压的各个双回路的相序错误，需要调整1#变压器高压柜AH2 到1#变压器的电缆的相序（该部分为电缆连接，变压器到低压进线柜采用铜排连接相序调整难度大）。

（4）高压电机接线：敷设高压电缆和控制电缆，完成后断开35 kV 变电所10 kV 启动室相应电机配电柜的断路器，打到试验位置，合接地刀，拆除电机上原有动力电缆和控制电缆，连接现场新动力电缆和控制电缆以及配电室内的电机动力电缆和控制电缆，同时完成高压电机的控制系统的程序改造。

（5）高压双电机程序互锁：以上高压电机接线仅仅完成了5 台高压电机的单独运行，考虑到实际运行情况是201 单电机运行，501a、501b 双电机运行，523a、523b 双电机运行，为了确保运行安全可靠，需要对双电机驱动的系统进行联锁设计，主要通过程序实现。

① 双电机启动方式有现场按钮启停和集控系统启停，状态有联锁和解锁两种。双电机现场共用启动按钮和停止按钮，在联锁的状态下，双电机同步运行，集控系统和现场启停按钮发出信号后双电机同步启动和停止，PLC 控制系统检测到当某一台电机出现故障或者保护动作时，同时断开两台电机电源。

② 当需要单电机运行时，需要集控室将状态选择为解锁状态，运行中需要选择需要启动的那一台电机，此时两台电机没有互相闭锁关系，但选中的电机与上下游设备的闭锁关系依然存在，保证系统正常运行。

（6）低压用电设备改造：按照122 胶带机的改造方式逐台进行低压设备的改造和调试。

4 效果分析

将主要高压运输设备和原煤系统供电单独分离的方式，通过采用双回路供电、PLC 程序优化和逐台改造的方式，保证不影响生产系统正常运行的同时，实现了改造，提高了供电系统可靠性，简化了控制系统，减少了故障点，解决了供配电系统的防爆问题和配电室距离远监管难度大的问题，分解了原有干选车间两个变压器的供电负荷，消除干选车间供电系统超负荷的隐患。