煤矿地面变电所设备升级改造要点

＊王志勇

（汾西矿业集团矿山设备租赁分公司 山西 032000）

随着社会的不断发展，煤炭企业不仅仅拘束于以前的要求，对煤矿变电所的要求也变得更加严苛，煤矿的安全生产直接影响矿区人民的稳定和社会和谐，所以应该认真对煤矿的安全供电进行积极的改造。矿井安全生产供电要求一直在提升，为了从根本上满足目前在矿井安全生产方面提出的一系列要求，要结合实际情况，对符合现实要求的专业技术手段、设备技术等进行不断改革和创新，这样才能够顺应时代发展要求，满足目前提出的一系列要求。基于此，结合矿井自身条件及相关影响因素，对配电自动化以及设备选型等各方面展开深入分析，实现对直流系统等各种不同类型技术手段的改造和升级，满足设备在运行时的基本要求，为设备的安全稳定运行提供保证。对变电所进行一些合理改造，保障矿井安全生产和供电系统的安全可靠是非常重要的。

1.项目概况

某煤矿最初计划生产力为180万t/a，经过一系列的技术改造和升级处理后，该煤矿的整个生产力有明显上升趋势，已经可以提升到240万t/a，如表1所示。但是由于该煤矿建设时间相对比较早，现有地面设备基本上都是过于老旧的设备，无法满足目前安全生产时的一系列要求。经常会出现严重的供电问题，进而引起各类事故，因此，要结合实际情况，积极采取有针对性的对策，实现对供电系统的技术改造和升级。

表1 某煤矿技术改造前后对比

16kV变电所升级改造的必要性：

我国的供电网中仍然存在着一些少油断路器在使用运行，通过国家安全监管局，国家煤矿安检局下发的文件中规定，禁止使用少油断路器。因为少油断路器存在严重隐患，其表现一般为导电回路某相发热和渗漏油，处理这些问题需要花费大量的时间和精力，但都不能解决根本问题，所以需要进行相关改造。

2.变电站设备缺陷产生的原因

一般6kV系统普遍存在于旧的变电站中，但是现在城市系统一般已经以10kV、20kV系统为主。电力设备的选择是设备缺陷产生的原因之一，使用不合理的设备会对电网的安全运行有严重的影响，所以选择面比较小，并且，设备制造工艺也比较旧，缺乏备品备件。因为设备的设计和制造工艺等都不成熟，并且也处于磨合期，操作人员还没有熟悉和掌握设备的性能，在实际的工作中，总会出现问题。电力设备的制造厂家制造出的设备质量不过关，反修率也比较高，所以电网的运行和操作总是产生各种问题。

3.煤矿地面变电所设备升级改造实施策略

(1)6kV开关柜技术改造

对变电所中的6kV高压开关变电柜进行升级和改造，有三种不同的运行状况都具有可靠的机械功能和双重封闭功能，杜绝了错误的操作。结合目前煤矿地面变电所设备的升级以及改造实施策略，如果选择利用中置抽出式手车时，那么其自身手车会包含检修、试验以及运行三种不同位置。无论是哪一种位置，基本上都具备电气双重封闭以及可靠性的机械功能作用。通过这种方式在其中的合理应用，能够最大限度避免出现一系列错误操作等行为。对外壳进行设计时，一般选择和利用的冷轧钢板需要控制在3mm以上，同时还要对其进行喷塑处理，这样才能够将其自身的防腐能力充分发挥出来[1]。在整个开关柜收纳环节，要对其进行有针对性的密封处理，这样能够尽可能避免潮湿带来的不良影响。除此之外，要对加热器进行合理利用，以保证柜内的潮气得到及时有效的去除。针对高压开关柜而言，其自身的防误操作功能比较多，结合实际情况，进行合理利用，以此来保证其自身功能作用的有效发挥。另外，还可以避免带电电缆打开高压室门等一系列问题的发生。

如果在具体实践操作过程中，选择和利用移开式手车，那么与其相对应的柜内选择和利用的断路器基本上都是以真空断路器为主，在母线柜或者是进线柜等方面，都可以高出1250A的断路器，经过一系列的计算和分析之后，发现其可以超过630A。在具体布置过程中，可以直接将现有开关柜划分为两排，每排10台，全部都直接靠墙放置。基于此，对封闭母线进行合理利用，对现有母线柜进行相互之间的有效连接。对进线柜而言，其自身的电流互感器对应的二次侧，通常情况下需要对三组线圈进行科学合理的安装和利用，使其中一组线圈能够对后续的主变差动起到良好的维护效果。

对电池可以起到良好的维护效果的直流配套设施进行科学合理的选择和利用，同时还要保证其自身具有非常良好的防雷效果。在实践中，要尽量选择一套具有操作软件功能作用的操作工作站，其自身的变电站自动化操作软件功能可以在实践中得到合理利用，以此来实现后台监控机以及智能模拟屏的合理利用[2]。在实践中，要结合实际情况，保证测控装置以及继电保护能够将其自身的四遥功能作用充分发挥出来。无论是在近控或是在远控方面都可以实现，这样可以促使监控系统在构建以及具体应用中，其自身的通讯接口可以得到有效保障。结合目前电力通讯行业的发展要求以及相关规定，要将R5232以及R5484接口位置处实现有效对接。同时还要对485现场总线及以太网给予足够的关注和重视，这样才能够最大限度保证在无人值守的状态下，也能够实现正常稳定的工作。

(2)综合自动化保护监控系统技术改造

在远方遥控进线断路器中，主要对两套6kV的进线进行合理利用，以此来实现有效操作。在整个操作过程中，其自身的整个操作回路能够尽量减少或者是避免出现一系列的问题，对防跳闭锁问题也可以起到良好的规避效果。在具体操作中，以转换开关柜当中的开关，就可以直接展开一系列有针对性的操作[3]。在6kV开关柜当中，对保护测控装置进行科学合理的安装和利用，这样能够满足目前在设计方面提出的基本要求，需要注意的是通信采入点以及保护出口相互之间的数量应当尽可能保证充足性。实现远方遥控，控制，监测的断路器，主要是依靠两个高压电容（6kV）、两个变压器（6kV）和十多个馈线（6kV）来完成的，操控回路可以降低也可能杜绝跳闸装置闭锁情况的发生，设备的操作开关在开关柜中，布置的遥控信息采集接入点的数量和保护出口数量需要保持充足。利用一套并列装置和6kV的电压互感器进行并列，在装置进行安装的过程中把隔离开关的接点以及经分段断路器进行关闭的操作。

防跳闭锁在提出以及具体应用中，其自身的整个操作回路基本上都是直接由6kV分段来进行有效提供，对于开关转换而言，通常可以直接在开关柜中进行有效操作。在6kV开关柜当中，可以对保护测控装置进行科学合理的安置和利用，整个遥信采入点以及保护出口数量方面，应当尽可能保证一定充足性。远方遥控馈线断路器在提出及具体应用中，其主要功能基本上都是根据6kV电容器及两套6kV变压器等来进行有效推进。在具体操作过程中，整个操作回路可以尽可能避免或者是减少防跳闭锁情况的出现，操作开关直接在对应的开关柜中进行有效推进。在目前6kV的整个开关柜当中，要对测控装置进行科学合理的安装和利用，保证数量的充足性。对1套电压并列进行合理利用，同时要与电压互感器6kV工段相互之间建立并列装置，实现该装置在实践中的合理安装和利用。在整个并列安装操作过程中，要对隔离开关接点进行有效关闭处理，同时还要对分段断路器合理利用。在微机后台位置处，要保证各种不同类型的遥信量采集得到有效推进，比如在实践中，要对故障信号进行妥善处理，同时还要结合实际情况，对PT位置信号以及并列信号等进行处理。在6kV的电压小母线计量以及具体测量工作中，要保证能够实现并列操作，同时并列点要高出9个。在具体保护测装置方面，要直接安装在6kV的开关柜上，这样才能对通信采入点以及出口位置处起到良好的保护效果。

(3)直流系统技术改造

在高频开关模块电流中，其主要是指柜线在接线时主要的充电方式，也就是在实践中，要对符合现实要求的额定直流电流进行合理利用，同时要与单组充电机相互之间建立有效结合。以此为基础，能够直接将直流系统负荷或者是蓄电池容量等各种不同类型的模块进行准确有效的计算[4]。与此同时，要结合实际情况，对N+1的方式进行合理利用，对具体数值进行确定，最大限度保证各充电模块额定电流能够处于20A的范围内。在整个整流模块中，要保证其自身具有非常良好的软启动特点，同时要最大限度保证能够满足浮充电特性以及现有电池组在充电时的基本要求。

结合目前现有浮充电以及充电方式展开深入分析时，通常是以手动和自动两种不同类型的方式进行有效控制。手动方式在提出以及具体应用中，对浮充稳压值以及充电稳压值等可以展开有针对性的调整和优化。在电池组放电之后，可以直接进入到自动化的操作方式，一直到交流供电恢复之后，严格按照目前微机控制要求，促使整流模块可以直接进入到自动化的充电状态中。在充电浮充自动化转换过程中，需要注意的是，整个电流转换动作值不能够超过整定值±0.5%。

对于整流模块而言，温度补偿功能在其中具有非常重要的影响和作用。在整个安装过程中，要结合实际情况，最大限度保证安装位置能够直接将蓄电池本体的温度位置真实有效的反馈出来，这样不仅有利于为温度测量结果的准确性、有效性提供保证，而且还可以在实践中对两个测温探头进行合理安装和利用，从中选择平均值，对其展开有针对性的调整和处理，将其控制在±20%范围之内。模块的整个输出欠压值以及过压值分别是190V-198V、187V-295V。在具体操作过程中，凡是可以使用在保护电流中的动作电流，要对其自身的精准度进行有效控制，一般可以控制在整个整定值范围内，切忌不能够超过±1%的范围。如果动作的电流精准度可以达到整定值时，那么需要结合实际情况，对其采取有针对性的可靠性动作进行操作。对于过流故障报警以及缺相等各方面功能在具体操作中，主要是通过整流模块来进行有效推进。对于任何发生的动作而言，都可以直接进入到自动保护状态，能够直接将整流模块故障传递出去。

(4)馈电柜技术改造

在具体操作中，要保证控制母线的输出回路控制在10路，馈电柜的合闸回路控制在4回，各回路基本上控制在20A左右即可。对GM系列的直流断路器进行合理利用，将其作为最基础的直流开关。在选项装置以及在线绝缘监察型号方面，是以ER-ZJ为主，在系统方面，则是以单分段系统为主。馈电柜便于发生电路故障时检修，进行一定的改造，能够让电路返修的更及时。

(5)输电线路改造的必要性

输电线路是保证电能稳定供应的基础，所以输电线路需要保证稳定。而在煤矿地面供电系统中，输电线路的覆盖面比较广，与地面时刻要保持安全距离，防止地面物体对电线有破坏，煤矿线路进行长时间的运行，可能会出现绝缘老化的现象，进而产生短路之类的问题，要设置固定的人员随时进行维修，以保证输电线路的正常使用。

(6)变电所变压器增容的必要性

社会对煤炭的需求量越来越大，煤矿用电的负荷也越来越大，所以为了保证煤矿安全生产，对变压器提出增容是必要的。就需要要求设备中有两台规格相同的变压器，一台运行，另一台备用。这样才能够保证变电所安全供电。

(7)对真空高防开关进行更新

以前比较多的矿井都是用高防开关，只能起到电流过大时进行保护作用。但是对过流保护没有时间限制，也缺少可选性，不够精确。所以可以采用灵敏可靠的新型真空高仿开关，能够起到限时速断保护负载侧出现的短路故障等问题，能够更有效的保护变电所。

(8)对高压电缆使用新的电缆接线工艺

因为高压电缆有较多的空气管，潮湿的空气管和高压电缆区非常易锈蚀，空气管不经常修理，就容易损坏高压电缆，可以采用原始安装电缆管道进行改变，使其不容易引起瓦斯事故，用新的连接技术，让由于接头质量不好产生的故障减少发生，提高供电质量，降低事故的发生。

4.结束语

结合某煤矿目前实际情况，对10kV以及6kV配电系统展开深入对比分析后，发现6kV配电系统更加适合应用。根据对供电可靠性的要求和中断供电在经济上造成的损失，电力负荷分为三级，在改造变电所过程中，要合理分配矿井上面和下面的供电系统用电，保证煤矿井上和井下供电安全可靠和实用，是非常重要的。设备及时的更新和更换，对提高煤矿整体的供电系统安全具有十分重要的意义。基于此，将6kV配电系统作为煤矿配电电压，结合目前实际情况，发现涉及到的技术手段包括配网自动化、设备选型等各种不同类型的技术手段以及功能设备，对变电所无功补偿等进行合理利用，保证可以达到目前预期技术目标提出的基本要求。对技术进行合理引进和利用，对直流系统以及综合自动化保护监控系统等展开有针对性的改造和升级，保证其在经过测试后可以达到合格标准要求，才能够投入正式运行。为了保证变电所的安全稳定的运行，一定要采取有效措施来解决变电站的缺陷，对变电站缺陷有所预防，让变电所处于安全的环境中。