浅析榆家梁选煤厂筛分二楼10 kV配电柜升级改造

马智军，李福平

（神东洗选中心，陕西 榆林 719315）

0 引 言

榆家梁选煤厂是一座大型现代化矿井型选煤厂，地处陕西省神木市店塔镇杨伙盘村，隶属于神东煤炭集团洗选中心,系统设计规模1 800万t，洗选加工神东煤炭集团榆家梁煤矿的原煤。该厂始建于2001年1月，2002年12月正式投产，建成1#筛分和1#水洗系统设计洗选能力为10万t。后期于2004年3月扩能改造增建2#筛分系统2#水洗系统、矸石再洗系统。

榆家梁选煤厂共有5个高压配电室，动力电源来自于榆家梁煤矿35 kV变电站，筛分二楼高压室主要承担1#筛分低压配电系桶和原煤上仓主运胶带机供电。原配电系统共计11台高压柜，采用双母线并列运行供电，由2条电源进线柜、3个电机启动柜、2个断路器柜、2个PT柜和1个母联柜一个PT过渡柜组成。其中3个电机启动柜分别为1#、2#筛分原煤系统301、321主运胶带机和501上仓胶带机。2个断路器柜所带负荷主要为1#筛分系统低压设备。低压柜也采用双母线并列运行供电。电缆敷设无电缆沟设计，为架空电缆桥架穿楼板后固定在开关柜上联接。

1 原高压柜存在的问题

高压柜型号为：XGN2-10箱型固定式封闭高压柜，由长征电器成套厂2000年9月制造。电机启动柜采用ABB公司生产V12接触器。断路器配用CD10系列电磁线圈和CT系列弹簧操作机构，隔离开关采用GN30-10旋转式隔离开关系列产品。经过近20年的运行已经老化，高压开关柜均不能可靠动作跳闸，从而导致配电系统故障扩大。原旋转式隔离开关不能正常分合到位，高压“五防”不同程度受损。给作业人员造成严重的威胁。原高压柜采用直流控制电。直流屏直流电源系统中充电及控制模块老化，故障率高。故障情况下极可能导致越级跳闸[1,2]。

2 配电柜设计

立足榆家梁选煤厂筛分车间二楼高压配电室布置现状，针对目前存在的问题，决定对配电室配电柜进行改造。根据目前筛分车间二楼高压配电室高压柜的布局，安装KYN28A-12的全称为铠装型移开中置式金属封闭开关设备。

2.1 控制电源设计

操作、控制电源均采用交流220 V控制。根据使用性和选煤厂可靠性要求，交流控制电源更容易实现，同时可以拆除直流屏控制机构,减少维护工作。

2.2 调闸保护设计

故障跳闸时应有电笛、电铃等报警功能。2#T柜内设有B-2000J（RS485通信接口）小电流选线装置1套，各馈出回路零序互感器由小电流选线厂家配套提供。

2.3 操作机构及通讯设计

断路器和接触器保持机构均采用可靠性更高的永磁操作机构。微机综合保护装置必须具备Moolbus远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）通信接口或通信管理机，可与综合自动化系统对接实现远程数据上传功能。便于后期智能化改造需求。

3 改造方案

由于生产任务重，要求此次改造时间控制在40 h内，且因为检修期间进行其他作业项目，要求检修期间筛分低压系统断电不允许不超过4 h，改造方案尤为重要。

3.1 确定新高压柜安装布局

由于原高压柜电缆采用以301高压柜为中心向两侧敷设“T”型方式敷设电缆。且新高压柜柜子宽度为800 mm，比原高压柜宽度小300 mm。为保证改造后电缆长度满足要求，决定新高压柜以301为中心点安装。避免由于电缆长度不足影响改造进度，新高压柜电缆进出线方式仍采用下进线方式。且新高压柜一次进出线柜长度、高度和接线高度和旧高压柜尺寸基本一致。

3.2 配电柜拆除方案

改造期间筛分楼只允许停电4 h，采取分2次分段更换方案。首先更换Ⅰ段母线所带设备和母联柜共计8台高压柜。Ⅱ段母线进行柜、断路器柜、501电机柜后期日常检修时间更换。因为1号筛分低压供电系统也是双母线供电，改造期间，将低压系统供电方式改为一组母线运行，一组母线检修。从而保证了低压系统的正常供电。因为需拆除Ⅱ段母线2个配电柜，为保证人员安全和检修进度提前将Ⅱ段母线从501出断开并留有安全距离，保证施工期间各配电柜可以安全断电施工。

3.3 配电柜基础改造方案

为减少改造工程量，新配电柜仍安装在旧配电柜基础上，由于配电室地面后期贴地板砖，导致地面水平比旧配电柜基础高出7 cm。而新高压基础框架高位为5 cm，配电柜直接安装在旧基础会导致配电柜门无法正常打开。采取用50角铁加工成梯型基础直接焊接在原基础上，保证安装水平度和高度的同时，可以保证配电柜门打开。

3.4 新高压柜通信方式选择

新高压柜通信模块仍采用AB公司生产的1756FLEXI/0模块控制。控制通信模块和ControlNET通信载体不变，需要提前安装完成接线和参数设置，唯一区别新高压柜电机启动柜采用永磁操作机构。保持方式由电保持改为机械保持，有别于以前接触器线圈电保持。硬件需要增加分闸继电器，控制逻辑程序需增加停车过程中分闸信号程序输出。

4 改造中注意事项

拆除旧柜体需保证旧配电柜基础完好，安装新柜基础时保证水平度要求。旧配电柜拆除后由于新柜体宽度不一致，电缆进线口需重新打孔。打孔中需要避开楼板横梁，避免拆除固定过程中损伤到电缆终端头。新柜体安装中除需要保证水平度，还要前后平齐，确保平齐后才可将柜体与基础固定。然后固定绝缘子与母线，否则会导致母线受力变形或绝缘子破损，影响设备绝缘耐压。同时新固体地线需与系统接地进行环形可靠连接，由于旧柜体未全部拆除，且新母线最长距离为3 m，需确保新柜体和未拆除母线柜体距离足够长，以便新母线或新柜体可以自由方便安装到位。新高压柜安装完毕，再次进行耐压试验，确保试运行中供电可靠性[3,4]。

5 后期智能化改造方案

5.1 远程停送电操作

利用HiHVCA10执行机构对高压柜停送电执行装置进行自动化集控改造。此执行机构分为断路器（接触器）手车推入推出装置和接地刀分合装置。手车执行装置包括故障信号、手车位置信号（工作位置、实验位置）、控制输出（推入、推出），接地刀装置包括故障信号、接地刀到位信号（合到位、分到位）、控制输出（合、分）。执行机构提供硬接线接口，执行机构返回信号为24 V 直流无源节点，控制输出为继电器输出，可在1756FLEXI/0模块控制扩展进行控制。

5.2 配电室智能巡检

在智能电网和物联网高速发展的今天，配电房的人工巡检方式已不能适应电力系统智能化发展的需求，已有的吊轨式摄像机智能抓拍图像和视频信息，不能对图像信息进行分析和处理，这增加了配电房管理人员的工作量。配电房巡检机器人具有智能的轨道设备，可实现开关柜图像信息的无死角采集，并对图像信息进行智能分析，联合声音识别系统、在线测温、烟雾粉尘传感器等设备对配电房的运行状况进行全面掌握，对人员检修维护等发现的不安全行为异常情况进行实时报警，可大大提高配电房的智能化管理水平[5]。通过建立智能巡检平台，用以实现安全管理、智能设备保护及环境监测等功能，如图1所示。

图1 智能配电室巡检机器人

5.3 电流监控在智能控制中的应用分析

电流是电气设备重要的监控参数之一，设备电流是否正常，直接反映了设备的运行状况。简单分析2起案例，说明电流监测的重要性。对501电机电缆检查发现电机启动瞬间，三相电流曲线中B相电流滞后其他两相电流2 s。仔细排查一次回路和二次回路后，怀疑接触器同步性不统一造成B相电流显示延时，最后测试确定接触器三相动作不同步，更换一次回路主接触器后故障排除。

胶带机防“压死”预警保护。胶带机电动机常见电流保护有过流、速断。过流保护动作值一般设置1.1～1.5倍Inn。速断保护一般设置3～7倍In。如果某种原因导致胶带机速度降低,当胶带机过流或欠速保护动作停车后，胶带机往往已经“压死”。这时只能停电清理机尾积煤才能正常启动。利用电量变送器和上位组态画面相配合设计了胶带机防“压死”保护,其原理是利用智能电量变送器将胶带机接入PLC,电机的运行电流一般都在50%～60%In，而将保护预警值设置在80%In，闭锁上一级设备设置在90%In。这样当电机电流达到80%In时，上位组态画面只报警显示。当电机电流达到90%In，闭锁上级设备停车，避免胶带机“压死”。同时也可利用电机电流参与入料设备控制，达到职能控制效果[6]。

6 结 论

通过此次改造，解决了现场生产实际问题，为榆家梁选煤厂的安全供电提供了可靠保证。智能化配电室中配电柜各类保护数据采集、处理、分析，参与智能控制已经成为智能化配电室发展的方向。智能化数字配电为以后的电气故障处理和精准控制提供了有力的保障。