張同軍

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司田莊選煤廠,河南省平頂山市,467013)

田莊選煤廠供配電系統(tǒng)改造優(yōu)化設(shè)計

張同軍

(平頂山天安煤業(yè)股份有限公司田莊選煤廠,河南省平頂山市,467013)

田莊選煤廠從本廠實際出發(fā),根據(jù)改造目的、設(shè)計原則及設(shè)計規(guī)模,經(jīng)過方案論證及對供配電系統(tǒng)回路、接線及設(shè)備選擇、絕緣配合、過電壓保護(hù)及防雷接地等方面的優(yōu)化設(shè)計,在保證安全、可靠和自動控制的前提下,實現(xiàn)了供電能力的提升。

供配電系統(tǒng) 改造 優(yōu)化設(shè)計 田莊選煤廠

1 概述

田莊選煤廠是我國第一座自主設(shè)計施工的全重介大型煉焦煤選煤廠,原設(shè)計能力為3.70 Mt/a,投產(chǎn)于20世紀(jì)70年代。其間在2002年對其末煤系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)進(jìn)行過局部改造,設(shè)計能力提高到4.50 Mt/a。近年來田莊選煤廠通過嚴(yán)格管理和挖潛,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,實際生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到6.00 Mt/a,創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。盡管實際生產(chǎn)能力已達(dá)到很高,但田莊選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重老化,有些工藝相對落后,部分關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)不夠完善,特別是供配電系統(tǒng)由于長時間超負(fù)荷運轉(zhuǎn),再加上投入不足,不少方面存在許多問題,給安全生產(chǎn)帶來很大隱患。

在這種情況下,進(jìn)行全廠產(chǎn)能提升改造,必然對供配電系統(tǒng)提出了更高的要求。田莊洗煤廠現(xiàn)有供配電系統(tǒng)始建于1990年,屬單回路供電(原設(shè)計雙回路),引自賈莊變電站35 kV電源。從長遠(yuǎn)發(fā)展和產(chǎn)能提升的要求出發(fā),必須對現(xiàn)有供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造,規(guī)劃將原有供配電系統(tǒng)拆除,在廠區(qū)內(nèi)新建1座35/6 kV變電站。

2 改造目的

(1)產(chǎn)能提升的需要。近年來隨著煤炭市場需求的不斷增加,按照煤炭工業(yè)發(fā)展的方針政策,結(jié)合企業(yè)實際,提出對田莊選煤廠進(jìn)行技術(shù)改造,目的是把田莊選煤廠建設(shè)成安全型、效益型、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠。田莊選煤廠改造后年處理原煤能力達(dá)到10.00 Mt,日處理原煤能力30303 t,小時處理原煤能力1515.15 t。生產(chǎn)產(chǎn)能的提高必然要求供配電系統(tǒng)作保證。

(2)設(shè)備更新的需要。選煤廠現(xiàn)有設(shè)備大多為20世紀(jì)80年代的產(chǎn)品,經(jīng)過多年的運轉(zhuǎn),不少設(shè)備陳舊老化,超期服役,穩(wěn)定性差、故障率高、維修量大、配件采購困難。特別是35 kV高壓開關(guān)柜為GBC型,6 kV高壓開柜為GG1A型,柜內(nèi)斷路器均為少油斷路器,繼電保護(hù)為傳統(tǒng)的電磁式繼電保護(hù),都急需更新?lián)Q代。

(3)安全生產(chǎn)的需要。由于供電系統(tǒng)設(shè)計、運行及設(shè)備、設(shè)施在維修過程中出現(xiàn)的各種問題,已直接影響到供電的安全性和可靠性,如主變的漏油、水平母線裸露、消防設(shè)施不合理等問題,造成供電能力已不能滿足安全生產(chǎn)的要求。

(4)自動控制的需要。在原供電系統(tǒng)中,由于設(shè)計理念和技術(shù)水平的限制,高壓供配電系統(tǒng)是35 kV和6 kV變壓站分別布置,而且需要三班專人值守,沒有自動監(jiān)控系統(tǒng),不僅給操作和安全供電帶來隱患,而且造成人力資源的浪費。

3 改造的原則和建設(shè)規(guī)模

(1)設(shè)計原則:遵循有關(guān)的國家規(guī)范及行業(yè)設(shè)計規(guī)程;滿足設(shè)計委托書的有關(guān)具體要求;35 kV側(cè)主接線為單母線分段接線;2臺10 MVA干式主變壓器;6 kV側(cè)主接線為單母線分段接線;預(yù)留6 kV出線備用位置。

(2)建設(shè)規(guī)模:電壓等級35/6 kV;主變?nèi)萘?×10 MVA;35 kV電源進(jìn)線2回;本期6 kV饋出線共26回,終期出線共42回;6 kV無功補償,電容器出線2回,安裝容量2×3.0 Mvar。

4 方案優(yōu)化

4.1 位置選擇

改造前田莊選煤廠的變電站是設(shè)置在主廠房的北邊,35 kV和6 kV分別布置在道路兩邊,很不方便。此次改造考慮兩個變電站合并建設(shè),安排在一棟樓內(nèi)。其位置的選擇按照規(guī)范要求,在位置選擇上必須考慮:一是靠近全廠負(fù)荷中心(主廠房);二進(jìn)出線方便且位于污染的上風(fēng)側(cè);三是避開劇烈震動場所;四是工業(yè)廣場的總體布局。因此,只能選擇主廠房的北部或西部。綜合各種因素,最后確定安排在主廠房和新建中煤濃縮機(jī)的西部,壓濾車間東部。

4.2 回路選擇

田莊選煤廠原設(shè)計時,按照可靠性的原則,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、二級負(fù)荷單位的要求,建立了雙回路供電系統(tǒng)。而由于種種原因,目前僅有1回(賈田線)電源供電,引自賈莊變電站,導(dǎo)線L GJ-185/30,長度約為1.5 km。新建變電站進(jìn)線電源2回,其中一回路引自賈莊變電站,另一路考慮引自月臺河變電站。

4.3 布置選擇

電氣綜合樓靠西面和東面規(guī)劃道路作為設(shè)備主入口,北面靠近道路,整體為兩層布置,局部三層。6 kV電容器室布置在±0.00 m;35 kV高壓室和控制保護(hù)室及通信室布置在+6.00 m。

根據(jù)場地特點,提出兩種方案。方案一:全戶內(nèi)型,即35 kV架空線路在電氣綜合樓西面架空接入35 kV高壓開關(guān)柜,總體布置占地面積小,防污性好,布置緊湊,運行條件好,易于管理,但投資略高;方案二:半戶內(nèi)型,即35 kV進(jìn)線方式與方案一相同,主變和電容器室單獨布置,主變布置在室外,運行條件較差,不便管理,但投資略省。經(jīng)過論證決定采用方案一,即變電站采用全戶內(nèi)型,所有設(shè)備室內(nèi)布置,設(shè)備布置35 kV高壓室不預(yù)留備用位置,6 kV高壓室預(yù)留備用位置。

考慮到站址周邊自然環(huán)境條件較為不利,按有關(guān)設(shè)計規(guī)程要求,變電站電氣設(shè)備的設(shè)計污穢等級按Ⅳ級重污穢,按設(shè)備外絕緣爬電比距不小于3.1 cm/kV(最高工作電壓)考慮。所有電氣設(shè)備必須采用防污型導(dǎo)管或絕緣子,瓷絕緣采用大、小傘結(jié)構(gòu),也可采用復(fù)合絕緣。

4.4 接線及設(shè)備選擇

根據(jù)系統(tǒng)要求,田莊選煤廠35 kV變電站裝設(shè)容量為2臺10 MVA、35±2×2.5%/6.3 kV干式電力變壓器,電壓比為35±2×2.5%/6.3 kV。35 kV側(cè)采用單母線分段接線,進(jìn)線2回。正常1臺運行,1臺備用,2臺也可以同時分列運行,互為熱備。當(dāng)一臺主變故障檢修時,另一臺主變壓器能保證向二級以上負(fù)荷供電。

35 kV配電裝置采用戶內(nèi) KYN60-40.5型金屬封閉鎧裝移開式高壓開關(guān)柜,額定電流1600 A,內(nèi)裝RES15-40.5/1600A-25KA型六氟化硫斷路器。

6 kV側(cè)接線采用單母線分段接線,通過封閉母線橋架與6 kV開關(guān)柜連接。6 kV側(cè)接線采用2臺主變壓器帶所有出線回路,預(yù)留出線備用位置,增加出線簡單易行。6 kV配電裝置采用 KYN28A-12型金屬封閉鎧裝移開式高壓開關(guān)柜,進(jìn)線、母聯(lián)開關(guān)柜額定電流為3150 A,內(nèi)裝VEP-12型式真空斷路器,彈簧操作機(jī)構(gòu),額定開斷電流31.5 kA;饋出線柜額定電流為1250 A,內(nèi)裝VEP-12型真空斷路器,彈簧操作機(jī)構(gòu),額定開斷電流25 kA。6 kV側(cè)出線大部分經(jīng)變壓器變?yōu)榈蛪贺?fù)荷,在低壓側(cè)已作了分散補償,故無功集中補償容量預(yù)計為2×2.4 Mvar。

選用小電流接地選線裝置1套。系統(tǒng)發(fā)生非瞬時性單相接地故障時,可在盡量短的時間內(nèi)找出接地故障線路,提高了選煤廠供電的安全性和供電質(zhì)量。

4.5 絕緣配合、過電壓保護(hù)及防雷接地

為防止雷擊,變電站場地設(shè)獨立避雷針2座。35 kV電源線路全線架設(shè)避雷線,線路設(shè)計污穢等級為Ⅳ級。終端塔至配電裝置進(jìn)線段利用變電站場地獨立避雷針保護(hù),必要時增設(shè)塔頂避雷針。為防止雷電侵入波,在變電所各側(cè)母線上采用金屬氧化物避雷器保護(hù)。為防止真空斷路器的操作過電壓,設(shè)計選用三相組合式金屬氧化物避雷器保護(hù)。全所接地電阻要求小于0.5Ω。

4.6 綜合自動化系統(tǒng)

本站按無人值守變電站設(shè)計,由平煤電務(wù)廠對站內(nèi)主要電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制;同時,變電站將有關(guān)信息傳送至平煤電務(wù)廠調(diào)度室。

站內(nèi)設(shè)監(jiān)控主機(jī),兼有遠(yuǎn)動工作站功能,并設(shè)置獨立的繼電保護(hù)工程師站。為滿足礦井對主要電氣設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、檢修、維護(hù)的特殊需要,有關(guān)人員可在當(dāng)?shù)貙θ局饕姎庠O(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制。

本站信號系統(tǒng)不設(shè)光字牌,事故信號和預(yù)告信號均由微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集/處理系統(tǒng)按照事故發(fā)生的時間和順序自動記錄、處理及顯示,并通過遠(yuǎn)動通道遠(yuǎn)傳至地面調(diào)度室或集控中心,通過集控中心的顯示器顯示報警畫面,并通過打印機(jī)打印故障數(shù)據(jù)。

測量系統(tǒng)采集量按《電測量儀表裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》配置,交流直接采樣方式。所有需要測量的電氣和非電氣量除進(jìn)入微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行采集、處理、顯示和遠(yuǎn)傳外,對于直流系統(tǒng)、主變溫度等就地裝設(shè)常規(guī)測量儀表。

6 kV、35 kV室內(nèi)配電裝置“五防”功能,采用簡單可靠的機(jī)械閉鎖及部分電氣閉鎖,綜合自動化系統(tǒng)獨立設(shè)置微機(jī)“五防”工作站一套。

監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按變電站終期容量配置,分布式微機(jī)測控裝置按本期規(guī)?？紤]。4.7 電力調(diào)度通信

(1)主通道:田莊選煤廠屬于平煤內(nèi)部調(diào)度管理,選煤廠新建35 kV變電站經(jīng)光纖線路至平煤通信中心,經(jīng)平煤光纖網(wǎng)至平煤電務(wù)廠調(diào)度室。在選煤廠新建35 kV變電站設(shè)置光傳輸設(shè)備和PCM設(shè)備,可傳輸語音電話、2 Mbps及以上高速率的信息流。

(2)備用通道:選煤廠新建35 kV變電站經(jīng)通信電纜線路至平煤通信中心,經(jīng)平煤光纖網(wǎng)至平煤電務(wù)廠調(diào)度室,備用通道采用通信電纜,可傳輸語音及低速數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

經(jīng)過方案論證和設(shè)計優(yōu)化,達(dá)到了預(yù)期目的,在保證安全、可靠和自動控制的前提下,實現(xiàn)供電能力的提升,為全廠總體產(chǎn)能升級提供了強(qiáng)勁的動力支持,實現(xiàn)了安全性、可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

(責(zé)任編輯 張艷華)

An optimization design for technical reconstruction of power supply system at tianzhuang coal preparation plant

Zhang Tongjun
(Tianzhuang Coal Preparation Plant,Tian’an Coal Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467013,China)

An optimization design is developed and verified for technical reconstruction of the circuiting,wiring and equipment,insulation coordination,over-voltage protection and lightning protection of the power supply system in light of the actual conditions of the plant and taking into consideration the purpose of the reconstruction,design principles and designed capacity,which has increased the power supply capacity with assured safety,reliability and automatic control.

power supply system,reconstruction,optimization design,Tianzhuang Coal Preparation Plant

TD948.3

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張同軍(1962-),男,現(xiàn)任平頂山天安煤業(yè)股份有限公司田莊選煤廠副廠長,負(fù)責(zé)生產(chǎn)和經(jīng)營管理工作。