田 軍

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030024)

·專題綜述·

煤礦無人值守變電所高壓開關(guān)安全控制策略

田 軍

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030024)

某礦實(shí)現(xiàn)井下變電所無人值守后，發(fā)生了因誤送電導(dǎo)致的人身事故。為了完善礦井無人值守系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)安全性和可靠性，對井下變電站高壓開關(guān)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程”與“就地”合閘操作之間閉鎖功能，以及高壓開關(guān)分閘按鈕的自鎖功能，防止發(fā)生誤操作導(dǎo)致的停送電事故，建設(shè)現(xiàn)代化本質(zhì)安全型礦井。

無人值守；高壓開關(guān)；合閘；閉鎖功能；自鎖功能

隨著無人值守建設(shè)在煤炭領(lǐng)域的推廣，煤礦企業(yè)“兩化融合”的不斷深入，井下實(shí)現(xiàn)無人值守的范圍逐漸擴(kuò)大，無人值守系統(tǒng)的安全性和可靠性就越來越引起高度重視。只有吸取建設(shè)中的教訓(xùn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、完善系統(tǒng)功能，才能充分發(fā)揮無人值守系統(tǒng)的作用，達(dá)到“安全可靠，減人提效”的目的。

1 問題的提出

線路檢修作業(yè)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)將被告檢修線路停電。停電過程應(yīng)至少執(zhí)行4項(xiàng)程序：1) 斷開作業(yè)線路控制開關(guān)的斷路器。2) 斷開本開關(guān)的隔離開關(guān)。3) 掛“有人作業(yè)，禁止合閘”的警示牌。4) 掛好本開關(guān)出線側(cè)的接地線。

2017年初，某礦回撤回采工作面電纜，執(zhí)行停電操作過程中發(fā)生了一起誤送電事故，造成一人被電擊的嚴(yán)重后果。

事故經(jīng)過：礦井集控中心調(diào)度員按照停電審批報(bào)告和工作票，對井下變電所供某回采工作面的高壓開關(guān)遠(yuǎn)程操作，斷開斷路器。井下變電所工作人員就地拉開隔離開關(guān)操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)無法拉出。 此時(shí)，工作人員誤動(dòng)合閘按鈕，使得已斷電的高壓開關(guān)合閘送電，導(dǎo)致一名正在工作面拆除電纜的人員觸電。

總結(jié)事故教訓(xùn)，本次事故的發(fā)生雖然與現(xiàn)場作業(yè)人員不熟悉設(shè)備性能和未嚴(yán)格執(zhí)行線路工作票有關(guān)，但是設(shè)備自身的缺陷也是一個(gè)重要的因素。當(dāng)前，各廠家生產(chǎn)的礦用隔爆型高壓開關(guān)大都是為了有人值守變電所設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制改造后，就地合閘操作與遠(yuǎn)程合閘操作處于同等有效狀態(tài)。為提高無人值守系統(tǒng)的安全性和可靠性，解決因誤操作導(dǎo)致此類事故的發(fā)生，對井下高壓開關(guān)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)合閘操作閉鎖功能和高壓開關(guān)分閘按鈕自鎖功能，是亟待解決的一項(xiàng)重要課題。

2 高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程”與“就地”閉鎖功能

隨著煤礦智能化進(jìn)程的不斷發(fā)展，礦用供電設(shè)備的性能不斷提高，設(shè)備的操作方式趨于多樣。同時(shí)，人們對工作環(huán)境的安全性、舒適性要求與日俱增，因此，許多煤礦供電設(shè)備的日常操作控制點(diǎn)已經(jīng)與設(shè)備本身拉開了一定的距離，實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程”控制；只有在供電設(shè)備及其所控線路檢修等作業(yè)時(shí)才使用設(shè)備自帶的操作面板進(jìn)行操作，實(shí)行“就地”控制。

實(shí)現(xiàn)井下高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程”與“就地”合閘操作相互閉鎖，就是在任何時(shí)刻只有一處能實(shí)現(xiàn)合閘操作，就可以防止因誤合閘送電造成事故。

所謂“遠(yuǎn)程”與“就地”合閘操作相互閉鎖，就是當(dāng)高壓開關(guān)處于“就地”操作狀態(tài)時(shí)，合閘操作只能通過高壓開關(guān)本身的合閘按鈕在就地進(jìn)行，而不能通過遠(yuǎn)程集控平臺進(jìn)行合閘操作；當(dāng)高壓開關(guān)處于“遠(yuǎn)程”控制狀態(tài)時(shí)，合閘操作只能通過遠(yuǎn)程集控平臺進(jìn)行，而不能通過高開本身的合閘按鈕進(jìn)行就地操作，這樣就實(shí)現(xiàn)了“遠(yuǎn)程”和“就地”操作的相互閉鎖功能。

目前，煤礦井下常用高壓配電設(shè)備，按保護(hù)類型可分為隔爆兼本安型高壓開關(guān)和隔爆非本安型高壓開關(guān)。下面就閉鎖功能分別進(jìn)行說明：

1) 隔爆兼本安型高壓開關(guān)內(nèi)設(shè)有本質(zhì)安全型先導(dǎo)插件，經(jīng)過改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)通過通訊接口進(jìn)行遙控分、合閘操作，從而實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程”控制和“就地”操作之間合閘閉鎖的功能。隔爆兼本安型高壓配電裝置電氣原理圖見圖1.

圖1 隔爆兼本安型高壓配電裝置電氣原理圖

如圖1所示，當(dāng)撥位開關(guān)“NK”打到“遠(yuǎn)程”點(diǎn)時(shí)，遠(yuǎn)程控制回路接通。K1點(diǎn)和K2點(diǎn)間的“遙控合閘”可以進(jìn)行合閘操作；此時(shí)就地控制回路處于斷開狀態(tài)，就地合閘按鈕“QA”不能進(jìn)行合閘操作。

當(dāng)撥位開關(guān)“NK”打到“就地”點(diǎn)時(shí)，就地控制回路接通，按下就地合閘按鈕“QA”，即可完成合閘操作；此時(shí)遠(yuǎn)程控制回路處于斷開狀態(tài)，K1點(diǎn)和K2點(diǎn)間的“遙控合閘”不能進(jìn)行合閘操作。

無論是在什么操作狀態(tài)下，按下停止“TA”按鈕，均可完成分閘操作，保證在任何時(shí)刻、任何一個(gè)操作點(diǎn)，一旦有緊急情況都可以切斷電源，確保安全。

2) 隔爆型高壓開關(guān)內(nèi)沒有本質(zhì)安全型先導(dǎo)插件，無法實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程”和“就地”之間切換。改進(jìn)前隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖見圖2.

圖2 改進(jìn)前隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖

如圖2所示，由于遙控合閘接點(diǎn)與就地合閘按鈕為并聯(lián)設(shè)置，“遠(yuǎn)程”和“就地”均可進(jìn)行合閘操作，也就無法實(shí)現(xiàn)相互閉鎖。改進(jìn)后隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖見圖3.

圖3 改進(jìn)后隔爆型高壓配電裝置電氣原理圖

經(jīng)過改進(jìn)，如圖3所示，在合閘接點(diǎn)034處接入一個(gè)撥位開關(guān)“NK”，利用撥鈕開關(guān)“NK”的“遠(yuǎn)程”和 “就地”兩組接點(diǎn)分別設(shè)置成遠(yuǎn)程控制回路和就地控制回路。

當(dāng)撥位開關(guān)“NK”打到“遠(yuǎn)程”點(diǎn)時(shí)，遠(yuǎn)程控制回路接通，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行合閘操作；此時(shí)就地控制回路處于斷開狀態(tài)，就地合閘按鈕“QA”不能進(jìn)行合閘操作。

當(dāng)撥位開關(guān)“NK”打到“就地”點(diǎn)時(shí)，就地控制回路接通，按下就地合閘按鈕“QA”，完成合閘操作；此時(shí)遠(yuǎn)程控制回路處于斷開狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)合閘操作。從而實(shí)現(xiàn)了“遠(yuǎn)程”和“就地”合閘操作的互鎖。

通過實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程”與“就地”合閘操作的閉鎖功能，可以有效地防止出現(xiàn)在前面事故案例中發(fā)生的誤合閘傷人事故。

3 高壓開關(guān)分閘按鈕自鎖功能

實(shí)現(xiàn)了高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程“與”就地“合閘操作閉鎖功能后，還有一個(gè)問題需要處理：

“遠(yuǎn)程”控制狀態(tài)下，就地按下分閘按鈕“TA”斷電后，在松開分閘按鈕“TA”且未拉開隔離開關(guān)情況下，“遠(yuǎn)程”仍可以實(shí)現(xiàn)遙控合閘，安全隱患仍然存在。

經(jīng)過試驗(yàn)，提出將高壓開關(guān)的分閘按鈕換為帶自鎖功能按鈕的方案，可以有效避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

分閘按鈕帶自鎖功能的高壓配電裝置電氣原理圖見圖4. 如圖4所示，將分閘按鈕改為帶自鎖功能的按鈕。在“遠(yuǎn)程”控制狀態(tài)下，“就地”進(jìn)行分閘操作，即就地按下高壓開關(guān)分閘按鈕“TA”，斷路器斷開，分閘按鈕“TA”不自動(dòng)彈起，合閘回路不能接通，“遠(yuǎn)程”和“就地”均不能進(jìn)行合閘操作，設(shè)備從硬件上實(shí)現(xiàn)了“就地”操作時(shí)的停電“掛牌”功能；只有在確認(rèn)可以送電的情況下，再次按壓分閘按鈕“TA”， 分閘按鈕“TA”復(fù)位，使合閘回路處于待機(jī)狀態(tài)，允許進(jìn)行合閘操作，從而實(shí)現(xiàn)分閘自鎖功能。

4 展望未來，系統(tǒng)應(yīng)具備的功能

1) 遠(yuǎn)程電子掛牌功能。

2) 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電子掛牌功能的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，解鎖需經(jīng)遠(yuǎn)程集控平臺確認(rèn)身份后完成。

3) 電子掛牌功能在遠(yuǎn)程集控平臺操作實(shí)施的同時(shí)，應(yīng)將指令下發(fā)到相應(yīng)開關(guān)的保護(hù)裝置中，只能從遠(yuǎn)程集控平臺解鎖，不能因其它原因而自動(dòng)解鎖。

4) 就地操作掛牌時(shí)的信息反饋功能，并同步自動(dòng)完成遠(yuǎn)程掛牌功能，解鎖時(shí)先完成就地解鎖，再完成遠(yuǎn)程解鎖。

5 結(jié) 語

通過實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)“遠(yuǎn)程”與“就地”合閘操作閉鎖功能以及分閘按鈕自鎖功能，可以有效防止實(shí)現(xiàn)井下變電所無人值守的礦井發(fā)生因誤操作造成的停送電事故和人身事故，提高了無人值守系統(tǒng)的安全性和可靠性，為礦井的安全生產(chǎn)提供有力的保障，具有一定的安全效益和社會(huì)效益。

圖4 分閘按鈕帶自鎖功能的高壓配電裝置電氣原理圖

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[5] 陳 娟,謝圣權(quán),潘能勇.計(jì)算機(jī)智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2014(2):73-75.

Safety Control Strategy of High Voltage Switch in Unattended Substation of Coal Mine

TIAN Jun

Mis-switch-on of the electricity once caused accidents in an unattended substation in a coal mine. For the safety and reliability of the system, the function of the unattended system have to be improved by technical transformation with the high voltage switch remote operation and site operation being mutual-locked automatically, and the trip operation for high voltage switch must be self-locked to prevent the occurrence of mis-switch on accident.

Unattended; High-voltage switch; Switch on; Locking function; Self-locking function

2017-04-02

田 軍(1976—)，男，河北安新人，1999年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師，主要從事煤礦機(jī)電管理工作

(E-mail)326865251@qq.com

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1672-0652(2017)06-0031-04