徐愛彥

（西山煤電股份有限公司西銘礦，太原 030053）

0 引言

西銘礦玉門變電原有的變電站開關和保護裝置都為20世紀80年代的機械操作機構和機械繼電器，變電站一、二次保護自動化程度低，操作機構存在腐蝕或損壞、繼電器老化、備件短缺、誤動作、拒動等事故時有發(fā)生。隨著西銘礦的礦井向西部、北部延伸，生產任務逐年增加，對生產供電的安全帶來安全隱患。玉門變電站安全供電運行只靠玉門變電站現(xiàn)有的值班人員不能滿足安全運行。

1 西銘礦玉門變電站

2006年，玉門變電站改造成自動化、電腦監(jiān)控、帶報警提醒、遠方操作和帶有五防閉鎖功能KYN-6高開柜的綜合化變電站。西銘礦玉門35 kV變電站位于玉門地區(qū)，由杜兒坪110 kV變電站引杜玉線、河龍灣110 kV變電站引河玉線兩趟35 kV線路供玉門變電站；玉門變電站35 kV還分別轉供磺廠變電站和支架廠變電站；站內設備主要有2臺8 000 kVA主變，型號為SF-8000/35，34臺6 kV開關，7臺35 kV開關，2套無功綜合調節(jié)裝置（電容），2套直流屏供電系統(tǒng)，2套電池組，1套雙電源自動切換裝置，2套小電流接地保護屏。玉門變電站在正常情況下，采用分列運行方式，河玉線帶1#主變，帶6 kV I段；杜玉線帶2#主變，帶6 kVⅡ段；35 kV聯(lián)絡開關350在斷開位置，處于熱備狀態(tài)；6 kV母聯(lián)開關6001在斷開位置，處于熱備狀態(tài)。

2 雙電源自動切換

35 kV玉門變電站擔負著西銘礦區(qū)所有的民用電、礦調度瓦斯監(jiān)控、胡沙帽風機供風和井下直流西六硅整流的電機車供電任務，屬于一類負荷，安全規(guī)程要求必須要保證不間斷供電。因此，西銘礦安裝有雙電源切換裝置，來確保煤礦安全供電。玉門變電站雙電源切換分為自動和手動2種切換功能[1]。

（1）自動切換。玉門變電站以35 kV直流供電系統(tǒng)分列運行，如圖1所示，自動電源切換裝置選擇開關轉向“自動”位置?，F(xiàn)運行方式為：一號直流電源35 kV I段控制與35 kV I段合閘供電給356、353、351、350直流控制母線和合閘母線用電，二號直流屏的35 kVⅡ段控制與35 kVⅡ段合閘供電給354、352、355直流控制母線和合閘母線用電。雙電源切換處于自動監(jiān)控狀態(tài)，同時備用發(fā)電機組處于自動狀態(tài)。在雙電源均正常的情況下，如果一號直流屏發(fā)生故障無法及時恢復供電，使用二號直流屏的35 kV聯(lián)絡控制與35 kV聯(lián)絡合閘，通過350聯(lián)絡開關的雙電源自動切換，發(fā)電機組立即起動，起動正常后，能自動切換到356、353、351；同理二號直流屏如果也失電，當電源正常后，能自動切換到一號直流屏電源供電，同時自動停止發(fā)電機組，恢復原有供電方式[2]。

（2）玉門變電站其余直流系統(tǒng)尚未分列改造，控制回路、合閘回路均為雙回路供電，日常運行為一套系統(tǒng)運行，另一套系統(tǒng)備用[3]。

（3）手動切換。把選擇開關轉向“手動”位置，1號直流屏電源和2號直流屏電源切換由人工實現(xiàn)。按下1號電源合閘按鈕，開關轉到電源供電位置，同時電源供電指示燈亮；同理，按下2號電源合閘按鈕，電源供電指示燈亮；按下零位按鈕，開關轉到零位（兩邊均不接通的中間位置），同時零位指示燈亮。

圖1 西銘礦玉門35 kV變電站自動切換電源示意圖

3 線路接地

（1）煤礦供電是安全生產的基石和動力。西銘礦屬于老煤礦，工作面多，井田成矩形，長17 km，寬3～4 km，供電線路長，中間有損耗，外力容易破壞；地質構造復雜，采掘工面裝機總容量大，超負荷作業(yè)，設備發(fā)生故障造成跳閘或無故停電等，制約了安全生產。因此，這就要求變電站裝設有安全、監(jiān)控、測量、信號等二次保護回路設備，方便值班人員在發(fā)生故障時能選擇地、快速地、靈敏地、可靠地切除故障[4]。

（2）西銘礦玉門變電站在實際工作經(jīng)常遇到6 kV線路越級跳閘等故障。西銘礦接地保護安裝的是北京昊博公司產的小電流接地裝置。正常情況下，小電流裝置正常燈顯示藍色，表示線路正常。如果發(fā)生井下電纜或架空線路某開關線路上有單相接地故障。指示等由藍色變成紅色，同時警鈴報警。此時，電腦顯示屏也提示有接地開關柜雙名稱。值班員通過接地裝置第一時間發(fā)現(xiàn)接地柜及時處理。

圖2 西銘礦玉門變電站模擬示意圖

（3）西銘礦改造后的高開柜為KYN-6，帶有絕緣監(jiān)察表三相指示，如圖2所示，假如其中有一相發(fā)生完全接地，故障相指示燈熄滅。查電腦屏顯示，故障接地相相對地電壓為0或接近0，非故障相其余兩相電壓比正常情況下電壓升高3倍，且持久不變[5]。

（4）措施：實踐工作中總結規(guī)律，接地故障持續(xù)5 min不消失。首先，檢查變電站內設備有無明顯接地；其次，通過絕緣監(jiān)察表，三相指示燈，迅速判斷哪個開關線路上的接地故障。

4 二次回路保護

西銘礦保護屏安裝有北京青大的繼電器保護裝置。該繼電器通過一次回路電壓互感器，給裝置提供電壓數(shù)據(jù)，通過后臺PLC轉換為數(shù)據(jù)顯示在計算機顯示屏上。通過與KYN-6高壓開關電流互感器聯(lián)接，有選擇性、快速地切除被保護設備和線路故障。采用PLC先進保護系統(tǒng)，通過計算機顯示電流過流、速斷保護、零序電流保護和差動保護等[7]。因西銘礦礦區(qū)用電地點多，很容易出現(xiàn)電流過流、開關跳閘現(xiàn)象。

4.1 措施

KYN-6高開關電流互感器變比算出額定電流值，北京青大保護采用反時限繼電保護動作工作原理進行數(shù)據(jù)分析，有選擇性地、快速地切斷故障線路[8]。

4.2 案例

玉門變電站6113王封煤礦高開柜，電流互感變比300/5，定值為過流值3 A（1 s），速斷值為13 A（0 s），變電站6113柜高開柜發(fā)生故障掉閘。

值班員查看保護記錄，查詢數(shù)據(jù)為：Ia=0.519 A；Ib=0.531 A；Ic=3.261 A。則通過定值可看出，6113柜c相過流。

若查詢保護記錄數(shù)據(jù)為：Ia=8.619 A；Ib=14.261 A；Ic=0.631 A。則通過定值可看出，6113柜b相速斷。

如果是過流動作，匯報調度，得到允許，可試送一次；要是速斷動作，不可送電。

5 經(jīng)濟效益與社會效益

玉門變電站改造后，提高了電壓質量，而且還帶來了降低電網(wǎng)輸電損耗的經(jīng)濟效果。玉門變電站并列電容器能根據(jù)采區(qū)負荷的增大或減小，自動投切或退出，補償功率因數(shù)。相比老式機械變電站功率因數(shù)提高到0.95，功率因數(shù)超過0.98，電容無功補償裝置自動進行電容組退出；當電壓偏低時或功率因數(shù)低于0.93，電容無功補償裝置能自動進行電容器組投入[9]。

改造后的玉門變電站給西銘礦創(chuàng)造的綜合經(jīng)濟效益：可提高供電設備的供電能力約90%；西銘礦巷道距離長，供電距離大，電網(wǎng)的電壓損耗大，電容無功補償裝置降低電能損耗50%；減少電壓損失5%～6%[10]，節(jié)約了噸煤成本，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。智能變電站每班可節(jié)省1人，每月4個班。每月至少可節(jié)省資金：2 000 3=6 000（元）。一年節(jié)支7.2萬元（不包括電費用）。

6 結束語

通過改造，真正實現(xiàn)了人機一體化智能綜合變電站。通過電腦分析、開關五防閉鎖，解決了老式變電所機械化、靠人為記性誤操作的缺點，避免事故發(fā)生。實踐證明玉門變電站通過智能變電站系統(tǒng)保護改造后，實現(xiàn)了安全長周期，保證了西銘礦安全生產及提高經(jīng)濟效益。