馬智軍，李福平

（神東洗選中心，陜西 榆林 719315）

0 引 言

榆家梁選煤廠是一座大型現(xiàn)代化礦井型選煤廠，地處陜西省神木市店塔鎮(zhèn)楊伙盤村，隸屬于神東煤炭集團(tuán)洗選中心,系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模1 800萬t，洗選加工神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦的原煤。該廠始建于2001年1月，2002年12月正式投產(chǎn)，建成1#篩分和1#水洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)洗選能力為10萬t。后期于2004年3月擴(kuò)能改造增建2#篩分系統(tǒng)2#水洗系統(tǒng)、矸石再洗系統(tǒng)。

榆家梁選煤廠共有5個(gè)高壓配電室，動(dòng)力電源來自于榆家梁煤礦35 kV變電站，篩分二樓高壓室主要承擔(dān)1#篩分低壓配電系桶和原煤上倉主運(yùn)膠帶機(jī)供電。原配電系統(tǒng)共計(jì)11臺(tái)高壓柜，采用雙母線并列運(yùn)行供電，由2條電源進(jìn)線柜、3個(gè)電機(jī)啟動(dòng)柜、2個(gè)斷路器柜、2個(gè)PT柜和1個(gè)母聯(lián)柜一個(gè)PT過渡柜組成。其中3個(gè)電機(jī)啟動(dòng)柜分別為1#、2#篩分原煤系統(tǒng)301、321主運(yùn)膠帶機(jī)和501上倉膠帶機(jī)。2個(gè)斷路器柜所帶負(fù)荷主要為1#篩分系統(tǒng)低壓設(shè)備。低壓柜也采用雙母線并列運(yùn)行供電。電纜敷設(shè)無電纜溝設(shè)計(jì)，為架空電纜橋架穿樓板后固定在開關(guān)柜上聯(lián)接。

1 原高壓柜存在的問題

高壓柜型號(hào)為：XGN2-10箱型固定式封閉高壓柜，由長(zhǎng)征電器成套廠2000年9月制造。電機(jī)啟動(dòng)柜采用ABB公司生產(chǎn)V12接觸器。斷路器配用CD10系列電磁線圈和CT系列彈簧操作機(jī)構(gòu)，隔離開關(guān)采用GN30-10旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)系列產(chǎn)品。經(jīng)過近20年的運(yùn)行已經(jīng)老化，高壓開關(guān)柜均不能可靠動(dòng)作跳閘，從而導(dǎo)致配電系統(tǒng)故障擴(kuò)大。原旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)不能正常分合到位，高壓“五防”不同程度受損。給作業(yè)人員造成嚴(yán)重的威脅。原高壓柜采用直流控制電。直流屏直流電源系統(tǒng)中充電及控制模塊老化，故障率高。故障情況下極可能導(dǎo)致越級(jí)跳閘[1,2]。

2 配電柜設(shè)計(jì)

立足榆家梁選煤廠篩分車間二樓高壓配電室布置現(xiàn)狀，針對(duì)目前存在的問題，決定對(duì)配電室配電柜進(jìn)行改造。根據(jù)目前篩分車間二樓高壓配電室高壓柜的布局，安裝KYN28A-12的全稱為鎧裝型移開中置式金屬封閉開關(guān)設(shè)備。

2.1 控制電源設(shè)計(jì)

操作、控制電源均采用交流220 V控制。根據(jù)使用性和選煤廠可靠性要求，交流控制電源更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以拆除直流屏控制機(jī)構(gòu),減少維護(hù)工作。

2.2 調(diào)閘保護(hù)設(shè)計(jì)

故障跳閘時(shí)應(yīng)有電笛、電鈴等報(bào)警功能。2#T柜內(nèi)設(shè)有B-2000J（RS485通信接口）小電流選線裝置1套，各饋出回路零序互感器由小電流選線廠家配套提供。

2.3 操作機(jī)構(gòu)及通訊設(shè)計(jì)

斷路器和接觸器保持機(jī)構(gòu)均采用可靠性更高的永磁操作機(jī)構(gòu)。微機(jī)綜合保護(hù)裝置必須具備Moolbus遠(yuǎn)程終端單元（Remote Terminal Unit，RTU）通信接口或通信管理機(jī)，可與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳功能。便于后期智能化改造需求。

3 改造方案

由于生產(chǎn)任務(wù)重，要求此次改造時(shí)間控制在40 h內(nèi)，且因?yàn)闄z修期間進(jìn)行其他作業(yè)項(xiàng)目，要求檢修期間篩分低壓系統(tǒng)斷電不允許不超過4 h，改造方案尤為重要。

3.1 確定新高壓柜安裝布局

由于原高壓柜電纜采用以301高壓柜為中心向兩側(cè)敷設(shè)“T”型方式敷設(shè)電纜。且新高壓柜柜子寬度為800 mm，比原高壓柜寬度小300 mm。為保證改造后電纜長(zhǎng)度滿足要求，決定新高壓柜以301為中心點(diǎn)安裝。避免由于電纜長(zhǎng)度不足影響改造進(jìn)度，新高壓柜電纜進(jìn)出線方式仍采用下進(jìn)線方式。且新高壓柜一次進(jìn)出線柜長(zhǎng)度、高度和接線高度和舊高壓柜尺寸基本一致。

3.2 配電柜拆除方案

改造期間篩分樓只允許停電4 h，采取分2次分段更換方案。首先更換Ⅰ段母線所帶設(shè)備和母聯(lián)柜共計(jì)8臺(tái)高壓柜。Ⅱ段母線進(jìn)行柜、斷路器柜、501電機(jī)柜后期日常檢修時(shí)間更換。因?yàn)?號(hào)篩分低壓供電系統(tǒng)也是雙母線供電，改造期間，將低壓系統(tǒng)供電方式改為一組母線運(yùn)行，一組母線檢修。從而保證了低壓系統(tǒng)的正常供電。因?yàn)樾璨鸪蚨文妇€2個(gè)配電柜，為保證人員安全和檢修進(jìn)度提前將Ⅱ段母線從501出斷開并留有安全距離，保證施工期間各配電柜可以安全斷電施工。

3.3 配電柜基礎(chǔ)改造方案

為減少改造工程量，新配電柜仍安裝在舊配電柜基礎(chǔ)上，由于配電室地面后期貼地板磚，導(dǎo)致地面水平比舊配電柜基礎(chǔ)高出7 cm。而新高壓基礎(chǔ)框架高位為5 cm，配電柜直接安裝在舊基礎(chǔ)會(huì)導(dǎo)致配電柜門無法正常打開。采取用50角鐵加工成梯型基礎(chǔ)直接焊接在原基礎(chǔ)上，保證安裝水平度和高度的同時(shí)，可以保證配電柜門打開。

3.4 新高壓柜通信方式選擇

新高壓柜通信模塊仍采用AB公司生產(chǎn)的1756FLEXI/0模塊控制。控制通信模塊和ControlNET通信載體不變，需要提前安裝完成接線和參數(shù)設(shè)置，唯一區(qū)別新高壓柜電機(jī)啟動(dòng)柜采用永磁操作機(jī)構(gòu)。保持方式由電保持改為機(jī)械保持，有別于以前接觸器線圈電保持。硬件需要增加分閘繼電器，控制邏輯程序需增加停車過程中分閘信號(hào)程序輸出。

4 改造中注意事項(xiàng)

拆除舊柜體需保證舊配電柜基礎(chǔ)完好，安裝新柜基礎(chǔ)時(shí)保證水平度要求。舊配電柜拆除后由于新柜體寬度不一致，電纜進(jìn)線口需重新打孔。打孔中需要避開樓板橫梁，避免拆除固定過程中損傷到電纜終端頭。新柜體安裝中除需要保證水平度，還要前后平齊，確保平齊后才可將柜體與基礎(chǔ)固定。然后固定絕緣子與母線，否則會(huì)導(dǎo)致母線受力變形或絕緣子破損，影響設(shè)備絕緣耐壓。同時(shí)新固體地線需與系統(tǒng)接地進(jìn)行環(huán)形可靠連接，由于舊柜體未全部拆除，且新母線最長(zhǎng)距離為3 m，需確保新柜體和未拆除母線柜體距離足夠長(zhǎng)，以便新母線或新柜體可以自由方便安裝到位。新高壓柜安裝完畢，再次進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，確保試運(yùn)行中供電可靠性[3,4]。

5 后期智能化改造方案

5.1 遠(yuǎn)程停送電操作

利用HiHVCA10執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)高壓柜停送電執(zhí)行裝置進(jìn)行自動(dòng)化集控改造。此執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為斷路器（接觸器）手車推入推出裝置和接地刀分合裝置。手車執(zhí)行裝置包括故障信號(hào)、手車位置信號(hào)（工作位置、實(shí)驗(yàn)位置）、控制輸出（推入、推出），接地刀裝置包括故障信號(hào)、接地刀到位信號(hào)（合到位、分到位）、控制輸出（合、分）。執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供硬接線接口，執(zhí)行機(jī)構(gòu)返回信號(hào)為24 V 直流無源節(jié)點(diǎn)，控制輸出為繼電器輸出，可在1756FLEXI/0模塊控制擴(kuò)展進(jìn)行控制。

5.2 配電室智能巡檢

在智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，配電房的人工巡檢方式已不能適應(yīng)電力系統(tǒng)智能化發(fā)展的需求，已有的吊軌式攝像機(jī)智能抓拍圖像和視頻信息，不能對(duì)圖像信息進(jìn)行分析和處理，這增加了配電房管理人員的工作量。配電房巡檢機(jī)器人具有智能的軌道設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜圖像信息的無死角采集，并對(duì)圖像信息進(jìn)行智能分析，聯(lián)合聲音識(shí)別系統(tǒng)、在線測(cè)溫、煙霧粉塵傳感器等設(shè)備對(duì)配電房的運(yùn)行狀況進(jìn)行全面掌握，對(duì)人員檢修維護(hù)等發(fā)現(xiàn)的不安全行為異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，可大大提高配電房的智能化管理水平[5]。通過建立智能巡檢平臺(tái)，用以實(shí)現(xiàn)安全管理、智能設(shè)備保護(hù)及環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能，如圖1所示。

圖1 智能配電室巡檢機(jī)器人

5.3 電流監(jiān)控在智能控制中的應(yīng)用分析

電流是電氣設(shè)備重要的監(jiān)控參數(shù)之一，設(shè)備電流是否正常，直接反映了設(shè)備的運(yùn)行狀況。簡(jiǎn)單分析2起案例，說明電流監(jiān)測(cè)的重要性。對(duì)501電機(jī)電纜檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)瞬間，三相電流曲線中B相電流滯后其他兩相電流2 s。仔細(xì)排查一次回路和二次回路后，懷疑接觸器同步性不統(tǒng)一造成B相電流顯示延時(shí)，最后測(cè)試確定接觸器三相動(dòng)作不同步，更換一次回路主接觸器后故障排除。

膠帶機(jī)防“壓死”預(yù)警保護(hù)。膠帶機(jī)電動(dòng)機(jī)常見電流保護(hù)有過流、速斷。過流保護(hù)動(dòng)作值一般設(shè)置1.1～1.5倍Inn。速斷保護(hù)一般設(shè)置3～7倍In。如果某種原因?qū)е履z帶機(jī)速度降低,當(dāng)膠帶機(jī)過流或欠速保護(hù)動(dòng)作停車后，膠帶機(jī)往往已經(jīng)“壓死”。這時(shí)只能停電清理機(jī)尾積煤才能正常啟動(dòng)。利用電量變送器和上位組態(tài)畫面相配合設(shè)計(jì)了膠帶機(jī)防“壓死”保護(hù),其原理是利用智能電量變送器將膠帶機(jī)接入PLC,電機(jī)的運(yùn)行電流一般都在50%～60%In，而將保護(hù)預(yù)警值設(shè)置在80%In，閉鎖上一級(jí)設(shè)備設(shè)置在90%In。這樣當(dāng)電機(jī)電流達(dá)到80%In時(shí)，上位組態(tài)畫面只報(bào)警顯示。當(dāng)電機(jī)電流達(dá)到90%In，閉鎖上級(jí)設(shè)備停車，避免膠帶機(jī)“壓死”。同時(shí)也可利用電機(jī)電流參與入料設(shè)備控制，達(dá)到職能控制效果[6]。

6 結(jié) 論

通過此次改造，解決了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際問題，為榆家梁選煤廠的安全供電提供了可靠保證。智能化配電室中配電柜各類保護(hù)數(shù)據(jù)采集、處理、分析，參與智能控制已經(jīng)成為智能化配電室發(fā)展的方向。智能化數(shù)字配電為以后的電氣故障處理和精準(zhǔn)控制提供了有力的保障。