張 辰,范進(jìn)軍,周勝利,朱 江

摘 要:在電力系統(tǒng)中10 kV高壓開關(guān)柜應(yīng)用極為廣泛,擔(dān)負(fù)著控制、保護(hù)雙重功能。陽城煤礦暗斜井絞車房原采用五臺KYGC-Z型高壓進(jìn)線柜供電,但由于設(shè)備和環(huán)境等因素影響,常有進(jìn)線柜故障引發(fā)越級跳閘,大面積停電事故。通過技術(shù)分析和解決方案情況,決定對其升級改造,采用雙回路供電,選用六臺PBG-10礦用隔爆型高壓真空配電裝置,穩(wěn)定性、可靠性得到良好改善。

關(guān)鍵詞:暗斜井;10 kV高壓開關(guān)柜;真空斷路器;綜合保護(hù)器

中圖分類號:TM591+.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-104-02

Techncial Alteration of High Voltage Switch Cubicle in Subinclined Shaft

ZHANG Chen,FAN Jinjun,ZHOU Shengli,ZHU Jiang

(Yangcheng Coal Mine of Jining Mining Industry Croup,Jining,272501,China)

Abstract:In power system applications,10 kV high voltage switch cubicle is used widely,which assumes control and protection.Yangcheng coal mine subinclined shaft winder chamber adopted the original five KYGC-Z-type 10kV high voltage switch cubicle,because of equipment and environmental factors,often into the line counters leapfrog tripping fault trigger and large-area power outage.Through technical analysis and solutions,the decision to upgrade,using double-loop power supply,optional six PBG-10 mine explosion-proof high voltage vacuum distribution equipment,stability,reliability are improved.

Keywords:subinclined shaft;10kV high voltage switch cubicle;vacuum breaker;comprehensive protection

隨著科技的發(fā)展,變電所綜合自動化[1]水平的提高,高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行越來越重要,停電事故給生產(chǎn)和生活帶來的影響及損失也越來越大。陽城煤礦暗斜井絞車房原采用無錫軍工KYGC-Z型高壓柜供電,但自安裝以來,進(jìn)線柜數(shù)次發(fā)生短路或單相接地故障[2],煤礦井下供電系統(tǒng)出現(xiàn)大面積停電,并有時越級跳閘,嚴(yán)重影響了礦上的安全生產(chǎn)。

1 停電原因分析

大面積停電后,由于沒有記錄和告警信息,很難準(zhǔn)確判斷故障原因和故障部位,只有通過故障現(xiàn)象判斷故障點(diǎn),經(jīng)過長時間測驗(yàn)和分析,發(fā)現(xiàn)高壓進(jìn)線柜進(jìn)線端母排表面有熔化和灼傷,絕緣子上伴有黑漬,確定為爬電距離減小到一定程度,進(jìn)線之間或一相與地之間絕緣子表面產(chǎn)生閃絡(luò)[3],即沿著絕緣子表面產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象,母線電壓降低,造成失壓線圈脫扣,引起大面積停電。爬電距離的變化主要受工作電壓,污染等級和材料組別影響,對此逐步采用了更換高品質(zhì)、電壓等級相符的絕緣子,并加干燥劑,鋁合金加熱器等方法,效果不明顯。經(jīng)過多次調(diào)研發(fā)現(xiàn)以下影響因素。

1.1 周邊的環(huán)境

暗斜井配電硐室濕度大,粉塵污染嚴(yán)重。

1.2 設(shè)備的問題

KYGC-Z型高壓柜[3]密封度不夠,柜與柜之間,柜與地面均未進(jìn)行良好密封,每經(jīng)過一段時間運(yùn)行,絕緣子等柜內(nèi)設(shè)備表面上落有一層白色粉末,周期短,維護(hù)難度大。

1.3 機(jī)械的定位

KYGC-Z型高壓柜機(jī)械定位機(jī)構(gòu)不夠嚴(yán)密,手車易發(fā)生上、下、左、右偏移。

1.4 斷路器選擇

KYGC-Z采用ZN90-10型彈簧操作機(jī)構(gòu)斷路器[4],可動部件多,可靠性差。

2 技術(shù)解決方案

煤礦決定用PBG-10型礦用隔爆高壓真空配電裝置進(jìn)行升級改造,使過去存在弊端得到妥善處理,改善了電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性,使安全生產(chǎn)得到了保障。

2.1 隔爆性能

隔爆外殼和引入裝置等試品,在1 MP水壓下保持10~12 s,無泄露,外殼不變形,不損傷[6],從根本上解決了暗斜井絞車房粉塵污染嚴(yán)重,濕度大而引起爬電距離減小造成大范圍停電和人身傷亡事故。

2.2 高壓真空斷路器的選擇

本裝置采用ZNY1-10/630-12.5型永磁機(jī)構(gòu)高壓真空斷路器,在斷路器技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi),可保證安全,可靠地運(yùn)行于相應(yīng)電壓等級的電網(wǎng)中接受和分配電能,并可在額定電流范圍內(nèi)進(jìn)行頻繁操作或多次開斷短路電流。該斷路器采用雙穩(wěn)態(tài)內(nèi)設(shè)欠壓脫扣器永磁機(jī)構(gòu),并與機(jī)械受動脫扣器結(jié)合為一體化設(shè)計(jì),機(jī)械定位準(zhǔn)確,使手動分閘輕便可靠。

永磁機(jī)構(gòu)分閘與彈簧分閘相結(jié)合,使分閘速度的分配更理想,與KYGC-Z中運(yùn)用的ZN90-10型彈簧操作機(jī)構(gòu)斷路器比較,可動部件大大減少,使其可靠性和機(jī)械壽命大大提高。

2.3 專用智能綜合保護(hù)器的引用

PBG-10裝置是將10 kV的三相電源引入隔爆接線腔,由真空斷路器作為控制開關(guān),經(jīng)負(fù)載接線腔輸送到下級負(fù)荷,真空斷路器為GZB-ARM-9110型嵌入式綜合保護(hù)器[7]。綜合保護(hù)器是三相交流中性點(diǎn)不直接接地供電系統(tǒng)中專用的高級智能繼電保護(hù)裝置,有電參量采集與測量、過流、短路、監(jiān)視、漏電、過壓等保護(hù),以及遙測、遙信、遙控等功能。當(dāng)出現(xiàn)以上故障時,真空斷路器會自動“分閘”、切斷電源,對供電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),并有中文LCD顯示屏顯示故障性質(zhì)[8]。

2.3.1 工作原理及框圖

嵌入式綜合保護(hù)器主要由ARM主控制模塊、交流采樣模塊、CAN通信模塊和I/O模塊以及人機(jī)接口等組成,工作原理框圖如圖1所示。

圖1 工作原理框圖

2.3.2 漏電保護(hù)

漏電保護(hù)[9]采用功率方向型,當(dāng)零序電壓、零序電流有效值均超過設(shè)定值,且它們的相位值達(dá)到一定范圍時,根據(jù)所預(yù)設(shè)的時間實(shí)施漏電保護(hù)。改變原來漏電保護(hù)主要采用固定的零序電源定值比較法來實(shí)現(xiàn),沒有考慮零序方向和不平衡電流的影響,往往造成誤動或拒動的缺點(diǎn)。

2.3.3 失壓保護(hù)

失壓脫扣線圈在線電壓降低到65%左右時就沒有延時地自動脫扣跳閘,這樣,就無法區(qū)分電壓波動和真正失壓,導(dǎo)致了在沒有真正失壓的情況下,由于電壓波動造成大面積停電,而PBG-10隔爆型真空配電裝置,去掉傳統(tǒng)失壓脫扣線圈,增加失壓保護(hù)功能,并增加一個連續(xù)可調(diào)的失壓延時時間,來躲過電壓波動,以避免由電壓波動而引起開關(guān)誤跳。

2.3.4 故障顯示功能

嵌入式綜合保護(hù)器能記錄故障跳閘時刻的時間值,并上傳主機(jī),主機(jī)通過廣播校時命令對所有數(shù)字綜合保護(hù)器的時鐘芯片定時、校時,便于主機(jī)通過故障事件的時刻記錄,就可分析跳閘順序事件,及故障原因,有利于分析故障,定位故障,減少故障查找與排除時間,減少停電時間,并提供故障分析報(bào)告。

3 結(jié) 語

通過技術(shù)分析和解決方案情況,利用PBG-10升級改造原KYGC-Z高壓進(jìn)線柜,設(shè)備隔爆性能好,粉塵和濕度大,被有效遏制,選用嵌入式綜合保護(hù)器,定值可調(diào),實(shí)現(xiàn)了上下級保護(hù)配合有效地避免了越級跳閘,失壓保護(hù)的改進(jìn)也避免由于電壓波動而引起的誤跳,漏電保護(hù)方面,除了濾除不平衡電流外,選用功率方式型,避免了保護(hù)器誤動或拒動。應(yīng)用至今,再也沒有發(fā)生過大面積停電事故,效果比較理想。

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