暗斜井高压开关柜的升级改造

张 辰,范进军,周胜利,朱 江

摘 要:在电力系统中10 kV高压开关柜应用极为广泛,担负着控制、保护双重功能。阳城煤矿暗斜井绞车房原采用五台KYGC-Z型高压进线柜供电,但由于设备和环境等因素影响,常有进线柜故障引发越级跳闸,大面积停电事故。通过技术分析和解决方案情况,决定对其升级改造,采用双回路供电,选用六台PBG-10矿用隔爆型高压真空配电装置,稳定性、可靠性得到良好改善。

关键词:暗斜井;10 kV高压开关柜;真空断路器;综合保护器

中图分类号:TM591+.1文献标识码:A

文章编号: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

随着科技的发展,变电所综合自动化[1]水平的提高,高压开关柜的安全运行越来越重要,停电事故给生产和生活带来的影响及损失也越来越大。阳城煤矿暗斜井绞车房原采用无锡军工KYGC-Z型高压柜供电,但自安装以来,进线柜数次发生短路或单相接地故障[2],煤矿井下供电系统出现大面积停电,并有时越级跳闸,严重影响了矿上的安全生产。

1 停电原因分析

大面积停电后,由于没有记录和告警信息,很难准确判断故障原因和故障部位,只有通过故障现象判断故障点,经过长时间测验和分析,发现高压进线柜进线端母排表面有熔化和灼伤,绝缘子上伴有黑渍,确定为爬电距离减小到一定程度,进线之间或一相与地之间绝缘子表面产生闪络[3],即沿着绝缘子表面产生击穿现象,母线电压降低,造成失压线圈脱扣,引起大面积停电。爬电距离的变化主要受工作电压,污染等级和材料组别影响,对此逐步采用了更换高品质、电压等级相符的绝缘子,并加干燥剂,铝合金加热器等方法,效果不明显。经过多次调研发现以下影响因素。

1.1 周边的环境

暗斜井配电硐室湿度大,粉尘污染严重。

1.2 设备的问题

KYGC-Z型高压柜[3]密封度不够,柜与柜之间,柜与地面均未进行良好密封,每经过一段时间运行,绝缘子等柜内设备表面上落有一层白色粉末,周期短,维护难度大。

1.3 机械的定位

KYGC-Z型高压柜机械定位机构不够严密,手车易发生上、下、左、右偏移。

1.4 断路器选择

KYGC-Z采用ZN90-10型弹簧操作机构断路器[4],可动部件多,可靠性差。

2 技术解决方案

煤矿决定用PBG-10型矿用隔爆高压真空配电装置进行升级改造,使过去存在弊端得到妥善处理,改善了电网运行稳定性和可靠性,使安全生产得到了保障。

2.1 隔爆性能

隔爆外壳和引入装置等试品,在1 MP水压下保持10~12 s,无泄露,外壳不变形,不损伤[6],从根本上解决了暗斜井绞车房粉尘污染严重,湿度大而引起爬电距离减小造成大范围停电和人身伤亡事故。

2.2 高压真空断路器的选择

本装置采用ZNY1-10/630-12.5型永磁机构高压真空断路器,在断路器技术参数范围内,可保证安全,可靠地运行于相应电压等级的电网中接受和分配电能,并可在额定电流范围内进行频繁操作或多次开断短路电流。该断路器采用双稳态内设欠压脱扣器永磁机构,并与机械受动脱扣器结合为一体化设计,机械定位准确,使手动分闸轻便可靠。

永磁机构分闸与弹簧分闸相结合,使分闸速度的分配更理想,与KYGC-Z中运用的ZN90-10型弹簧操作机构断路器比较,可动部件大大减少,使其可靠性和机械寿命大大提高。

2.3 专用智能综合保护器的引用

PBG-10装置是将10 kV的三相电源引入隔爆接线腔,由真空断路器作为控制开关,经负载接线腔输送到下级负荷,真空断路器为GZB-ARM-9110型嵌入式综合保护器[7]。综合保护器是三相交流中性点不直接接地供电系统中专用的高级智能继电保护装置,有电参量采集与测量、过流、短路、监视、漏电、过压等保护,以及遥测、遥信、遥控等功能。当出现以上故障时,真空断路器会自动“分闸”、切断电源,对供电系统进行保护,并有中文LCD显示屏显示故障性质[8]。

2.3.1 工作原理及框图

嵌入式综合保护器主要由ARM主控制模块、交流采样模块、CAN通信模块和I/O模块以及人机接口等组成,工作原理框图如图1所示。

图1 工作原理框图

2.3.2 漏电保护

漏电保护[9]采用功率方向型,当零序电压、零序电流有效值均超过设定值,且它们的相位值达到一定范围时,根据所预设的时间实施漏电保护。改变原来漏电保护主要采用固定的零序电源定值比较法来实现,没有考虑零序方向和不平衡电流的影响,往往造成误动或拒动的缺点。

2.3.3 失压保护

失压脱扣线圈在线电压降低到65%左右时就没有延时地自动脱扣跳闸,这样,就无法区分电压波动和真正失压,导致了在没有真正失压的情况下,由于电压波动造成大面积停电,而PBG-10隔爆型真空配电装置,去掉传统失压脱扣线圈,增加失压保护功能,并增加一个连续可调的失压延时时间,来躲过电压波动,以避免由电压波动而引起开关误跳。

2.3.4 故障显示功能

嵌入式综合保护器能记录故障跳闸时刻的时间值,并上传主机,主机通过广播校时命令对所有数字综合保护器的时钟芯片定时、校时,便于主机通过故障事件的时刻记录,就可分析跳闸顺序事件,及故障原因,有利于分析故障,定位故障,减少故障查找与排除时间,减少停电时间,并提供故障分析报告。

3 结 语

通过技术分析和解决方案情况,利用PBG-10升级改造原KYGC-Z高压进线柜,设备隔爆性能好,粉尘和湿度大,被有效遏制,选用嵌入式综合保护器,定值可调,实现了上下级保护配合有效地避免了越级跳闸,失压保护的改进也避免由于电压波动而引起的误跳,漏电保护方面,除了滤除不平衡电流外,选用功率方式型,避免了保护器误动或拒动。应用至今,再也没有发生过大面积停电事故,效果比较理想。

参考文献

[1]丁书文.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2]刘介才.工厂供电[M].北京:机械工业出版社,2006.

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[5]刘宝贵,杨志辉.发电厂变电所电气部分[M].北京:中国电力出版社,2008.

[6]尚文忠.煤矿供电[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2003.

[7]彭蔓蔓.嵌入式系统导论[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[8]东南自动化研究所.综合保护器使用手册[Z].2006.

[9]王岩.电工技术[M].北京:中央广播电视大学出版社,2006.

[10]潘新民.计算机通信技术[M].北京:电子工业出版社,2006.