田庄选煤厂供配电系统改造优化设计

张同军

(平顶山天安煤业股份有限公司田庄选煤厂,河南省平顶山市,467013)

田庄选煤厂供配电系统改造优化设计

张同军

(平顶山天安煤业股份有限公司田庄选煤厂,河南省平顶山市,467013)

田庄选煤厂从本厂实际出发,根据改造目的、设计原则及设计规模,经过方案论证及对供配电系统回路、接线及设备选择、绝缘配合、过电压保护及防雷接地等方面的优化设计,在保证安全、可靠和自动控制的前提下,实现了供电能力的提升。

供配电系统 改造 优化设计 田庄选煤厂

1 概述

田庄选煤厂是我国第一座自主设计施工的全重介大型炼焦煤选煤厂,原设计能力为3.70 Mt/a,投产于20世纪70年代。其间在2002年对其末煤系统、煤泥水系统、浮选系统进行过局部改造,设计能力提高到4.50 Mt/a。近年来田庄选煤厂通过严格管理和挖潜,生产规模不断扩大,实际生产能力已经达到6.00 Mt/a,创造了显著的经济效益和社会效益。尽管实际生产能力已达到很高,但田庄选煤厂生产系统和设备已经严重老化,有些工艺相对落后,部分关键工艺环节不够完善,特别是供配电系统由于长时间超负荷运转,再加上投入不足,不少方面存在许多问题,给安全生产带来很大隐患。

在这种情况下,进行全厂产能提升改造,必然对供配电系统提出了更高的要求。田庄洗煤厂现有供配电系统始建于1990年,属单回路供电(原设计双回路),引自贾庄变电站35 kV电源。从长远发展和产能提升的要求出发,必须对现有供配电系统进行改造,规划将原有供配电系统拆除,在厂区内新建1座35/6 kV变电站。

2 改造目的

(1)产能提升的需要。近年来随着煤炭市场需求的不断增加,按照煤炭工业发展的方针政策,结合企业实际,提出对田庄选煤厂进行技术改造,目的是把田庄选煤厂建设成安全型、效益型、质量标准化选煤厂。田庄选煤厂改造后年处理原煤能力达到10.00 Mt,日处理原煤能力30303 t,小时处理原煤能力1515.15 t。生产产能的提高必然要求供配电系统作保证。

(2)设备更新的需要。选煤厂现有设备大多为20世纪80年代的产品,经过多年的运转,不少设备陈旧老化,超期服役,稳定性差、故障率高、维修量大、配件采购困难。特别是35 kV高压开关柜为GBC型,6 kV高压开柜为GG1A型,柜内断路器均为少油断路器,继电保护为传统的电磁式继电保护,都急需更新换代。

(3)安全生产的需要。由于供电系统设计、运行及设备、设施在维修过程中出现的各种问题,已直接影响到供电的安全性和可靠性,如主变的漏油、水平母线裸露、消防设施不合理等问题,造成供电能力已不能满足安全生产的要求。

(4)自动控制的需要。在原供电系统中,由于设计理念和技术水平的限制,高压供配电系统是35 kV和6 kV变压站分别布置,而且需要三班专人值守,没有自动监控系统,不仅给操作和安全供电带来隐患,而且造成人力资源的浪费。

3 改造的原则和建设规模

(1)设计原则:遵循有关的国家规范及行业设计规程;满足设计委托书的有关具体要求;35 kV侧主接线为单母线分段接线;2台10 MVA干式主变压器;6 kV侧主接线为单母线分段接线;预留6 kV出线备用位置。

(2)建设规模:电压等级35/6 kV;主变容量2×10 MVA;35 kV电源进线2回;本期6 kV馈出线共26回,终期出线共42回;6 kV无功补偿,电容器出线2回,安装容量2×3.0 Mvar。

4 方案优化

4.1 位置选择

改造前田庄选煤厂的变电站是设置在主厂房的北边,35 kV和6 kV分别布置在道路两边,很不方便。此次改造考虑两个变电站合并建设,安排在一栋楼内。其位置的选择按照规范要求,在位置选择上必须考虑:一是靠近全厂负荷中心(主厂房);二进出线方便且位于污染的上风侧;三是避开剧烈震动场所;四是工业广场的总体布局。因此,只能选择主厂房的北部或西部。综合各种因素,最后确定安排在主厂房和新建中煤浓缩机的西部,压滤车间东部。

4.2 回路选择

田庄选煤厂原设计时,按照可靠性的原则,根据生产规模、二级负荷单位的要求,建立了双回路供电系统。而由于种种原因,目前仅有1回(贾田线)电源供电,引自贾庄变电站,导线L GJ-185/30,长度约为1.5 km。新建变电站进线电源2回,其中一回路引自贾庄变电站,另一路考虑引自月台河变电站。

4.3 布置选择

电气综合楼靠西面和东面规划道路作为设备主入口,北面靠近道路,整体为两层布置,局部三层。6 kV电容器室布置在±0.00 m;35 kV高压室和控制保护室及通信室布置在+6.00 m。

根据场地特点,提出两种方案。方案一:全户内型,即35 kV架空线路在电气综合楼西面架空接入35 kV高压开关柜,总体布置占地面积小,防污性好,布置紧凑,运行条件好,易于管理,但投资略高;方案二:半户内型,即35 kV进线方式与方案一相同,主变和电容器室单独布置,主变布置在室外,运行条件较差,不便管理,但投资略省。经过论证决定采用方案一,即变电站采用全户内型,所有设备室内布置,设备布置35 kV高压室不预留备用位置,6 kV高压室预留备用位置。

考虑到站址周边自然环境条件较为不利,按有关设计规程要求,变电站电气设备的设计污秽等级按Ⅳ级重污秽,按设备外绝缘爬电比距不小于3.1 cm/kV(最高工作电压)考虑。所有电气设备必须采用防污型导管或绝缘子,瓷绝缘采用大、小伞结构,也可采用复合绝缘。

4.4 接线及设备选择

根据系统要求,田庄选煤厂35 kV变电站装设容量为2台10 MVA、35±2×2.5%/6.3 kV干式电力变压器,电压比为35±2×2.5%/6.3 kV。35 kV侧采用单母线分段接线,进线2回。正常1台运行,1台备用,2台也可以同时分列运行,互为热备。当一台主变故障检修时,另一台主变压器能保证向二级以上负荷供电。

35 kV配电装置采用户内 KYN60-40.5型金属封闭铠装移开式高压开关柜,额定电流1600 A,内装RES15-40.5/1600A-25KA型六氟化硫断路器。

6 kV侧接线采用单母线分段接线,通过封闭母线桥架与6 kV开关柜连接。6 kV侧接线采用2台主变压器带所有出线回路,预留出线备用位置,增加出线简单易行。6 kV配电装置采用 KYN28A-12型金属封闭铠装移开式高压开关柜,进线、母联开关柜额定电流为3150 A,内装VEP-12型式真空断路器,弹簧操作机构,额定开断电流31.5 kA;馈出线柜额定电流为1250 A,内装VEP-12型真空断路器,弹簧操作机构,额定开断电流25 kA。6 kV侧出线大部分经变压器变为低压负荷,在低压侧已作了分散补偿,故无功集中补偿容量预计为2×2.4 Mvar。

选用小电流接地选线装置1套。系统发生非瞬时性单相接地故障时,可在尽量短的时间内找出接地故障线路,提高了选煤厂供电的安全性和供电质量。

4.5 绝缘配合、过电压保护及防雷接地

为防止雷击,变电站场地设独立避雷针2座。35 kV电源线路全线架设避雷线,线路设计污秽等级为Ⅳ级。终端塔至配电装置进线段利用变电站场地独立避雷针保护,必要时增设塔顶避雷针。为防止雷电侵入波,在变电所各侧母线上采用金属氧化物避雷器保护。为防止真空断路器的操作过电压,设计选用三相组合式金属氧化物避雷器保护。全所接地电阻要求小于0.5Ω。

4.6 综合自动化系统

本站按无人值守变电站设计,由平煤电务厂对站内主要电气设备进行监视、控制;同时,变电站将有关信息传送至平煤电务厂调度室。

站内设监控主机,兼有远动工作站功能,并设置独立的继电保护工程师站。为满足矿井对主要电气设备进行调试、检修、维护的特殊需要,有关人员可在当地对全站主要电气设备进行监视、控制。

本站信号系统不设光字牌,事故信号和预告信号均由微机监控系统的数据采集/处理系统按照事故发生的时间和顺序自动记录、处理及显示,并通过远动通道远传至地面调度室或集控中心,通过集控中心的显示器显示报警画面,并通过打印机打印故障数据。

测量系统采集量按《电测量仪表装置设计技术规程》配置,交流直接采样方式。所有需要测量的电气和非电气量除进入微机监控系统进行采集、处理、显示和远传外,对于直流系统、主变温度等就地装设常规测量仪表。

6 kV、35 kV室内配电装置“五防”功能,采用简单可靠的机械闭锁及部分电气闭锁,综合自动化系统独立设置微机“五防”工作站一套。

监控系统主机及网络设备按变电站终期容量配置,分布式微机测控装置按本期规模考虑。4.7 电力调度通信

(1)主通道:田庄选煤厂属于平煤内部调度管理,选煤厂新建35 kV变电站经光纤线路至平煤通信中心,经平煤光纤网至平煤电务厂调度室。在选煤厂新建35 kV变电站设置光传输设备和PCM设备,可传输语音电话、2 Mbps及以上高速率的信息流。

(2)备用通道:选煤厂新建35 kV变电站经通信电缆线路至平煤通信中心,经平煤光纤网至平煤电务厂调度室,备用通道采用通信电缆,可传输语音及低速数据。

5 结论

经过方案论证和设计优化,达到了预期目的,在保证安全、可靠和自动控制的前提下,实现供电能力的提升,为全厂总体产能升级提供了强劲的动力支持,实现了安全性、可靠性、先进性和经济性的统一。

(责任编辑 张艳华)

An optimization design for technical reconstruction of power supply system at tianzhuang coal preparation plant

Zhang Tongjun
(Tianzhuang Coal Preparation Plant,Tian’an Coal Co.,Ltd.,Pingdingshan,Henan 467013,China)

An optimization design is developed and verified for technical reconstruction of the circuiting,wiring and equipment,insulation coordination,over-voltage protection and lightning protection of the power supply system in light of the actual conditions of the plant and taking into consideration the purpose of the reconstruction,design principles and designed capacity,which has increased the power supply capacity with assured safety,reliability and automatic control.

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TD948.3

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张同军(1962-),男,现任平顶山天安煤业股份有限公司田庄选煤厂副厂长,负责生产和经营管理工作。