煤矿无人值守变电所高压开关安全控制策略

田 军

(山西焦煤集团有限责任公司，山西 太原 030024)

·专题综述·

煤矿无人值守变电所高压开关安全控制策略

田 军

(山西焦煤集团有限责任公司，山西 太原 030024)

某矿实现井下变电所无人值守后，发生了因误送电导致的人身事故。为了完善矿井无人值守系统功能，提高系统安全性和可靠性，对井下变电站高压开关进行改造，实现高压开关“远程”与“就地”合闸操作之间闭锁功能，以及高压开关分闸按钮的自锁功能，防止发生误操作导致的停送电事故，建设现代化本质安全型矿井。

无人值守；高压开关；合闸；闭锁功能；自锁功能

随着无人值守建设在煤炭领域的推广，煤矿企业“两化融合”的不断深入，井下实现无人值守的范围逐渐扩大，无人值守系统的安全性和可靠性就越来越引起高度重视。只有吸取建设中的教训、总结经验、完善系统功能，才能充分发挥无人值守系统的作用，达到“安全可靠，减人提效”的目的。

1 问题的提出

线路检修作业时，首先应当将被告检修线路停电。停电过程应至少执行4项程序：1) 断开作业线路控制开关的断路器。2) 断开本开关的隔离开关。3) 挂“有人作业，禁止合闸”的警示牌。4) 挂好本开关出线侧的接地线。

2017年初，某矿回撤回采工作面电缆，执行停电操作过程中发生了一起误送电事故，造成一人被电击的严重后果。

事故经过：矿井集控中心调度员按照停电审批报告和工作票，对井下变电所供某回采工作面的高压开关远程操作，断开断路器。井下变电所工作人员就地拉开隔离开关操作时，发现隔离开关无法拉出。 此时，工作人员误动合闸按钮，使得已断电的高压开关合闸送电，导致一名正在工作面拆除电缆的人员触电。

总结事故教训，本次事故的发生虽然与现场作业人员不熟悉设备性能和未严格执行线路工作票有关，但是设备自身的缺陷也是一个重要的因素。当前，各厂家生产的矿用隔爆型高压开关大都是为了有人值守变电所设计，在实现远程控制改造后，就地合闸操作与远程合闸操作处于同等有效状态。为提高无人值守系统的安全性和可靠性，解决因误操作导致此类事故的发生，对井下高压开关进行改进，实现合闸操作闭锁功能和高压开关分闸按钮自锁功能，是亟待解决的一项重要课题。

2 高压开关“远程”与“就地”闭锁功能

随着煤矿智能化进程的不断发展，矿用供电设备的性能不断提高，设备的操作方式趋于多样。同时，人们对工作环境的安全性、舒适性要求与日俱增，因此，许多煤矿供电设备的日常操作控制点已经与设备本身拉开了一定的距离，实现“远程”控制；只有在供电设备及其所控线路检修等作业时才使用设备自带的操作面板进行操作，实行“就地”控制。

实现井下高压开关“远程”与“就地”合闸操作相互闭锁，就是在任何时刻只有一处能实现合闸操作，就可以防止因误合闸送电造成事故。

所谓“远程”与“就地”合闸操作相互闭锁，就是当高压开关处于“就地”操作状态时，合闸操作只能通过高压开关本身的合闸按钮在就地进行，而不能通过远程集控平台进行合闸操作；当高压开关处于“远程”控制状态时，合闸操作只能通过远程集控平台进行，而不能通过高开本身的合闸按钮进行就地操作，这样就实现了“远程”和“就地”操作的相互闭锁功能。

目前，煤矿井下常用高压配电设备，按保护类型可分为隔爆兼本安型高压开关和隔爆非本安型高压开关。下面就闭锁功能分别进行说明：

1) 隔爆兼本安型高压开关内设有本质安全型先导插件，经过改进，实现通过通讯接口进行遥控分、合闸操作，从而实现“远程”控制和“就地”操作之间合闸闭锁的功能。隔爆兼本安型高压配电装置电气原理图见图1.

图1 隔爆兼本安型高压配电装置电气原理图

如图1所示，当拨位开关“NK”打到“远程”点时，远程控制回路接通。K1点和K2点间的“遥控合闸”可以进行合闸操作；此时就地控制回路处于断开状态，就地合闸按钮“QA”不能进行合闸操作。

当拨位开关“NK”打到“就地”点时，就地控制回路接通，按下就地合闸按钮“QA”，即可完成合闸操作；此时远程控制回路处于断开状态，K1点和K2点间的“遥控合闸”不能进行合闸操作。

无论是在什么操作状态下，按下停止“TA”按钮，均可完成分闸操作，保证在任何时刻、任何一个操作点，一旦有紧急情况都可以切断电源，确保安全。

2) 隔爆型高压开关内没有本质安全型先导插件，无法实现“远程”和“就地”之间切换。改进前隔爆型高压配电装置电气原理图见图2.

图2 改进前隔爆型高压配电装置电气原理图

如图2所示，由于遥控合闸接点与就地合闸按钮为并联设置，“远程”和“就地”均可进行合闸操作，也就无法实现相互闭锁。改进后隔爆型高压配电装置电气原理图见图3.

图3 改进后隔爆型高压配电装置电气原理图

经过改进，如图3所示，在合闸接点034处接入一个拨位开关“NK”，利用拨钮开关“NK”的“远程”和 “就地”两组接点分别设置成远程控制回路和就地控制回路。

当拨位开关“NK”打到“远程”点时，远程控制回路接通，可以远程进行合闸操作；此时就地控制回路处于断开状态，就地合闸按钮“QA”不能进行合闸操作。

当拨位开关“NK”打到“就地”点时，就地控制回路接通，按下就地合闸按钮“QA”，完成合闸操作；此时远程控制回路处于断开状态，不能实现合闸操作。从而实现了“远程”和“就地”合闸操作的互锁。

通过实现高压开关“远程”与“就地”合闸操作的闭锁功能，可以有效地防止出现在前面事故案例中发生的误合闸伤人事故。

3 高压开关分闸按钮自锁功能

实现了高压开关“远程“与”就地“合闸操作闭锁功能后，还有一个问题需要处理：

“远程”控制状态下，就地按下分闸按钮“TA”断电后，在松开分闸按钮“TA”且未拉开隔离开关情况下，“远程”仍可以实现遥控合闸，安全隐患仍然存在。

经过试验，提出将高压开关的分闸按钮换为带自锁功能按钮的方案，可以有效避免上述现象的发生。

分闸按钮带自锁功能的高压配电装置电气原理图见图4. 如图4所示，将分闸按钮改为带自锁功能的按钮。在“远程”控制状态下，“就地”进行分闸操作，即就地按下高压开关分闸按钮“TA”，断路器断开，分闸按钮“TA”不自动弹起，合闸回路不能接通，“远程”和“就地”均不能进行合闸操作，设备从硬件上实现了“就地”操作时的停电“挂牌”功能；只有在确认可以送电的情况下，再次按压分闸按钮“TA”， 分闸按钮“TA”复位，使合闸回路处于待机状态，允许进行合闸操作，从而实现分闸自锁功能。

4 展望未来，系统应具备的功能

1) 远程电子挂牌功能。

2) 实现远程电子挂牌功能的远程控制系统，解锁需经远程集控平台确认身份后完成。

3) 电子挂牌功能在远程集控平台操作实施的同时，应将指令下发到相应开关的保护装置中，只能从远程集控平台解锁，不能因其它原因而自动解锁。

4) 就地操作挂牌时的信息反馈功能，并同步自动完成远程挂牌功能，解锁时先完成就地解锁，再完成远程解锁。

5 结 语

通过实现高压开关“远程”与“就地”合闸操作闭锁功能以及分闸按钮自锁功能，可以有效防止实现井下变电所无人值守的矿井发生因误操作造成的停送电事故和人身事故，提高了无人值守系统的安全性和可靠性，为矿井的安全生产提供有力的保障，具有一定的安全效益和社会效益。

图4 分闸按钮带自锁功能的高压配电装置电气原理图

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[5] 陈 娟,谢圣权,潘能勇.计算机智能监控网络在煤矿生产中的应用[J].煤炭技术,2014(2):73-75.

Safety Control Strategy of High Voltage Switch in Unattended Substation of Coal Mine

TIAN Jun

Mis-switch-on of the electricity once caused accidents in an unattended substation in a coal mine. For the safety and reliability of the system, the function of the unattended system have to be improved by technical transformation with the high voltage switch remote operation and site operation being mutual-locked automatically, and the trip operation for high voltage switch must be self-locked to prevent the occurrence of mis-switch on accident.

Unattended; High-voltage switch; Switch on; Locking function; Self-locking function

2017-04-02

田 军(1976—)，男，河北安新人，1999年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事煤矿机电管理工作

(E-mail)326865251@qq.com

TD684

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1672-0652(2017)06-0031-04