變電所 配電裝置 供電系統(tǒng) 更新改造優(yōu)化
國投河南新能開發(fā)公司王行莊煤礦位于鄭州市南40KM處。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬t/a,在地面設(shè)35KV變電站一座，裝機(jī)容量4萬KVA。中央變電所布置在井底車場副井井筒附近，受井筒淋水影響，夏季中央變電所空氣濕度較大，設(shè)備絕緣降低，不能保障礦井生產(chǎn)安全。2010年經(jīng)設(shè)備更新改造后，滿足了礦井需求。
一、原中央變電所概況及存在問題
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中央變電所從地面變電站引入四回路10KV電源進(jìn)線，單母線分段供電，綜自保護(hù)。裝備22面KY型雙層高壓真空開關(guān)柜和11臺(tái)KDG型低壓開關(guān)柜，提供采掘需用動(dòng)力、車場照明和主要信號(hào)電源。
?。ǘ┰O(shè)備存在問題
配電設(shè)備為KY型，防護(hù)級(jí)別低。主要電器元件易受潮使絕緣降低，發(fā)生放電甚至擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致全井下停電事故時(shí)有發(fā)生，極大威脅了礦井的生產(chǎn)安全。
為防止事故，礦井加大了維修力度，增加了維修次數(shù)，儲(chǔ)備了各種電氣元件。頻繁的停電維修，高昂的維護(hù)成本，凸顯出原裝備的配電柜已不能滿足礦井的安全需求。
二、變電所設(shè)備更新改造及供電系統(tǒng)的優(yōu)化方案
（一）選擇BGP系列高壓配電裝置（防護(hù)級(jí)別為IP55），解決原配電柜防護(hù)級(jí)別低導(dǎo)致的一系列問題。
（二）原中央變電硐室尺寸不能滿足新設(shè)備安裝要求，在井底車場選址另做一個(gè)輔助變電硐室。
中央變電所安裝進(jìn)線柜、中央泵房啟動(dòng)柜和變頻柜，輔助變電硐室安裝供采區(qū)高低壓動(dòng)力的變配電設(shè)備。
?。ㄈ┙梃b維護(hù)原配電柜時(shí)，經(jīng)常停電、倒閘檢修積累的經(jīng)驗(yàn)。為減少在以后的檢修維護(hù)中的停電范圍，把原單母線二段供電方式改為單母線四段電源供電，四趟入井電源各供一段，互相聯(lián)絡(luò)閉鎖，分列運(yùn)行。
?。ㄋ模┠嘎?lián)柜的并柜方式改為硬連接，不用預(yù)留檢修距離，最大限度的利用硐室尺寸，同時(shí)消除了電纜接頭制作質(zhì)量不過關(guān)或長時(shí)間使用帶來絕緣降低的不安全因素。
（五）淘汰原主排水泵采用串電抗啟動(dòng)方式，更換為高壓變頻啟動(dòng)。減小了水泵啟動(dòng)、停止時(shí)對(duì)系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)節(jié)約了電耗，降低了生產(chǎn)成本。
?。┚戮植客L(fēng)機(jī)，全部實(shí)現(xiàn)“雙三?！彪娫垂╇?，使局部通風(fēng)機(jī)的主備用電源達(dá)到同一等級(jí)，提高了對(duì)局部通風(fēng)的保障能力。
三、更新改造后設(shè)備特點(diǎn)
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1、該產(chǎn)品采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的快開門型隔爆外殼，小車式結(jié)構(gòu)，操作簡便可靠，并采用新型PMC固體絕緣材料，絕緣等級(jí)高。
2、選用美國原裝進(jìn)口控制器，采用先進(jìn)的電力電子元器件和全數(shù)字速度控制技術(shù)、可實(shí)現(xiàn)電流、速度的閉環(huán)控制，能夠精確控制起動(dòng)電流。該控制系統(tǒng)采用了最先進(jìn)的全閉環(huán)PID精密電流算法加電壓斜坡控制模式，是當(dāng)今煤礦井下最可靠的起動(dòng)方式，其特點(diǎn)是：電機(jī)在輕載時(shí)，在斜坡電壓上升結(jié)束前已達(dá)全速，控制系統(tǒng)反振蕩電路會(huì)自動(dòng)把全電壓加到電機(jī)上，可防止任何浪涌電流或電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。
3、采用高性能的數(shù)字信號(hào)處理器（32的DSP芯片）為控制核心，先進(jìn)的電子式電壓互感器高精度采樣，提高了可靠性和安全性。
4、多種軟起動(dòng)方式（如：限流模式、恒轉(zhuǎn)矩、電壓模式、雙斜坡、泵控等），滿足不同領(lǐng)域不同設(shè)備的需求。
5、配備全中文液晶漢顯人機(jī)界面，實(shí)時(shí)顯示三相電壓、電流、軟起狀態(tài)、功率因素、有功、無功、故障診斷等。
6、所有參數(shù)設(shè)置鍵及操作按鈕都設(shè)置于前門上,不用開門即可完成所有操作,適用于井下復(fù)雜環(huán)境使用并可設(shè)密碼保護(hù)。
7、具有完善的電機(jī)保護(hù)功能，40種過載曲線選擇，可在線監(jiān)測多種參數(shù)，旁路后仍對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測保護(hù)等功能；具有先進(jìn)的自檢功能和完善的監(jiān)測監(jiān)控、電機(jī)保護(hù)功能，晶閘管短路、電源電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、用電量、及過載(有多種過載曲線可選擇)、電流不平衡、過壓、欠壓、相序、接地、過熱等監(jiān)控保護(hù)，另有差動(dòng)保護(hù)(可選件),故障記憶可達(dá)99個(gè)最近事件。
8、具有起動(dòng)電流平滑可調(diào)、起動(dòng)速度平穩(wěn)、起動(dòng)性能可靠、減小起動(dòng)過程中起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖的沖擊，避免巨大的機(jī)械沖擊對(duì)設(shè)備造成的損壞等優(yōu)點(diǎn)；其“S”形起動(dòng)曲線可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整。
9、控制器具有自檢、故障自診斷、事件長期記憶功能，抗干擾能力強(qiáng)。
10、根據(jù)需要配合礦用隔爆型雙回路真空電磁起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)一拖二、一拖三、一拖四、二拖四等模式。
11、配有標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，可實(shí)現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等四遙功能。
?。ǘ〣GP高壓配電裝置特點(diǎn)
1、BGP高壓配電裝置采用永磁啟動(dòng)器，ZKJB-2000微電腦綜合保護(hù)器。微電腦綜合保護(hù)系統(tǒng)采用雙CPU控制，主CPU采用高速DSP芯片（32位）。DSP數(shù)字信號(hào)處理器，采用超哈佛結(jié)構(gòu)，能同時(shí)處理多條指令，與一般的MCU相比其計(jì)算速度有很大提高，具有智能化、功能多樣化、小型化、模塊化、可靠性的特點(diǎn)。采用的工業(yè)級(jí)和軍工級(jí)芯片和完善的電氣隔離和電磁屏蔽設(shè)計(jì)，使裝置的硬件系統(tǒng)具有較高的抗干擾能力和工作可靠性。電流和電壓的采樣采用高速、高精度的互感器（0.5級(jí)），每周波32點(diǎn)的采樣密度以及頻率跟蹤技術(shù)，使綜合保護(hù)器采集的電流和電壓信號(hào)是真有效值，使得開關(guān)的故障動(dòng)作迅速可靠。
2、綜合保護(hù)器具有三段式電流保護(hù)（短路、過載、過流）并可帶方向、三段式零序電流保護(hù) 、過欠電壓、絕緣監(jiān)視、定時(shí)限、反時(shí)限、漏電、瓦斯閉鎖、風(fēng)電閉鎖、故障錄波、短路小延時(shí)、短保經(jīng)低電壓閉鎖、防止越級(jí)跳閘的閉鎖等功能，可以實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的分級(jí)、分段整定（能分辨最小時(shí)間間隔為10ms）。
3、綜合保護(hù)器數(shù)據(jù)采集部分由高可靠性,高精度的A/D 轉(zhuǎn)換器及濾波回路兩部分組成。最新技術(shù)的A/D 轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部包含了采樣保持及同步電路,具有轉(zhuǎn)換速度快、采樣偏差小、超小功耗及穩(wěn)定性好等特點(diǎn),最大達(dá)到8路模擬輸入通道；另有達(dá)到0.5級(jí)的電度計(jì)量功能，能實(shí)時(shí)顯示和上傳三相電度、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。
4、顯示器為大屏幕高亮度全漢化液晶顯示器，中文菜單操作，界面友好， 全部定值、運(yùn)行參數(shù)、事件報(bào)告（可存儲(chǔ)22次事件）均漢化，內(nèi)容詳細(xì)明了，操作方便，可通過按鈕或者遙控器整定保護(hù)參數(shù)。
5、保護(hù)器具有遠(yuǎn)程通訊組網(wǎng)接口（保護(hù)器提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS485、RS422、CAN等多種通訊方式），配合KJ系列煤礦供電遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)地面調(diào)度（指揮）中心對(duì)井下高、低壓供電設(shè)備的遙測、遙控、遙調(diào)和遙信（四遙），提高煤礦井下供電系統(tǒng)的集中化、智能化、信息化管理和調(diào)度。
6、保護(hù)器的供電采用開關(guān)電源（直流逆變電源）,在PT二次無輸出電壓或在開關(guān)出口短路時(shí)可能造成電壓偏低,此時(shí)由保護(hù)器后備工作電源來保證它至少再工作5S(用來進(jìn)行邏輯出口和存儲(chǔ)故障信息)和保證開關(guān)至少跳開一次。
7、保護(hù)器增加電流繼電器實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)的可靠性。當(dāng)配電裝置的負(fù)荷側(cè)發(fā)生短路或過流時(shí)，綜合保護(hù)的“短路保護(hù)功能”巧合出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)電網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)的情況下，“短路后備保護(hù)功能”可實(shí)現(xiàn)在短路故障發(fā)生的瞬間、有效斷開斷路器的控制回路，使斷路器分閘，把短路故障控制在特定的范圍內(nèi)。
四、結(jié)語
自改造以來，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，特別是四段電源分列運(yùn)行、局部通風(fēng)機(jī)“雙三?！惫╇姺绞胶椭悄芑O(shè)備的推廣使用，方便了設(shè)備檢修，保障了供電安全，提高了礦井的自動(dòng)化、信息化管理水平和抗災(zāi)變能力。
