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。礦井設計生產(chǎn)能力120萬t/a,在地面設35KV變電站一座，裝機容量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，設備絕緣降低，不能保障礦井生產(chǎn)安全。2010年經(jīng)設備更新改造后，滿足了礦井需求。
一、原中央變電所概況及存在問題
（一）原中央變電所概況
中央變電所從地面變電站引入四回路10KV電源進線，單母線分段供電，綜自保護。裝備22面KY型雙層高壓真空開關柜和11臺KDG型低壓開關柜，提供采掘需用動力、車場照明和主要信號電源。
（二）設備存在問題
配電設備為KY型，防護級別低。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，導致全井下停電事故時有發(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)，儲備了各種電氣元件。頻繁的停電維修，高昂的維護成本，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（防護級別為IP55），解決原配電柜防護級別低導致的一系列問題。
（二）原中央變電硐室尺寸不能滿足新設備安裝要求，在井底車場選址另做一個輔助變電硐室。
中央變電所安裝進線柜、中央泵房啟動柜和變頻柜，輔助變電硐室安裝供采區(qū)高低壓動力的變配電設備。
（三）借鑒維護原配電柜時，經(jīng)常停電、倒閘檢修積累的經(jīng)驗。為減少在以后的檢修維護中的停電范圍，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)絡閉鎖，分列運行。
（四）母聯(lián)柜的并柜方式改為硬連接，不用預留檢修距離，最大限度的利用硐室尺寸，同時消除了電纜接頭制作質(zhì)量不過關或長時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方式，更換為高壓變頻啟動。減小了水泵啟動、停止時對系統(tǒng)的沖擊，同時節(jié)約了電耗，降低了生產(chǎn)成本。
（六）井下局部通風機，全部實現(xiàn)“雙三專”電源供電，使局部通風機的主備用電源達到同一等級，提高了對局部通風的保障能力。
三、更新改造后設備特點
（一）變頻柜特點
1、該產(chǎn)品采用創(chuàng)新設計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，絕緣等級高。
2、選用美國原裝進口控制器，采用先進的電力電子元器件和全數(shù)字速度控制技術(shù)、可實現(xiàn)電流、速度的閉環(huán)控制，能夠精確控制起動電流。該控制系統(tǒng)采用了最先進的全閉環(huán)PID精密電流算法加電壓斜坡控制模式，是當今煤礦井下最可靠的起動方式，其特點是：電機在輕載時，在斜坡電壓上升結(jié)束前已達全速，控制系統(tǒng)反振蕩電路會自動把全電壓加到電機上，可防止任何浪涌電流或電機轉(zhuǎn)矩的脈動。
3、采用高性能的數(shù)字信號處理器（32的DSP芯片）為控制核心，先進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），滿足不同領域不同設備的需求。
5、配備全中文液晶漢顯人機界面，實時顯示三相電壓、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)設置鍵及操作按鈕都設置于前門上,不用開門即可完成所有操作,適用于井下復雜環(huán)境使用并可設密碼保護。
7、具有完善的電機保護功能，40種過載曲線選擇，可在線監(jiān)測多種參數(shù)，旁路后仍對電機運行狀態(tài)進行檢測保護等功能；具有先進的自檢功能和完善的監(jiān)測監(jiān)控、電機保護功能，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，另有差動保護(可選件),故障記憶可達99個最近事件。
8、具有起動電流平滑可調(diào)、起動速度平穩(wěn)、起動性能可靠、減小起動過程中起動電流對電網(wǎng)沖的沖擊，避免巨大的機械沖擊對設備造成的損壞等優(yōu)點；其“S”形起動曲線可根據(jù)現(xiàn)場實際工況進行調(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。
10、根據(jù)需要配合礦用隔爆型雙回路真空電磁起動器實現(xiàn)一拖二、一拖三、一拖四、二拖四等模式。
11、配有標準的RS485通訊接口，可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等四遙功能。
（二）BGP高壓配電裝置特點
1、BGP高壓配電裝置采用永磁啟動器，ZKJB-2000微電腦綜合保護器。微電腦綜合保護系統(tǒng)采用雙CPU控制，主CPU采用高速DSP芯片（32位）。DSP數(shù)字信號處理器，采用超哈佛結(jié)構(gòu)，能同時處理多條指令，與一般的MCU相比其計算速度有很大提高，具有智能化、功能多樣化、小型化、模塊化、可靠性的特點。采用的工業(yè)級和軍工級芯片和完善的電氣隔離和電磁屏蔽設計，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），每周波32點的采樣密度以及頻率跟蹤技術(shù)，使綜合保護器采集的電流和電壓信號是真有效值，使得開關的故障動作迅速可靠。
2、綜合保護器具有三段式電流保護（短路、過載、過流）并可帶方向、三段式零序電流保護 、過欠電壓、絕緣監(jiān)視、定時限、反時限、漏電、瓦斯閉鎖、風電閉鎖、故障錄波、短路小延時、短保經(jīng)低電壓閉鎖、防止越級跳閘的閉鎖等功能，可以實現(xiàn)供電系統(tǒng)的分級、分段整定（能分辨最小時間間隔為10ms）。
3、綜合保護器數(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,最大達到8路模擬輸入通道；另有達到0.5級的電度計量功能，能實時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、運行參數(shù)、事件報告（可存儲22次事件）均漢化，內(nèi)容詳細明了，操作方便，可通過按鈕或者遙控器整定保護參數(shù)。
5、保護器具有遠程通訊組網(wǎng)接口（保護器提供標準的RS232、RS485、RS422、CAN等多種通訊方式），配合KJ系列煤礦供電遠程測控系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測、監(jiān)控，實現(xiàn)地面調(diào)度（指揮）中心對井下高、低壓供電設備的遙測、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、保護器的供電采用開關電源（直流逆變電源）,在PT二次無輸出電壓或在開關出口短路時可能造成電壓偏低,此時由保護器后備工作電源來保證它至少再工作5S(用來進行邏輯出口和存儲故障信息)和保證開關至少跳開一次。
7、保護器增加電流繼電器實現(xiàn)線路保護的可靠性。當配電裝置的負荷側(cè)發(fā)生短路或過流時，綜合保護的“短路保護功能”巧合出現(xiàn)故障時，對電網(wǎng)無法實現(xiàn)保護的情況下，“短路后備保護功能”可實現(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，設備運行穩(wěn)定，特別是四段電源分列運行、局部通風機“雙三專”供電方式和智能化設備的推廣使用，方便了設備檢修，保障了供電安全，提高了礦井的自動化、信息化管理水平和抗災變能力。
