河北纵横工程有限公司 056201
摘要：本文基于矿井6kV煤矿地面变电所主要设备技术性能已不能满足矿井安全生产供电要求的实际。结合矿井自身条件，以变电所无功补偿、开关布置、主接线选用，设备选型、配网自动化等方面为重点，对 6kV 开关柜、综合自动化保护监控系统、直流系统进行技术改造，取得了良好效果，对类似矿井改造有一定借鉴作用。
关键词：6kV地面变电所；技术改造；综合自动化保护监控系统
矿井煤矿已经有了很长时间的历史，不过现在地面变电所主要设备技术性能已不能满足矿井安全生产供电要求，6kV 高压开关柜大多数都是七八十年代产品， 断路器采用老式的 DW10系列框架断路器，属于国家明文规定的淘汰产品，按照设备折旧年限也到了淘汰更换年限。老旧高压开关柜运行过程中保护功能不齐全，故障率高，已严重威胁到矿井的供电安全，因此必须进行技术升级改造。
1主要技术参数的确定
1.1 无功功率补偿
无功功率补偿即为把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接于同一电路，当感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量；当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量。能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。
1.2 6kV 配电系统的确定
长期以来，我国煤矿高压供电多采用6kV系统，《煤矿安全规程》1986 版明确规定“井下各级配电电压和各种电气设备的额定电压等级高压不超过 7000V”。6kV 供电系统在煤矿已广泛应用多年，在运行上已积累了丰富的管理经验，且各种电气产品种类较多，质量和性能都能很好地满足要求。
2 原变电所保护装置存在的问题
(1)保护功能少，只有过电流及速断保护。
(2)转盘式反时限装置动作时间调整不方便，在矿井负荷变动后重新整定时消耗时间长，需要大范围停电，影响到 正常生产。
(3)电流档位调整间距过大，至少在20A以上，整定不精确。
(4)操作系统全部为人工手动操作，存在误操作及其他安全隐患。
3 地面变电所技术改造
3.1 6kV 开关柜技术改造
利用地面6kV变电所现有高压柜，对操作、保护系统进行自动化改造，后台安装变电站微电脑自动保护装置和计算机监控及自动操作、控制系统，达到自动化操作、保护、测量、远方控制，安全运行的目的。
（1）系统主要配置
MTC-3系列微电脑测控保护单元，完成对馈电线路，主变压器、电动机、母线、电容器的各种自动化保护与控制。后台监控、操作计算机系统，通过控制电缆实现后台机对各高压柜进行保护整定，断路器分合闸操作，直接显示各高压柜运行状态及参数。直流蓄电池组及逆变电源系统，为后台监控机及各 高压柜操作系统提供不问断电源，保证在大网停电24 h内仍可对各柜进行监控和操作。 数字式多功能电度计量系统，实时监测各馈电回路及电容器消耗的有功、无功电量和各柜的实时功率因数，做到实时无功补偿和电量控制。
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（2）效果
保护装置采用PLC电脑控制，具有各项保护功能(过流段，速断、重合闸、过压、欠压，单相接地差动、轻、重瓦斯各种保护)，保护整定值可精确到0．5A，保护动作时间可 精确到0.02s，完全杜绝了原保护装置不动作或误动作的弊病。 该装置除常规的过流，速断保护外，增加了欠压、过压及选择性单相接地保护，经过现场保护校核，动作准确率高达95％以上，动作原因、动作值实时显示，能方便地查找、分析故障集中组屏，通过后台监控主机供电系统界面，点动鼠标便于可实现各高压柜断路器的分合闸操作，避免了操作人员与高压设备的直接频繁接触，通过人机反复对话、提示，杜绝了误操作的可能。
各保护装置均采用PLC微电脑控制，微型继电器采用无触点形式，各单元与后台主机采用RS485通讯方式，故障率极低，基本趋于免维护，较好地保证了矿井供电系统的正常运行。该系统各测控单元都有无功、有功及功率因数实时显示，根据显示的功率因数，可以及时调整无功补偿容量，使功率因数达到最佳状态。对于单个馈电线路功率因数的监测，可以合理调整各用电设备运行状态，达到节能降耗的目的。
3.2 综合自动化保护监控系统技术改造
采用2套6kV进线具备对进线断路器进行远方遥控功能，提供的操作回路具备防跳闭锁，可在开关柜上通过转换开关操作。保护测控装置下放安装于6kV开关柜上，保护测控装置留有足够的保护出口、遥信采入点，满足设计要求。
采用10套6kV馈线、2套6kV站用变压器与2套6kV电容器具备对馈线断路器进行远方遥控功能，提供的操作回路具备防跳闭锁，可在开关柜上通过转换开关操作。保护测控装置下放安装于6kV 开关柜上，保护测控装置留有足够的保护出口、遥信采入点。
3.3 直流系统技术改造
直流系统包括一组充电柜、馈电柜、一组免维护电池组三部分。
（1）充电柜技术改造
充电柜接线方式采用单组充电机单电池组，充电机额定直流电流，即高频开关模块电流。 根据单个模块额定电流，蓄电池容量、直流经常性负荷计算后，以N+1 方式法确定，每个充电模块的额定电流不大于20A。整流模块满足电池组充电、浮充电特性的要求，并具有软起动特性。在充电状态运行时，能以限流－恒压方式完成对电池组的充电、补充充电或均衡充电。整流模块的冷却方式为自然冷却。 整流模块的输出采用无级限流，蓄电池和负载电流的大小手动或由系统监控模块自动选择限流值。
（2）馈电柜技术改造
馈电柜合闸输出4回路，每回20A。 控制母线输出回路10 路，每回20A。 直流开关选用GM系列直流断路器。直流系统配置ER-ZJ型在线绝缘监察及选线装置。直流系统为单母线分段系统。
（3) 电池组技术改造
电池选用固定阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池放电循环5次，容量达到额定容量的 95%以上，单只电池放电终止电压≥90%Ue。在电池按最大放电电流试验时，导电部件不会出现熔断现象。蓄电池之间连接可靠、接触良好、外观整洁、无漏液爬酸现象。
4 结论
通对矿井6kV地面变电所的技术改造，提高了运行的可靠性。由控制台直接进行分析判断并进行控制，可以统观全局，使远控的误动率降低，减少由于值班人员误操作及失误造成的损失。也大大提高了供电的安全性，为煤矿的安全供电提供了坚实的保障。
参考文献
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[4]李奔锋.矿井地面变电所升级改造[J].煤矿机电，2012,（2）：124-125.
论文作者:伊群英
论文发表刊物:《防护工程》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：变电所论文; 矿井论文; 技术改造论文; 操作论文; 负荷论文; 高压论文; 功率因数论文; 《防护工程》2017年第27期论文;