煤矿井下分散式供电中风电闭锁的改造和利用

摘要:目前在煤矿井下集中式供电中(各工作面的低压电都是由采区变电所集中供给),风电闭锁是通过停风断低压电来实现的。但随着掘进工作面机械化水平的提高和规模的扩大加深,使用大容量的移动变电站,采用分散式供电给风电闭锁增加了技术难度。本文主要借以在淮南矿业集团谢家集一矿深部井中风电闭锁断高压的成功应用,分析煤矿井下分散式供电系统中风电闭锁的改造和利用。

关键词:分散式供电 风电闭锁 改造利用

0 引言

《煤矿安全规程》中明确指出 “坚持使用瓦斯电和风电闭锁”。它的实质正是煤矿井下对防止由于电火花引起的瓦斯爆炸事故的一项基本措施,尤其对掘进工作面更有明显的针对性。

风电闭锁是指掘进工作面设置的局部通风机与动力电源之间具有如下的逻辑关系:只在局部通风机正常通风的条件下,掘进工作面的动力电源才能送电。当局部通风机停止运转时,能立即自动切断局部通风机供风巷道中的一切电源。

目前在煤矿井下集中式供电中(各工作面的低压电都是由采区变电所直接供给),风电闭锁是通过停风断低压电来实现的。但随着掘进工作面机械化水平的提高和规模的扩大加深,使用大容量的移动变电站,采用分散式供电给风电闭锁增加了技术难度。淮南矿业集团谢家集一矿深部井在-960m水平第二副井在建掘进工作面分散式供电中,大胆创新,使用了风电闭锁断高压的新技术获得成功,取得了良好的效果。

1 谢家集一矿深部井-960m水平掘进系统风电设计方案

淮南矿业集团谢家集一矿深部井是国家型试验矿井,属于高瓦斯深煤层开采,有两个副井,一个主井,一个风井。在建期间,-960水平第二副井运输大巷掘进工作面由两台局扇供风,风源来自主井,回风及排矸由-960m～-832m C15顶板回风上山承担。该运输大巷掘进工作面用电由-832m水平胶带机变电硐室提供。供电设计为分散式供电,具体见巷道风电设备布置图。

1.1 在-960m～-832mC15顶板回风上山下口安设一台 “KBSGZY-630KVA,10KV/1.2KV”的移动变电站(以下简称-960移变),为工作面综掘机提供1140v电源。

1.2 在-832m水平安置两台30kw的对旋式局部通风机(一台主用,一台备用)向-960m运输大巷掘进工作面供风,由KBF2*55双回路风机自动控制器控制(以下简称局扇开关)。

1.3 从-832m胶带机变电硐室04055#PBG53-10矿用隔爆型高压真空配电装置(以下简称04055#高开),敷设一根长约800m的“MYPTJ 6/10KV 3×70+3×35/3+3×2.5”高压电缆至-960移变。

1.4 选择在“-960m~-832mC15顶板回风上山”下口安设移动变电站,大大地缩短掘进工作面到高压配电点的距离,有利于供电管理和线路维护,同时也降低了电能的耗损,保证了供电质量和设备运转。

2 风电闭锁断高压的技术改造

根据上述矿井的巷道布置,局扇开关在-832m水平,移动变电站在-960m水平,移变和800m高压电缆均处在回风巷道中,都属于风电闭锁的断电范围。且局扇开关距离04055#高开约140m,距离-960m移动变电站约660m,为此只能选用停风断高开的方案,才能实现该系统的风电闭锁。

2.1 安装风电闭锁相关设备的简介:

2.1.1 KBF2*55/660矿用隔爆型双回路风机自动控制器(局扇开关),外形为长方体结构。它是由两个相互独立且结构相同的隔爆型主机控制箱和隔爆型辅机控制箱背靠背组合起来的,并由两路相互独立的660v电源分别供电,是针对煤矿井下双风机、双电源不间断通风的安全要求设计的。根据开关的电气原理,结合实际,对线路进行必要的技术改造,可以实现无风即停电的风电闭锁功能。

2.1.2 PBG53-10矿用隔爆型高压真空配电装置,由真空断路器、接插式隔离开关、微电脑综合保护器、操作按钮、显示装置等通过中间接线盒连接,全部安装与主箱体内,与主体配合,右下侧有七芯接线柱,供控制、通讯、零序电流和终端组件引入,是风电闭锁断高压的主开关。

2.1.3 SKZB-T6A智能开关综合保护装置(以下简称SKZB-T6A综保),与PBG53-10矿用隔爆型高压真空配电装置配套使用,其核心部分采用超大规模集成电路和表面贴装(SMD)技术,电气稳定性好;同时采取了特殊的抗干扰措施,动作准确可靠,具有良好的过载反时限保护、过流保护、断相保护及漏电闭锁保护等多项保护功能,而且各项保护功能均有测试模拟试验及相对应的数据显示,是接受检测风电闭锁信号,实现自动断电控制的核心单元部分。

2.2 设计思路

2.2.1 理论分析:SKZB-T6A综合保护器是单片机的工作原理,主机的电气线路共有24根引脚线,已接在用15根,其中第9、18、24三个为空引脚,且与第14引脚相通,都来自电流互感器公共端(接地端),第20引脚与第9、18、24、14四引脚皆为常开接点。高开电源侧带电时,第4引脚得电DC100V,因其同第5引脚常闭,失压线圈通电,具备合闸条件,同时综保本身自动对24个引脚进行检测,信号扫描;第20引脚处于高电平状态。送电后,一旦第20引脚接地变为低电平,单片机便会发出信号,使第4引脚同第5引脚分开,与第3引脚闭合,使失压线圈断电,分励线圈通电,通过脱扣机构使断路器分闸。由此可见该综保利用第20引脚可以作为风电闭锁断高压的信号输入接点。

2.2.2 试验结果与线路设计

在理论分析的基础上,通过反复试验,在高压合闸后短接第20和第24引脚,使第20引脚接地,变为低电平分励线圈得电,断路器跳闸。试验结果是可行的,因此从主局扇的开关中引出一对无源常闭辅助接点分别与SKZB-T6A综保第20和第24空引脚相连接,实现风电闭锁断高压,具体见线路改造連接原理图。当局扇正常通风时,常闭接点打开,则高开的第20、24引脚断开,第20引脚处于高电平,高开可以正常送电。一旦局扇停电时,局扇开关的常闭接点闭合,高开第20、24引脚闭合,高开跳闸停电。局扇不开,高开送不上电,实现风电闭锁的功能。

3 安装改造

3.1 按照设计线路的电气原理,选用长约140m的0.9mm2的4芯圆皮线,两芯并一芯,一端接在高开负荷侧七芯接线柱的第2号、5号接线端子上(该接线端子分别连接于综保第20、24引脚);另一端接在局扇开关主机控制箱内真空交流接触器的辅助开关上的一对无源常闭接点上(主机停时为常闭)。

3.2 打开综保参数五界面下,用“移位”键选择至“风锁”项,按“确认”键选为“开”状态即可。

3.3 施工注意事项:①因为在风电闭锁断高压的安装过程中要接触较多的开关内部零件,所以在安装之前必须把电源关掉,使开关不带负荷,以确保安全接线。②在安装过程中要把开关机芯小车抬出,由于机芯小车较重,所以在抬机芯小车出来时务必小心,以免造成不必要的损伤和损坏。③在安装过程中所有的线路连接和零件放置都必须跟有关说明书和电路图相符合(SKZB-T6A综保使用说明书、开关说明书及相关电路图)。④在安装过程中需添加了几处线路,新线路线头处必须分别绝缘。⑤安装完成后,必须由有关人员进行全面检查,确保风电闭锁断高压实施成功。⑥检查无误后,投入使用前,必须在供电相关部门技术人员的指导下进行参数整定,整定成功后不得随意更改。⑦送电后严禁开盖进行带电操作。

4 使用情况

该项风电闭锁断高压新技术,已于2007年在淮南矿业集团谢家集一矿深部井-960m水平掘进工作面系统改造成功,投入运行。实现了分散式供电中的风电闭锁,为确保供电矿井的安全生产建设,防止矿井瓦斯事故,起到了技术保障作用,成效显著。该技术改造获得淮南矿业集团“五小成果”科技进步奖,在煤矿具有一定的推广价值。

参考文献:

[1]煤矿安全规程.国家煤矿安全监察局.18号令发布,2009.4.

[2]KBF2*55/660矿用隔爆型双回路风机自动控制器说明书.淮南同正电气有限公司,2007.

[3]SKZB-T6A智能开关综合保护装置说明书.柳州腾龙科技有限公司, 2006.

[4]PBG53-10矿用隔爆型高压真空配电装置说明书.无锡龙军电气设备有限公司,2006.