淺談35千伏煤礦變電站運維管理系統和故障處理
摘要為了減少35kV煤礦變電站運行中的安全隱患或事故針對其運行特點提出了相應的管理措施煤礦變電站存在運行人員素質低管理制度不完善設備老舊和防誤技術不完善等問題本文從人員管理制度建設和設備檢修角度提出了相應的管理建議
關鍵詞井下35kV變電站安全管理故障處理制度建設
0引言
煤礦井35kV變電站是煤礦井下辦公區(qū)域和職工生活區(qū)的供電電源礦區(qū)的各類負荷都依賴變電站的安全穩(wěn)定運行變電站如果出現誤操作斷路器跳閘等事件將引起相應供電區(qū)域停電嚴重時還可能導致變電站操作人員和井下煤炭生產人員的人身事故本文總結了35kV變電站人員管理制度建設設備檢修和防誤操作管理等方面的特點并針對各類型的現狀給出了相應的管理建議對減少電氣誤操作提高變電站的安全管理水平具有一定作用
1運行特點
由于供煤礦35kV變電站是煤礦企業(yè)供電電源在運行過程中存在以下特點人員方面變電站值守人員少操作技能不足制度方面變電站管理制度較落后執(zhí)行效率較低運行環(huán)境方面變電站建設于煤礦附近存在煤塵污染問題防誤操作方面主要依賴電氣防誤由于上述特點的存在變電站可能存在的隱患有運行人員自身職業(yè)素質或安全意識導致誤操作等事件管理制度缺陷導致長期存在安全隱患設備服役年限較長或檢修周期較長導致的設備故障由于電氣防誤操作技術不夠完善在電氣元件損壞的情況下操作人員易發(fā)生誤操作
- 人員管理
煤礦井下煤礦變電站的工作環(huán)境較為偏僻長期在站內封閉環(huán)境值守的人員容易存在情緒麻痹責任心下降等現象在遇到操作或者事故處理時容易出現誤操作因此在運維值班模式上要轉變管理方式目前35kV變電站的值班模式分為有人值班模式和無人值班模式值班模式要考慮變電站的設備狀況交通便捷程度等情況對于值班周期較長的變電站要適當縮短輪換周期保障值班人員的休息時間和情緒穩(wěn)定煤礦變電站值班人員的技能水平參差不齊目前大部分在運行的煤礦變電站配置了綜合自動化系統如圖1所示綜合自動化系統能使值班人員通過后臺監(jiān)測站內一二次設備的運行狀態(tài)和負荷情況綜合自動化系統為變電站值班人員提供了便利的同時也對變電站的值班人員提出了新的工作內容和要求綜合自動化系統包括監(jiān)控主機MCU主控單元現場總線以及各類測控和保護裝置等在變電站巡視和檢查維護中要注意綜合自動化裝置的運行狀態(tài)對指示燈液晶顯示屏網線和監(jiān)控軟件等進行維護檢查對于不熟悉微機操作和保護裝置操作的值班人員要加強培訓增加工作責任心
主機 站內其他 智能設備 | 打印機 打印機 | ||
工程師維護工作站 以太網 | |||
調度 Modem MCU主控單元現場總線 | |||
現場總線 饋線 保護 測控 裝置 | 線路 保護 測控 裝置 | ||
主變 差動 保護 | 主變 后備 保護 測控 裝置 | | 電容 器保 護測 控裝 置 |
圖1變電站綜合自動化系統結構
- 制度建設
通過對煤礦由于煤礦變電站的人員和設備等原因在安全管理制度的建設和落實方面存在一些問題制度建設包括學習制度和考核制度由于煤礦變電站值班人員的經驗學歷身體素質等方面的影響值班人員對相關規(guī)程和操作設備的熟悉程度不同因此要建立完善的學習制度學習內容包括煤礦變電站相關的國家和行業(yè)標準行業(yè)安全規(guī)程和現場運行規(guī)程新投產設備的說明書等學習方式包括課程學習現場操作和考試等考核制度的建設包括安全考核和學習考核安全考核是指要將變電站安全運行情況與值班員績效評價掛鉤以此增強值班員的安全意識減少電氣誤操作事件的發(fā)生學習考核是指將值班員的業(yè)務水平考試成績與值班員績效評價掛鉤以此提高值班員的學習熱情保障學習質量為了提高變電站的安全性和可靠性學習制度和考核制度的落實至關重要制度的落實離不開安全生產管理部門的監(jiān)督和變電站管理部門的配合在制度落實之初出現各類問題要及時反饋建立有效的溝通渠道可通過現場調研座談會事故分析會等方式進行
- 故障分析與處理
煤礦由于煤礦生產運行年限長開采范圍擴大和井下電氣設備新增升級等因素的影響煤礦35kV變電站的設備運行存在以下特點一是電氣主接線形式上不斷變化新間隔和老間隔并存同時還存在退役設備二是設備的維護和檢修周期不固定檢修計劃執(zhí)行效率不高三是設備的運行環(huán)境周圍存在煤塵污染問題設備老化現象明顯針對上述設備問題對煤礦35kV變電站的線路變壓器電容器和直流裝置等提出下列設備檢修管理建議
4.1電力電纜
線路是變電站與煤礦用電設備聯系的橋梁線路的安全穩(wěn)定運行直接關系到煤礦用電安全特別是直通井下的線路更是關系到生產和人身安全的重要環(huán)節(jié)變電站運行人員應當熟悉站內所有出線的接線方式負荷情況和電纜走向等對架空線路應當注意檢查是否存在異物懸掛對電纜線路應當著重檢查電纜絕緣是否完好針對電力線纜的常見故障種類等其工作要點一是對接地點電阻超過正常范圍的電纜接頭套上金屬屏蔽層二是及時清理電纜溝道里面的異物對排水通風等定期進行檢查特別是在夏季避免因高溫引起的電纜故障三是對新建的電纜隱蔽工程要進行嚴格驗收避免出現安全隱患四是嚴格執(zhí)行電纜的采購標準對電纜的容量和長度等關鍵參數要反復確認
4.2主變壓器
主變壓器是變電站的核心設備一旦發(fā)生故障停用則可能直接導致煤礦大面積失去電源變壓器的運行中應著重檢查油位繞組溫度和絕緣封包等問題夏季變壓器可能由于溫度高導致油位增高冬季可能由于溫度低或者漏油等原因導致油位降低發(fā)現這些問題應當及時放油或補油夏季或者生產旺季主變壓器可能運行于溫度高過負荷等狀態(tài)下要加強主變油位油溫的巡視主變壓器可能因重瓦斯動作或差動保護動作而發(fā)生跳閘針對各種情況的跳閘要熟悉故障特征提前制定事故處理流程和送電操作步驟
4.3電容器
電容器是為系統提供無功功率的器件起到穩(wěn)定電壓和提高功率因數的作用電容器在運行中容易出現接頭發(fā)熱外殼變形和漏油等現象因此要在巡視中注意觀察電容器的外觀并配合進行紅外測溫及時發(fā)現隱患對于出現上述現象的電容器應當立即停用更換對于室內布置的電容器組要定期檢查照明通風等設施對于室外布置的電容器組特別注意檢查電容器網門是否完好防止小動物進入
4.4直流裝置
變電站直流裝置是為保護裝置控制裝置和照明等供電的電源其安全穩(wěn)定運行關系到整個變電站其他設備的運行安全直流系統一點接地的影響不大但是當系統出現兩點接地時就容易出現保護裝置誤動或者拒動引起甩負荷或者故障范圍擴大等后果直流裝置在運行中容易發(fā)生直流接地故障特別是在雨季空氣潮濕如果出現絕緣下降的情況變電站運行人員應當檢查各回路并及時處理避免造成更大事故
4.5真空斷路器
變電站內的高壓開關柜內普遍裝設的斷路器為真空斷路器它將工作電流置于真空泡中進行滅弧具有免維護壽命長適用于頻繁操作體積小重量輕的優(yōu)點真空斷路器經常發(fā)生的故障主要有真空泡滅弧性能下降分閘回路短路或斷路以及分合閘不同期等在運行中由于真空泡的真空度不受外部檢測手段約束因此在產生缺陷時無法及時發(fā)現等到下次斷路器動作時才能表現出故障真空泡的真空度降低以后會導致滅弧性能下降嚴重時可能導致斷路器爆炸真空泡真空度下降的原因有兩方面一是本身出廠時波形管存在漏點二是安裝操作連桿的距離過遠導致斷路器操作中出現彈跳和超行程等問題分閘回路故障會導致保護裝置無法分斷故障電流造成現場設備燒毀和越級跳閘常見的原因有分閘線圈燒毀操作電源電壓低分閘桿變形等真空斷路器的分合閘不同期需要專業(yè)測試工具一般煤礦變電站少有此類檢測手段因此較難在早期發(fā)現
4.6電壓互感器
電壓互感器經常出現的故障有鐵磁諧振導致繞組燒毀操作不當引起的二次反送電等在正常運行的電力系統中電壓互感器只承受工作電壓不經過工作電流并且設計上避免了諧振影響因此較少存在發(fā)熱等缺陷在某些特殊情況下電壓互感器的鐵心會飽和導致鐵心感抗發(fā)生變化當電壓互感器感抗和線路對的容抗相等或接近時會發(fā)生諧振此時相當于電壓互感器的感抗和線路容抗并聯在母線上并聯諧振導致電壓互感器承受很大過電壓嚴重時會導致繞組發(fā)熱甚至爆炸電壓互感器二次反送電就是當一條母線檢修時該條母線的電壓互感器在停電操作時二次沒有斷開在其它電壓互感器與之形成串聯回路時電壓互感器會向母線反送電導致在母線上或者電壓互感器上工作的檢修人員電擊危險為了防止出現這種情況一是在停電操作時做好安全措施拉開二次空開在檢修未完成時嚴禁合閘送電二是在檢修刀閘特別是母線刀閘時繼電保護人員應和一次檢修人員一起工作確保二次回路接線正確
4.7防誤操作管理
防誤操作主要指的是變電站內設備的五防功能即防止誤入帶電間隔防止誤拉合斷路器防止帶地線合隔離開關防止帶負荷拉合隔離開關防止帶電掛接地線傳統的變電站采用電氣防誤閉鎖措施一般通過電氣二次回路中繼電器輔助接點位置變化實現煤礦變電站內的開關柜具有基本的機械或電氣閉鎖邏輯例如斷路器小車位置和接地刀閘之間存在機械閉鎖斷路器小車在運行位置時不允許拉合接地刀閘接地刀閘和開關柜后柜門之間存在電磁閉鎖接地刀閘在分位時無法打開后柜門只有接地刀閘在合位時電磁鎖才能打開從而打開后柜門以上的防誤手段均為設備自帶存在機械裝置和電磁裝置元件損壞的風險現代變電站普遍配置了微機防誤系統如圖2所示通過電腦鑰匙電子編碼鎖等方式對站內開關電容器網門地線等元件進行防誤閉鎖可有效降低誤操作風險在防誤閉鎖裝置管理上要健全管理制度在確實需要解鎖操作時需要通過安全管理部門履行相應的解鎖手續(xù)避免隨意解鎖
防誤主機
打印機
后臺機
機械編電編鎖銷地線樁地線頭閉鎖盒驗電器狀態(tài)監(jiān)視器碼鎖碼鎖
圖2微機防誤閉鎖系統組成
5安科瑞AcrelCloud-1000變電所運維云平臺
5.1概述
基于互聯網＋大數據移動通訊等技術開發(fā)的云端管理平臺滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數室內環(huán)境溫濕度電纜及母線運行溫度現場設備或環(huán)境視屏場景等需求實現數據一個中星集中存儲統一管理方便使用支持具有權限的用戶通過電腦手機PAD等各類終端鏈接訪問接收警報并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作
5.2應用場所
適用于電信金融交通能源醫(yī)用衛(wèi)生文體教育科研農林水利商業(yè)服務公用事業(yè)等行業(yè)變配電運行維護系統的新建擴建和改建
5.3系統結構
系統可分為四層即感知層傳輸層應用層和展示層
感知層包含變電所安裝的多功能儀表溫濕度監(jiān)測裝置攝影頭開關量采集裝置等除攝影頭外其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口
傳輸層包含現場智能網關和交換機等設備智能網關主動采集現場設備層設備的數據并可進行規(guī)約轉換數據存儲并通過交換機把數據上傳至指定的服務器端口網絡故障時數據可存儲在本地待網絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數據保證服務器端數據不丟失
應用層包含應用服務器和數據庫服務器若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置服務器需要具備固定IP地址以接收各智能網關主動傳送過來的數據
展示層用戶通過手機平板電腦等多終端的方式訪問平臺信息
5.4系統功能
5.4.1用能月報
用能月報支持用戶按總用電量變電站名稱變電站編號等查詢所管理站所的用電量查詢跨度可設置為月
5.4.2站點監(jiān)測
站點監(jiān)測包括概況運行狀態(tài)當日事件記錄當日逐時用電曲線用電概況
5.4.3變壓器狀態(tài)
變壓器狀態(tài)支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率負荷率等運行狀態(tài)數據支持按負荷率功率等升降序排名
5.4.4運維
運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息
5.4.5配電圖
配電圖展示被選中的變電所的配電信息配電圖顯示各回路的開關狀態(tài)電流等運行狀態(tài)及信息支持電壓電流功率等詳細運行參數查詢
5.4.6視屏監(jiān)控
視屏監(jiān)控展示了當前實時畫面（視屏直播）選中某一個變配電站即可查看該變配電站內視屏信息
5.4.7電力運行報表
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路指定采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計
5.4.8警報信息
對平臺所有警報信息進行分析
5.4.9任務管理
任務管理頁面可以發(fā)布巡檢或消缺任務查看巡檢或消缺任務的狀態(tài)和完成情況可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息
5.4.10用戶報告
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據對變壓器負荷配電回路用電量功率因數警報事件等進行統計分析并列出在該周期內巡檢時發(fā)現的各類缺失及處理情況
5.4.11APP監(jiān)測
電力運維手機支持監(jiān)控系統設備檔案待辦事項巡檢記錄缺失記錄文檔管理和用戶報告七大模塊支持一次圖需量用電量視屏曲線溫濕度同比環(huán)比電能質量各種事件警報查詢設備檔案查詢待辦事件處理巡檢記錄查詢用戶報告文檔管理等
5.5系統硬件配置
應用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號規(guī)格 |
變電所運維云平臺 | AcrelCloud-1000 | AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋大數據移動通訊等技術開發(fā)的云端管理平臺滿足用戶或運維公司監(jiān)測眾多變電所回路運行狀態(tài)和參數室內環(huán)境溫濕度電纜及母線運行溫度現場設備或環(huán)境視屏場景等需求實現數據一個中星集中存儲統一管理方便使用支持具有權限的用戶通過電腦手機PAD等各類終端鏈接訪問接收警報并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作 | |
網關 | ANet-2E4SM | 4路RS485串口光耦隔離2路以太網接口支持ModbusRtuModbusTCPDL/T645-1997DL/T645-2007CJT188-2004OPCUAModbusTCP（主從）104（主從）建筑能耗SNMPMQTT（主模塊）輸入電源DC12V～36V支持4G擴展模塊485擴展模塊 | |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊支持4G全網通 | ||
中壓進線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向低壓閉鎖）過負荷保護PT斷線告警逆功率保護三相一次重合閘低頻減載檢同期合環(huán)保護斷路器失靈保護 | |
APM810 | 三相（IUkWkvarkWhkvarhHzcosΦ）零序電流In四象限電能實時及需量電流電壓不平衡度負載電流柱狀圖顯示66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄支持SD卡擴展記錄2-63次諧波2DI+2DO RS485/ModbusLCD顯示 | ||
中壓進線 | APView500 | 相電壓電流＋零序電壓零序電流電壓電流不平衡度有功無功功率及電能事件告警及故障錄波諧波（電壓／電流63次諧波63組間諧波諧波相角諧波含有率諧波功率諧波畸變率K因子）波動／閃變電壓暫升電壓暫降電壓瞬態(tài)電壓中斷1024點波形采樣觸發(fā)及定時錄波波形實時顯示及故障波形查看PQDIF格式文件存儲內存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據支持61850協議 | |
中壓饋線 | AM6-L | 三段式過流保護（帶方向低壓閉鎖）過負荷保護PT斷線告警逆功率保護三相一次重合閘低頻減載檢同期合環(huán)保護斷路器失靈保護 | |
APM810 | 三相（IUkWkvarkWhkvarhHzcosΦ）零序電流In四象限電能實時及需量電流電壓不平衡度負載電流柱狀圖顯示66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄支持SD卡擴展記錄2-63次諧波2DI+2DO RS485/ModbusLCD顯示 | ||
低壓進線 | AEM96 | 三相電參量UIPQSPFF測量總正反向有功電能統計正反向無功電能統計2-31次分次諧波及總諧波含量分析分相諧波及基波電參量（電壓電流功率）電流規(guī)格3×156A有功電能精度05S級,無功電能精度2級工作溫度-10℃～+55℃相對濕度≤95不結露 | |
低壓出線 | AEM72 | 三相電參量U1PQSPFF測量總正反向有功電能統計正反向無功電能統計2-31次分次諧波及總諧波含量分析低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓電流功率）電流規(guī)格3x156A,有功電能精度05S級無功電能精度2級 | |
ADW300 | 三相電參量UIPQSPFF測量有功電能計量（正反向）四象限無功電能總諧波含量分次諧波含量（2～31次）ABCN四路測溫1路剩余電流測量支持RS485/LoRa/2G/4G/NBLCD顯示有功電能精度05S級 | ||
無線測溫 | ATE-400 | 合金片固定CT感應取電啟動電流大于5A,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 | |
ATC-600 | 兩種工作模式終端中繼ATC600-Z做中繼透傳ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器 AHE等傳輸的數據1路485,2路警報出口 | ||
環(huán)境溫濕度 | WHD | WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜端子箱環(huán)網柜箱變等設備內部溫度和濕度調節(jié)控制工作電源AC/DC85～265V工作溫度-400℃～999℃工作濕度0RH～99RH | |
水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 | 接觸式水浸傳感器監(jiān)測變電所電纜溝控制室等場所積水情況工作電源DC10-30V工作溫度－20℃+60℃工作濕度0%RH~80%RH響應時間1s繼電器輸出常開觸點 | |
攝影機 | CS-C5C-3B1WFR | 支持720P高清圖像*高支持分辨率可達到130萬像素（1280*960內置麥克風與揚聲器具有語英雙向對講功能支持螢石云互聯網服務通過手機PC等終端實現遠程互動和視屏觀看 | |
煙霧傳感器 | BRJ-307 | 光電式煙霧傳感電源正極（DC12V:+12V 繼電器輸出常開觸點 | |
門禁 | MC-58常開型） | 常開型感應距離30-50mm材質鋅合金銀灰色電度干接點輸出 | |
配套附件 | ARTU-K16 | 常開型感應距離30-50mm材質鋅合金銀灰色電度干接點輸出 | |
KDYA-DG30-24K | 輸出DC24V;24V電源 |
6結語
35kV煤礦變電站是煤礦生產辦公和生活區(qū)域的電力來源其安全穩(wěn)定運行是煤炭生產辦公和職工生活的基本保障本文從人員制度設備和防誤操作等方面總結了煤礦變電站的特點針對各類型特點給出了相應的管理建議對煤礦變電站的安全穩(wěn)定運行具有一定意義
參考文獻
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[2]王麗琴.煤礦35kV變電站運行管理研究[J].北京當代化工研究202017:171-172.
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