采區電氣故障判斷與停送電操作決策

王絞平

(陽泉固莊煤礦,山西 陽泉 045060)

采區電氣故障判斷與停送電操作決策

王絞平

(陽泉固莊煤礦,山西 陽泉 045060)

采區供電是井下安全生產的基礎,采區供電系統的運行存在負荷變化快、狀態不穩定、電氣故障易發多發的特點,采區供電系統發生故障后,由于規定性、規范性、權威性條文缺失,影響停送電操作決策。文章從采區供電系統的層級入手,按照由高到低的順序,即采區高壓總控→高壓分控→移動變電站→低壓總控→啟動器→用電設備,逐級論述發生故障時對故障的初步判斷以及應該采取的停送電操作進行決策,遵循的原則是安全第一,注重基礎,全面分析,科學決策,通過正確指揮停送電操作,達到快速準確安全地處理發生在生產過程中的電氣事故,為安全生產工作提供有力支持。

停送電操作;跳閘;電壓損失;總控;絕緣;整定

當前,煤礦生產安全正成為社會各界關注的焦點,安全生產的實現有賴于煤礦安全管理的方方面面,煤礦安全生產的各項規章制度、操作規范的健全完善和嚴格執行是安全生產的重要保障,是實現安全生產的堅實基礎。然而,多年來,對煤礦安全政策性、方向性的制度規定多一些,對具體操作方面的規定少一些,比如,在進行采區電氣故障處理時,經常進行頻繁的停送電操作,而對停送電操作的規范性要求卻比較籠統,經查閱,僅有一些約定性的專業規范,比如“嚴禁用試送電的方法判斷故障的性質與范圍”。具體在執行過程中,卻存在許多具體的問題造成執行上的困惑[1-2]。本文僅就停送電操作在電氣故障處理中的一些具體情況進行剖析,與大家共商。

1 采區高壓故障處理停送電操作

當采區的高壓系統出現故障時,一般表現在中央配電室或采區配電室高壓隔爆配電柜故障跳閘或失電,影響范圍大,故障點的判斷難度大,故障性質的判定也存在不確定性,停送電操作尤其要慎之又慎。下面以我礦某配電室高壓系統為例進行分析,如圖1所示,采區配電室由來自中央配電室的不同母線Ⅰ段、Ⅱ段雙回路供電,Ⅰ段供動力線路,Ⅱ段供風機專線,分別在高壓終端設置071、069兩個高壓開關聯絡柜實現故障時的切換,平時處于分閘狀態(按照要求,開關柜芯子小車要搖出,要觀察到明顯的分開點)。

高壓系統故障可以分為以下幾種情況:

圖1 某采區配電室高壓供電系統圖Fig.1 High voltage power supply system in a switching room

1.1高壓總控開關柜跳閘

當高壓總控開關柜跳閘時,意味著所控采區電氣設備的全部電源被停,在本配電室,由于風機線路所供設備相對固定,故障率較低,大部分故障來自動力線路。

然而,根據相關規定,局部通風機供電要求實現“三專兩閉鎖”,保證通風機供電的可靠性。一旦風機線路發生故障,將造成掘進工作面局部通風機的停電,影響正常生產,因此,要迅速查明原因,恢復送電。這里以動力線路,即來自中央配電室一段的077高壓總控開關柜跳閘為例進行故障原因分析。

1.1.1動力總控失電

第一步,立即聯系中央配電室,查看上級高壓控制開關056號的故障顯示。當顯示電氣故障時,可判斷是因為采區供電系統故障出現的越級跳閘,也可能是由于中央配電室到采區配電室高壓電纜發生故障造成跳閘。

第二步,指派當班維修電工對中央配電室至采區配電室高壓電纜進行外部情況的巡查。

第三步,詢問采區各用電工作面電氣設備的運行情況,看是否存在異常,并命令工作面維修電工進行設備檢查,并將工作面移動變電站低壓開關隔離拉開。

第四步,當線路巡查正常(在日常維護到位,高壓電纜沒有受到外力機械破壞的情況下,線路一般是正常的)時,可命令將采區配電室失電高壓總控開關077號隔離分開(芯子小車搖出),恢復中央配電室056號高壓控制開關送電。

如056號高壓開關不能正常送電,根據電氣故障類型顯示,可判斷為高壓電纜或056號開關存在故障,命令維修電工查找故障進行處理。

如056號開關送電正常,則將077號開關恢復送電,并根據各用電工作面電工反饋情況做出下一步操作決策:如用電工作面電工找到故障點,則首先給沒有故障的工作面恢復送電,故障處理完畢,給故障工作面恢復送電;如各工作面電工沒有找到故障點,在線路外部巡查正常的情況下,可依次逐條線路恢復送電一次。當故障設備啟動,故障現象顯現時,即可判斷為該設備故障,進行徹底處理后,恢復送電。

1.1.2動力總控掉閘

第一步,詢問配電室值班人員,高壓開關柜的故障顯示,識別清楚掉閘原因。當顯示過載、短路、過壓等電氣故障時,要聯系用電單位電工,掌握當時電氣設備運行情況,詢問是否存在異常。

一般情況下,能夠越級引起采區配電室高壓總控掉閘的有兩種情況:一是采掘工作面發生了電氣短路事故。二是采掘工作面大功率的用電設備同時帶負荷啟動,造成大電流沖擊系統。

第二步,指派當班維修電工巡查高壓線路,從配電室總控→分控→移動變電站,巡查結果匯報回來。

第三步,恢復077號高壓開關至合閘狀態。

第四步,根據各工作面電工匯報情況做出停送電決策:如找到故障點,除故障工作面外,可將其它分控開關恢復送電;如沒有找到故障點,則依次逐臺分控開關進行恢復送電,并啟動設備,當故障點再次顯現時,進行徹底處理后,恢復送電。

1.2高壓分控開關柜跳閘

當采區配電室高壓分控開關柜掉閘時,因其控制的下一級是用電工作面的配電點(如本配電室068號高壓分控開關控制綜采工作面配電點),其范圍有了明顯的指向性,處理故障有了較強的針對性。

工作面配電點由于負荷較大或者運行負荷電壓要求不同,一臺移動變電站很難滿足全部負荷要求,因此,一般由2～3臺移動變電站組成。當配電點故障造成配電室分控分閘時,首先判斷清楚是高壓線路問題,還是低壓系統出現故障。其次,由于故障范圍已經比較具體,停送電決策時,應該重點放在對故障原因的判斷上,放在對事故現場情況的掌握上,并做好以下操作:

第一步,詢問配電室值班人員分控開關柜故障顯示的性質。

第二步,聯系用電工作面,詢問電氣設備運行是否存在異常以及引起頂閘的原因,通報配電室高壓分控開關故障顯示情況,并要求用電工作面電工將工作面所有移動變電站低壓隔離開關斷開。如不能判定隔離是否可靠斷開時,可將移動變電站高壓開關斷開隔離。

第三步,派出當班配電室維修電工巡查配電室高壓分控開關柜至工作面配電點高壓線路是否存在異常。

第四步,當配電室維修工匯報高壓線路巡查正常時,根據用電工作面電工匯報情況決定是否給工作面高壓送電。

當工作面電工匯報“工作面設備運行正常,突然發生過載頂閘事故”時,則可給工作面高壓送電一次,送電時沒有發生頂閘,可判斷高壓線路是正常的,然后由工作面電工依次啟動移動變電站、低壓總控、低壓分控、啟動器,找尋故障點,如果依次啟動正常,則可判定頂閘原因是由于在采掘機組運行時,突然割頂、割底、遇到堅硬巖石或者截割過量,負荷突然增大所致,送電后要注意機組的正確使用,以免再次發生頂閘事故。

當用電工作面電工通過恢復送電找到故障點時,必須等待故障處理完畢后,才可重新送電。

如恢復送電時,高壓分控不能正常送電,一送就頂,則應判定為高壓側故障,由配電室維修電工檢查尋找高壓開關柜及高壓電纜存在故障,故障處理完畢后,才可恢復送電。

如恢復送電時,高壓分控可正常合閘,過一段時間后又出現頂閘,則可判定為用電工作面存在軟故障,沒有徹底處理,責令工作面電工認真查找故障,徹底處理后,再恢復送電。

2 采區低壓故障處理停送電操作

采區低壓系統故障指移動變電站低壓側開關柜以下部分發生的故障,由于采掘工作的變化性,低壓電氣設備受各種因素的影響,導致事故率高,發生事故存在突然性,事故原因存在多樣性,電氣維修人員處理故障次數相對要多,停送電工作也多不規范性,在此應引起高度重視,下面以某掘進工作面配電點供電系統為例進行論述。(注:為方便論述引用,對原圖進行了改動)

圖2中,由配電室077號高壓開關柜向掘進工作面YB007、YB094兩臺移動變電站供出6 kV高壓電源,再分別由兩臺移動變電站向尾巷掘工作面和回風掘進工作面供出低壓動力電源。YB094號移動變電站供出兩趟電源,一趟去往局部扇風機,一趟去往尾巷動力;YB007號移動變電站向回風動力供電,并向局部扇風機供出動力電源。

2.1移動變電站低壓側開關掉閘

移動變電站低壓側開關掉閘時,如果低壓開關供出一條線路,如移動變電站YB007號低壓側開關D002掉閘,則在本條路線上尋找故障即可。但是供出二條以上線路,如移動變電站YB094號低壓側開關D001號掉閘,就要分別兩條線路尋找故障點,確定故障線路。

配電點處發生電氣故障掉閘時,必須首先查看所顯示電氣故障的性質,其次由配電點值班電工和當班維修電工配合處理,但要將情況匯報調度和區隊。

圖2 掘進工作面配電點供電系統圖Fig.2 Power supply system in distributing point in driving face

2.1.1過載故障掉閘

當發生過載故障掉閘時,應從以下方面查找原因。第一,掘進機組截割時,是否割頂、割底或者割到了巖石;第二,是否存在進刀過深或者截割速度快,運輸設備上堆煤太多;第三,是否存在帶負荷啟動機械設備或者同時啟動兩個功率較大的設備;第四,運輸設備是否存在皮帶輸送機跑偏、刮板輸送機卡鏈等。聯系當班維修電工,分析找出原因后,可恢復送電。

2.1.2短路或者漏電故障

當發生短路或者漏電故障時,不可盲目恢復送電。

第一步,配電點值班電工要和維修電工取得聯系,詢問工作面情況,并由維修電工巡查工作面各線路的情況,詢問機組及輸送機等各類司機,確認各部設備的運轉情況,發現故障,徹底處理徹底后方可送電。

第二步,當巡查線路及設備正常,沒有找到故障點時,要把每臺設備的隔離打到“零位”,逐條逐臺設備依次合閘啟動,從圖2中看,應依次從D003、D004、D005三條線路依次送電,當那一臺設備合閘時引起掉閘,則可判定為該設備故障,按照有關程序進行徹底處理后方可送電。

2.2低壓線路上的總控開關掉閘

從圖2中看,D003、D004、D005為3臺低壓總控饋電開關,發生掉閘時,線路明確,所控設備范圍明確,故障顯示明確,根據當班維修工接班情況和日常維護中掌握的情況,一般是可以判斷出發生故障的設備的,可以根據這些情況進行初步檢查。當不能找出故障設備時,應按以下步驟進行:

2.2.1電氣故障顯示過載

經檢查沒有發現電氣異常時,可以恢復送電,正常后,注意工作面的截煤截深和牽引速度控制,注意觀察截煤的高度,減少割頂、割底的情況發生。

2.2.2電氣故障顯示短路或漏電

第一步,將所有啟動器的隔離手把打至“零位”,然后,合上總控開關,當總控開關合閘正常時,可以排除干線線路故障,當總控開關不能正常合閘時,則應檢查總控開關本體及干線線路是否存在問題。

第二步,總控開關合閘正常后,依次合上設備的啟動器,當哪一臺設備在啟動時引起總控開關掉閘,則可判定為本臺開關或設備故障,要進行徹底處理后,方可恢復送電。

第三步,當線路在運行一段時間后,又因漏電故障掉閘,則應引起高度重視,可能是出現了分散性漏電故障,需要認真測量檢查各段電纜的絕緣情況,查找絕緣低于規定值的電纜段,進行更換。

第四步,短路故障要查看是否有電纜被擠或者設備損壞的情況。

2.3啟動器掉閘

啟動器直接控制設備電動機,當發生漏電、短路、缺相等故障時,范圍明確、性質確定,要通過外表觀察、儀表檢查、詢問司機等方法進行徹底處理后,方可恢復送電,不可通過反復試送電來判斷故障是否處理。

3 常見的故障

3.1一段時間內經常發生掉閘現象

1)在一段時間內,經常發生不確定開關的掉閘現象,恢復送電后正常。一般是由于在系統的整定方面出現了問題,或者由于負荷發生較大變化后,沒有及時重新整定高、低壓開關柜。

2)在一段時間內,某個開關經常掉閘,恢復送電后正常。一般是開關本體出現了問題,保護誤動作或者開關芯子存在缺陷。

3.2高壓開關恢復送電不能合閘

高壓開關恢復送電瞬間發生短路不能合閘。一般是由于線路上的隔離開關沒有拉開,造成故障狀態記憶性的頂閘;高壓開關所控高壓線路存在短路等故障;高壓開關柜本體存在故障。

3.3低壓開關不能正常合閘

其原因是實際敷設電纜的長度超過了供電設計電纜的長度,造成電壓損失超過規定值。

4 結束語

當正常的生產過程中,采區發生電氣故障時,由于情況緊急,在處理事故過程中采取的安全技術措施都是口頭性或臨時性的,而保證這一段時期電氣安全的最關鍵一步就是停送電操作,因此值班電氣技術人員的停送電操作決策至關重要,必須沉著冷靜,密切掌握現場情況,做好初步的安全保障工作,做出準確判斷,正確指揮停送電工作,確保每一步操作的安全正確,保證電氣故障處理過程中不發生次生問題。

[1] 王斌,焦志東,張永良. 淺談煤礦電氣故障處理[J].煤,2016(9):54-55.

[2] 王輝. 煤礦電氣設備故障及維修分析[J].山東工業技術,2014(21):69.

ElectricalFailureJudgmentandPowerOn/OffDecision-makinginMiningAreas

WANGJiaoping

(GuzhuangMine,Yangquan045060,China)

Power supply is the basis for the safe production in mines.The power supply system in the mining area is characteristic of fast change of load,unstable situation,and many electrical failures.After the failure of the power supply system,lack of regulated,normative,and authoritative provision affected the decision-making of the power on/off operation.The paper discusses the preliminary judgment of the failure and decision-making of the power on/off operation in a top-down order,from high voltage main control,to high voltage separate control,mobile substation,starter,and finally electric equipment.Scientific decision making is based on safety,foundation,and overall analysis.Correct power on/off operation could realize the fast and safe processing of the electrical failure and provide powerful support for the safe production.

power on/off operation; tripping operation; voltage loss; main control; insulation; tuning method

1672-5050(2017)04-0042-05

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.08.013

2017-07-12

王絞平(1970-),男,山西呂梁人,大學本科,工程師,從事煤礦機電生產管理工作。

TTM774

A

(編輯:樊 敏)