小康沉区6KV铁路信号线路转移供电方案及实践

小康沉区6KV铁路信号线路转移供电方案及实践

(铁法煤业(集团)有限责任公司供电部辽宁铁岭112700)

摘要:小康25#线路主要担负小康矿、大平矿原煤外运铁路信号供电任务。自2013年起,因采区作业造成地表沉降,小康25#线路30#杆~57#杆逐渐没入水中,无法开展该段线路巡检及维护工作,杆塔基础长期浸水,杆塔倾覆的危险性逐步加大,对铁路信号的安全供电形成极大威胁,只有对该段线路进行改径才能确保供电安全。工程技术人员突破传统思维,将小康25#线路转移至机厂16#线路进行供电,沉区供电线路断引,通过重新计算线路短路电流,增设高压柱上真空断路器,合理设置保护定值等技术手段解决了线路保护难题,通过近几年的实际运行,证明此种方法既大幅节约工程计划资金,又消除了供电隐患,保障了高压线路的供电安全。

关键词:高压线路;转移供电;消除隐患

1.线路改造的背景及必要性

原小康变电所6KV配出25#铁路信号线路(以下简称小康25#),投运时间为1991年,线路长度约为18.5KM,全线300基杆塔,导线型号为LGJ-50mm导线。配出形式为小康变电所25#高压开关柜配出3*95mm2电缆转架空,线路带出10台6KV/0.4KV配电变压器,主要为小康矿、大平矿原煤外运西岗子火车站、孟家道班等铁路信号进行供电。自2013年起,因小康矿采区作业造成地表沉降,小康25#线路30#杆~57#杆逐渐没入水中,无法开展线路维护工作,因杆塔基础长期浸水,杆塔倾覆的危险性逐步加大,对铁路信号安全供电造成极大威胁,必须对该段线路进行改造以确保供电安全。(图1沉区供电线路简图)

2.线路改径方案的综合比较分析

2.1方案1:沿沉降区边缘将原线路改径

如果将小康25#线路沿沉降区边缘将线路改径,将沉降区内线路断引废弃。此方案需列入集团公司工程计划,组立12米杆塔约63基,LGJ-50*3导线3.8KM,线路通道具备,方案可行。但是此项方案投资较大,且征地不确定因素较多,施工周期较长。

2.2方案2:地表沉降区修建维护通道

如果将小康25#线路沿沉降区内8#~59#浸水杆塔基础以土石方进行回填,最终形成维护通道,在通道上重新组立杆塔51基,线路3.06KM整体抬高,同样需列入集团公司工程计划,方案比较可行。但是此项方案投资仍较大,施工周期偏长。

2.3方案3-1:将沉降区内线路断引废弃,线路接引至小康33#线路。

经过现场勘测,沉陷区小康25#线路附近供电部属产权线路一条:小康33#(水源),为矿供水专用线路,如果T接入铁路信号线路,从可靠性及维护等多方面考虑存在较大问题。并且同样需列入集团公司工程计划,并且需跨越铁路施工,组立18米杆塔2基,另组立12米杆塔约60余基,LGJ-50*3导线4KM,其他相关问题与方案1类似。此方案最终被放弃。

2.4方案3-2:将沉降区内线路断引废弃,线路接引至机厂16#线路。

为了节约企业资金,尽快消除供电隐患。生产技术人员突破传统线路改径思维,扩大勘测半径,(图2)所示机厂16#线路接引方案进入了考虑范围。机厂16#线路(铁路信号)主线路307基杆塔,主线型号LGJ-95及JKLGYJ-95,长度15.7KM,终端杆307#杆位于法库火车站附近,与小康25#线路终端杆300#杆直线距离约50M,具备连通可能性,虽然连通后主线距离达到了31.2KM,但并非没有此类长距离供电的成熟先例及运行经验。只要计算准确并辅以有效措施,正常用电及保护跳闸的各项要求能够较好解决。(方案3-2)图2。

3.小康25#线路转移供电继电保护计算

3.1参数的选定及统计计算:

3.1.1系统容量:设系统为无限大系统Sj=100MVA;系统电压Vj=6.3KV

3.1.2机厂变电所主变参数:Sn=6300KVA,短路阻抗8.6%。

3.1.3机厂变电所6KV母线标么值:Z*max=1.2364;Z*max=1.287。

3.1.46KV架空线路详细参数及阻抗标么值:

(1)机厂16#LGJ-95;JKLGYJ-95;15.7KM,Z*=19.0283;

(2)小康25#LGJ-50;18.5KM-3.6KM+0.8KM=15.5KM,Z*=28.8303。

3.2小康25线路转移至机厂16#线路供电后,沉陷区原小康25#线路至小康变电所出口59基杆塔3.6KM线路退出运行,彻底解决该段线路的安全隐患,铁路信号全部由机厂16#线路带出,主线路长度=15.7KM+18.5KM-3.6KM=30.6KM,因此主线路按照30.6KM进行计算。

3.3机厂变电所16#接引小康25#全线路短路电流表

3.4小康25#线路6KV高压用户表

小康25#线路6KV高压用户8户,总容量为735KVA,最大负荷电流为67A。

3.5保护装置动作电流:Iaoc=Krel*Kc*[I`lm/(Krel*Ki)]

式中:Krel-----可靠系数取1.2

Kc-----接线系数1

Kret-----返回系数取0.95

Lm----变压器额定电流

Ki----电流互感器变比100/5

I`lm---被保护线路最大计算负荷电流,安

Iaoc=1.2*1*[67/(0.95*100/5)]=4.23A,则保护整定值应>Iaoc(4.23A*100/5=84.6A)

4.根据计算结果进行设备选型,增设6KV柱上真空断路器,合理设置保护动作值

4.1矿山供电系统的继电保护是安全供电的重要工具,装设应根据矿山电力系统的接线和运行特点,合理制定方案,选择设备力求技术先进经济合理。选择保护装置应快速并有选择地切除被保护区域内的故障。

4.2经过技术比较,高压熔断器保护虽能满足过流保护要求,但可靠性较低且操作不便。户外柱上真空断路器是三相交流50Hz,额定电压为12kV的户外配电装置,可供工矿企业,发电厂及变电站作电气设施的控制和保护之用,配用弹簧操动机构,具有开断关合负荷电流、过载电流计短路电流的功能,也比较适用于频繁操作,具有多次开断的能力。此次选用了带隔离刀闸的断路器,使断路器与隔离开关配合使用,组成具有明显断口的“组合断路器”,具有明显的断开点,保障无需全线停电时断路器下侧的作业安全。隔离开关选用了硅橡胶绝缘护套型,适应辽北地区较恶劣的气候条件和污秽环境,避免隔离开关的冰冻和氧化。

4.3选用A、C相配置电流互感器安装50/5、100/5、150/5规格的断路器。实际投入使用前应对主回路同级断口间,相间及对地部分进行42KV/1min工频耐压试验。试验合格后选择其中一个变比,在二次接线端子处施加动作电流,检定断路器的动作特性。投运后,当流经断路器主回路的电流超过互感器额定值时,通过互感器副边输出5A电流,驱动机构内部过流脱扣器,断路器分闸。根据Iaoc=84.6A的计算结果,CT接线选取100/5,注意接线板连线如下图3:

4.4机厂16#线路45#、85#、160#、228#杆各以安装真空开关;30#、45#、137#、204#、225#、264#均安装一组故障指示仪。机厂16#线路小康25#线路290#杆安装断路器接入之后,线路阻抗发生了变化,因此发生短路故障后的短路电流也与原小康25#不同,对线路不同点位短路电流如图4。

4.5灵敏系数校验

Km=Ik2mine/(Iaoc*Ki)=162A/(5A*100/5)=1.62>1.5

经校验灵敏度满足要求

5.线路转移供电实施后效果分析

5.1故障1:2015年6月18日17:05分,运输部调度反映孟家道班、西岗等地点没电,调度自动化系统显示机厂16#主线路正常,外线现场查看290#杆断路器确认其跳闸,经巡查发现故障为小康矿农场高压电缆短路引发,将故障点甩掉后,290#杆断路器送电正常。

5.2故障2:2016年5月3日22:10分,运输部调度反映孟家道班、西岗等地点没电,调度自动化系统显示机厂16#主线路正常,外线现场查看290#杆断路器后确认其跳闸,经巡查发现故障为286#~287#杆间树木倾倒在线路上引起断路器跳闸,树木移除、导线补强后,290#杆断路器送电正常。

5.3故障3:2018年9月21日8:10分,运输部调度反映孟家道班、西岗等地点没电,调度自动化系统显示机厂16#主线路正常,外线查看25#线路断路器后确认其跳闸,经巡查发现57#杆附近有村民放树引起断路器跳闸,检查线路未受损伤,290#杆断路器送电正常。

5.4结合附图4对上述三起故障进行分析,2015年~2018年这三起故障分别位于25#线路的首、末段,不同点位的短路故障验证了断路器保护的可靠性,未来如在该线路中段继续增设柱上断路器,可进一步增强保护的可靠性,减小停电影响面,降低故障查找难度。

6.结束语

近年来,随着国家节能减排政策的力度逐步加大,大明矿、大明立井矿井的关停,预示着矿区大范围6KV供电线路的优化、重配已经迫在眉睫,根据小康25#线路转移至机厂16#线路供电的成功经验,通过合理利用现有高压线路资源,对线路短路电流重新计算,合理配置高压柱上断路器,分段安装故障指示仪等措施,可以实现其它类似长距离线路的安全供电。认真总结运行以来的经验,归纳出更加行之有效的方法,在今后的实际工作中加以推广应用,就可以在较短时间内实现线路的顺利摘转,提高快速反应能力,降低工人作业强度,最大限度节约企业资金,不断增强矿区电网安全供电能力,为铁煤集团更快、更好发展贡献应有力量。

作者简介

贾宝田(1986)性别:男;职称:工程师,毕业于沈阳理工大学-光信息科学与技术专业,现任铁煤集团供电部生产办公室科员,研究方向:变电运行与检修工作;

李滨(1975.03.04)性别:男,职称:工程师,毕业于辽宁工程技术大学-矿山机电专业,现任铁法能源公司供电部生产办公室科员,研究方向:继电保护及设备管理工作;

黄奇(1985.05.10),性别:男;学历:在职研究生职称:工程师;现任铁煤集团供电部试验计量室技术员,研究方向:高压电气试验、继电保护及计量检定工作。

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