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摘 要：地面瓦斯抽采泵站（以下简称泵站）其主要建构筑物及主体设备均为地面固定安装，但其服务对象为矿井井下，终产物具有爆炸危险的低浓度瓦斯其他，由于其特殊的服务对象及潜在的危险性，故在泵站设计中对防火防爆就提出了很高的要求。本文就泵站配电形式的选择及设备组合进行讨论，结合本站用电的安全性、特殊性、及经济性、可行性，选择一套最优的配置方案。
关键词：电气防爆 接地 控制系统
就目前的泵站配电系统设计，在系统构成上主要有两个方向。第一、将泵站建构筑物视为甲类生产厂房对待，将配电设施放置于厂房爆炸II区以外安全区域内的配电建筑内，主要配电装置采用常规开关柜形式；第二、将泵站建构筑物视为矿井组成部分，将配电装置比邻泵房及管道间布置，并采用矿用防爆型配电装置进行配电。下面我将就这两种配电方式的特性进行对比分析，优化供电网络配置。
一、常规配电装置优缺点分析：
泵站用常规配电装置通常由高低压开关柜及干式变压器构成，接线形式通常采用单母线分段接线，接地形式一般采用中性点直接接地TN方式运行。
（一）常规配电装置优点：
1、配电装置安装紧凑美观，节省占地降低土建成本；
2、主配电开关采用手车式或抽屉式设计，当元器件故障时更换方便，恢复供电时间段，配电设备检修几乎不影响系统正常运行；模块化程度高便于维护管理；
3、配电容量大，低压干式变压器最大变电容量可达2500KVA。
4、单段母线馈线回路不受限制，理论上抽屉式低压开关柜可大量并联扩展，且单个开关柜小容量控制回路最多可做到9回路，馈电回路最多可做到18回路，其配电成本是同样配电能力矿用防爆配电装置的1/4～1/10。
5、各种保护措施成熟完备，运行安全性高。
6、配电电压灵活，可根据泵站用电设备需要灵活配供0.66kv，0.38kv、0.22kv或其它特殊电压值，并根据泵站用电接地形式要求，灵活的选择中性点直接接地的TN接地系统或中性点不直接接地或不接地的IT供电系统。
（二）常规配电装置缺点：
1、设备不具备防爆能力，必须安装于厂房爆炸II区意外的安全区域，使泵站场地占地面积有所增加。
2、初期建设时，需根据泵站设备容量及控制要求等订货生产，供货周期相较矿用防爆设备略长。
3、TN系统运行时，如发生漏电故障无法保证完全及时切除故障回路，可能在不能感知故障的情况下带病运行，存在安全隐患。
二、矿用防爆配电装置优缺点分析：
泵站用矿用防爆配电装置通常由矿用防爆型高压真空馈电开关，矿用防爆型干式变压器、矿用防爆型低压永磁馈电开关及磁力启动器构成；接线形式主要为环网供电；接地形式采用中性点非直接接地或不接地的IT接地系统运行。
（一）矿用防爆配电装置优点；
1、裝置本身具备符合煤矿安全要求的防爆能力，其配电建构筑物可毗邻泵房修建，使泵站场地布局紧凑，占地面积较小。
2、所有配电装置均有成品出售，安装方便，可根据使用要求现场接线组装。
3、对煤矿来说有大量的运行维护经验，对设备的运行维护有利。
4、配电装置具备较为晚上的漏电闭锁和漏电保护（仅馈电开关）功能，使用安全性较高。
（二）矿用防爆配电装置缺点：
1、适用的配电变压器及配电装置均要求在IT接地系统下运行，运行中原则上要求变压器低压侧所带线路不能超过500m，否则其对地电容电流及电压将超过安全运行范围，造成安全隐患，其系统扩展能力也受限。
2、配电电压不完善，其配电电压为127v、380v或660v， 对于泵站安防系统所需的220v电压无法供给，且无满足瓦斯抽采规范的替代防爆电源进行转换。
3、虽然矿用防爆配电装置具备漏电闭锁及漏电保护更能，但现有产品均无在线绝缘监测告警功能，当系统运行过程中线路发生绝缘故障无法提前预警，仅能通过低压馈电开关漏电保护切断故障线路，因受低压系统链式环网供电接线限制，势必造成低压供电系统部分甚至全部断电，使泵站存在因个别小故障而停运的风险。
4、因配电装置安装于火灾及爆炸危险环境内，故当配电设备发生故障需要打开维护或者更换时，根据相关操作规程及设备运行要求，不得带点打开设备防爆外壳以及带点作业，仅能在泵站全部停运且爆炸危险环境消除后方能进行维护，从而降低了泵站运行可靠性。
三.配电方案比选：
通过对两种配电装置优缺点的了解，从以下几个方面进行比选：
1、安全、可靠性；
矿用防爆配电装置采用IT接地系统供电，在线路较短的情况下，在发生单相短路时对地电流小一般<50mA，在保持一定绝缘电阻情况下短时间运行是安全的，但如不及时发现发展为单相接地，此时馈电开关接地保护动作切断故障线路以保证泵站运行安全，但此时存在全站停运可能，需增加绝缘监测告警装置，保证运行人员及早查明故障，保障泵站可靠运行。
综合考虑采用常规配电装置与矿用防爆配电装置结合，TN系统与IT系统结合的配电方式。
供电系统结构如下：
常规配电装置作为一级配电装置，对泵房爆炸危险区内重要设备如阀门、排气风机、变频电机冷却风扇等重要设备采用隔离变压器转换为IT系统供电并设置绝缘监测定位设备；二级配电装置采用矿用防爆馈电开关+磁力启动器分组控制就地安装，并作为系统漏电保护及其后备保护；当设备投运前检查到绝缘故障时由磁力启动器进行漏电闭锁，防止带病合闸；当运行中绝缘劣化时有绝缘监测定位装置提前进行远程告警和指示，提醒运行人员及早查明原因退出故障回路并进行相应备用设备倒换以保证泵站正常运行；当系统运行中出现接地故障时，由防爆馈电开关漏电保护切除故障设备组；当设备组需要推出检修时，将一级配电开关拉开即可进行相应检修，不影响其他设备组正常运行；另外因其主要控制装置布置于爆炸危险区外，同时也保护了运行人员的人身安全。
2、经济性
从优缺点对比中可知，矿用防爆配电装置因其具备防爆能力，可毗邻泵房布置可节省场地征地面积，但因其单个配电装置仅配出一回线路占地面积大，在相同配电回路的情况下其占地面积远远大于常规配电装置，其土建投资基抵消其在用地场地征用上具备的优势，且其在维护成本较常规配电装高，故综合来看，常规配电装置在经济性上要由于矿用防爆装置。
综合上述，在泵站配电系统中采用常规配电装置+矿用防爆配电装置，TN接地系统与IT接地系统相结合的配电组合方式合理的解决了泵站用电的如下要求：
① 满足了泵房内防爆设备对供电可靠性及保护装置的安全性上的要求，有效的解决的绝缘劣化告警、闭锁、漏电保护问题，保障了泵站运行的可靠性及安全性；同时将设备控制移至就地，也简化了系统接线，方便施工及操作维护。
② 在原常规配电系统基础上仅需增加两套矿用防爆馈电开关启动器组，总成本在10万左右，同时节省线缆成本约2万左右，综合增加成本8万左右，相对于其在对泵站可靠性及安全性上的提高，其意义是可向而知的。
四.结论
泵站配电系统采用采用常规配电装置+矿用防爆配电装置，TN接地系统与IT接地系统相结合的配电组合方式为设备的检修维护提供了足够的便利；为泵站的安全可靠运行提供了完备的保障并且在技术上是是安全可靠并且可行的，在经济上是合理的。
参考文献：
[1]王厚余，论IT系统的应用（建筑电气 2003（4））
[2]低压电气装置的设计安装和检验（中国电力出版社 2011（4））
[3] 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058-92
作者简介：
姓名：李邦勇（1985.10-），男，重庆，电气工程及其自动化，本科学历，助理工程师，从事电力工程电气设计工作。
关键词：电气防爆 接地 控制系统
就目前的泵站配电系统设计，在系统构成上主要有两个方向。第一、将泵站建构筑物视为甲类生产厂房对待，将配电设施放置于厂房爆炸II区以外安全区域内的配电建筑内，主要配电装置采用常规开关柜形式；第二、将泵站建构筑物视为矿井组成部分，将配电装置比邻泵房及管道间布置，并采用矿用防爆型配电装置进行配电。下面我将就这两种配电方式的特性进行对比分析，优化供电网络配置。
一、常规配电装置优缺点分析：
泵站用常规配电装置通常由高低压开关柜及干式变压器构成，接线形式通常采用单母线分段接线，接地形式一般采用中性点直接接地TN方式运行。
（一）常规配电装置优点：
1、配电装置安装紧凑美观，节省占地降低土建成本；
2、主配电开关采用手车式或抽屉式设计，当元器件故障时更换方便，恢复供电时间段，配电设备检修几乎不影响系统正常运行；模块化程度高便于维护管理；
3、配电容量大，低压干式变压器最大变电容量可达2500KVA。
4、单段母线馈线回路不受限制，理论上抽屉式低压开关柜可大量并联扩展，且单个开关柜小容量控制回路最多可做到9回路，馈电回路最多可做到18回路，其配电成本是同样配电能力矿用防爆配电装置的1/4～1/10。
5、各种保护措施成熟完备，运行安全性高。
6、配电电压灵活，可根据泵站用电设备需要灵活配供0.66kv，0.38kv、0.22kv或其它特殊电压值，并根据泵站用电接地形式要求，灵活的选择中性点直接接地的TN接地系统或中性点不直接接地或不接地的IT供电系统。
（二）常规配电装置缺点：
1、设备不具备防爆能力，必须安装于厂房爆炸II区意外的安全区域，使泵站场地占地面积有所增加。
2、初期建设时，需根据泵站设备容量及控制要求等订货生产，供货周期相较矿用防爆设备略长。
3、TN系统运行时，如发生漏电故障无法保证完全及时切除故障回路，可能在不能感知故障的情况下带病运行，存在安全隐患。
二、矿用防爆配电装置优缺点分析：
泵站用矿用防爆配电装置通常由矿用防爆型高压真空馈电开关，矿用防爆型干式变压器、矿用防爆型低压永磁馈电开关及磁力启动器构成；接线形式主要为环网供电；接地形式采用中性点非直接接地或不接地的IT接地系统运行。
（一）矿用防爆配电装置优点；
1、裝置本身具备符合煤矿安全要求的防爆能力，其配电建构筑物可毗邻泵房修建，使泵站场地布局紧凑，占地面积较小。
2、所有配电装置均有成品出售，安装方便，可根据使用要求现场接线组装。
3、对煤矿来说有大量的运行维护经验，对设备的运行维护有利。
4、配电装置具备较为晚上的漏电闭锁和漏电保护（仅馈电开关）功能，使用安全性较高。
（二）矿用防爆配电装置缺点：
1、适用的配电变压器及配电装置均要求在IT接地系统下运行，运行中原则上要求变压器低压侧所带线路不能超过500m，否则其对地电容电流及电压将超过安全运行范围，造成安全隐患，其系统扩展能力也受限。
2、配电电压不完善，其配电电压为127v、380v或660v， 对于泵站安防系统所需的220v电压无法供给，且无满足瓦斯抽采规范的替代防爆电源进行转换。
3、虽然矿用防爆配电装置具备漏电闭锁及漏电保护更能，但现有产品均无在线绝缘监测告警功能，当系统运行过程中线路发生绝缘故障无法提前预警，仅能通过低压馈电开关漏电保护切断故障线路，因受低压系统链式环网供电接线限制，势必造成低压供电系统部分甚至全部断电，使泵站存在因个别小故障而停运的风险。
4、因配电装置安装于火灾及爆炸危险环境内，故当配电设备发生故障需要打开维护或者更换时，根据相关操作规程及设备运行要求，不得带点打开设备防爆外壳以及带点作业，仅能在泵站全部停运且爆炸危险环境消除后方能进行维护，从而降低了泵站运行可靠性。
三.配电方案比选：
通过对两种配电装置优缺点的了解，从以下几个方面进行比选：
1、安全、可靠性；
矿用防爆配电装置采用IT接地系统供电，在线路较短的情况下，在发生单相短路时对地电流小一般<50mA，在保持一定绝缘电阻情况下短时间运行是安全的，但如不及时发现发展为单相接地，此时馈电开关接地保护动作切断故障线路以保证泵站运行安全，但此时存在全站停运可能，需增加绝缘监测告警装置，保证运行人员及早查明故障，保障泵站可靠运行。
综合考虑采用常规配电装置与矿用防爆配电装置结合，TN系统与IT系统结合的配电方式。
供电系统结构如下：
常规配电装置作为一级配电装置，对泵房爆炸危险区内重要设备如阀门、排气风机、变频电机冷却风扇等重要设备采用隔离变压器转换为IT系统供电并设置绝缘监测定位设备；二级配电装置采用矿用防爆馈电开关+磁力启动器分组控制就地安装，并作为系统漏电保护及其后备保护；当设备投运前检查到绝缘故障时由磁力启动器进行漏电闭锁，防止带病合闸；当运行中绝缘劣化时有绝缘监测定位装置提前进行远程告警和指示，提醒运行人员及早查明原因退出故障回路并进行相应备用设备倒换以保证泵站正常运行；当系统运行中出现接地故障时，由防爆馈电开关漏电保护切除故障设备组；当设备组需要推出检修时，将一级配电开关拉开即可进行相应检修，不影响其他设备组正常运行；另外因其主要控制装置布置于爆炸危险区外，同时也保护了运行人员的人身安全。
2、经济性
从优缺点对比中可知，矿用防爆配电装置因其具备防爆能力，可毗邻泵房布置可节省场地征地面积，但因其单个配电装置仅配出一回线路占地面积大，在相同配电回路的情况下其占地面积远远大于常规配电装置，其土建投资基抵消其在用地场地征用上具备的优势，且其在维护成本较常规配电装高，故综合来看，常规配电装置在经济性上要由于矿用防爆装置。
综合上述，在泵站配电系统中采用常规配电装置+矿用防爆配电装置，TN接地系统与IT接地系统相结合的配电组合方式合理的解决了泵站用电的如下要求：
① 满足了泵房内防爆设备对供电可靠性及保护装置的安全性上的要求，有效的解决的绝缘劣化告警、闭锁、漏电保护问题，保障了泵站运行的可靠性及安全性；同时将设备控制移至就地，也简化了系统接线，方便施工及操作维护。
② 在原常规配电系统基础上仅需增加两套矿用防爆馈电开关启动器组，总成本在10万左右，同时节省线缆成本约2万左右，综合增加成本8万左右，相对于其在对泵站可靠性及安全性上的提高，其意义是可向而知的。
四.结论
泵站配电系统采用采用常规配电装置+矿用防爆配电装置，TN接地系统与IT接地系统相结合的配电组合方式为设备的检修维护提供了足够的便利；为泵站的安全可靠运行提供了完备的保障并且在技术上是是安全可靠并且可行的，在经济上是合理的。
参考文献：
[1]王厚余，论IT系统的应用（建筑电气 2003（4））
[2]低压电气装置的设计安装和检验（中国电力出版社 2011（4））
[3] 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058-92
作者简介：
姓名：李邦勇（1985.10-），男，重庆，电气工程及其自动化，本科学历，助理工程师，从事电力工程电气设计工作。