寺河礦二號(hào)井35kV變電站改造實(shí)踐研究

衛(wèi)勝波

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 晉城 048006）

1 變電站概況

山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河礦二號(hào)井35/10kV變電站設(shè)有YK1-40.5/200型35kV箱式開關(guān)站、YK1-12/600型10kV箱式開關(guān)站、YK1-12/100型10/0.4kV箱式開關(guān)站、室外主變壓器組、箱式消弧線圈補(bǔ)償成套裝置，安設(shè)兩臺(tái)SFZ11-12500/35、35/10kV、12500kVA容量變壓器，均為有載調(diào)壓型，安設(shè)兩套3600kVar容量無功補(bǔ)償裝置。變電站場(chǎng)地內(nèi)設(shè)有一支30m高的避雷針，作為主變壓器和電容器組的防雷保護(hù)裝置。35kV兩回電源進(jìn)線采用YJV22-35kV-3×150型交聯(lián)鎧裝電力電纜與LGJ-120架空導(dǎo)線連接，電纜頭選用7685PST-G-O型，進(jìn)線電纜沿終端塔下引后采用直埋方式敷設(shè)。

2 變電站改造的原因及必要性分析

寺河礦二號(hào)井35/10kV變電站在2005年設(shè)計(jì)和建設(shè)，當(dāng)時(shí)是為了滿足礦井90萬t/a生產(chǎn)能力，2006年投運(yùn)。由于當(dāng)時(shí)場(chǎng)地地質(zhì)情況，變電站處于采空區(qū)上方，該礦進(jìn)行了采空區(qū)注漿處理。為確保礦井盡快投產(chǎn)，在處理區(qū)域內(nèi)沒有建設(shè)多層變電站，修建了金屬箱體式變電站。經(jīng)過多年運(yùn)行，該變電站到了大修時(shí)期，微機(jī)綜合保護(hù)裝置到了升級(jí)換代的時(shí)候。

由于箱式站固有的缺陷：（1）空間小，造成在夏季室內(nèi)溫度達(dá)50℃以上對(duì)開關(guān)及保護(hù)不利；（2）在冬季各箱站柜內(nèi)母線容易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象；（3）目前使用的變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置經(jīng)常出現(xiàn)故障甚至死機(jī)現(xiàn)象，應(yīng)該進(jìn)行升級(jí)換代。另外，二號(hào)井在2014～2015年進(jìn)行了增產(chǎn)擴(kuò)能改造，生產(chǎn)能力提升為180萬t/a，供電系統(tǒng)無法滿足要求，尤其2015年連續(xù)發(fā)生由于設(shè)備質(zhì)量引起礦井停電事故，因此集團(tuán)公司決定對(duì)該變電站進(jìn)行升級(jí)改造。

3 二號(hào)井35kV變電站改造實(shí)踐

為保證該礦二號(hào)井供電安全可靠，杜絕金屬箱體式變電站帶來的安全問題，把本站建設(shè)成技術(shù)先進(jìn)、保護(hù)完善、設(shè)備節(jié)能型變電站，真正實(shí)現(xiàn)有人值守?zé)o人值班，對(duì)二號(hào)井35kV變電站進(jìn)行了如下的改造。

3.1 變電站改造情況分析

3.1.1 基建部分的改造

根據(jù)多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，結(jié)合礦井安全生產(chǎn)不允許無計(jì)劃停電和生產(chǎn)的連續(xù)性等特性，把該變電站改造項(xiàng)目分為三期工程來做，分步投入分期實(shí)施。第一，主要是對(duì)無功補(bǔ)償裝置、10/0.4kV箱式變電站、避雷針、3600kVar電容器進(jìn)行拆除；第二，新建35/10kV各配電室的各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)增設(shè)進(jìn)線終端鋼管塔，改造雙回直埋進(jìn)線電纜為架空導(dǎo)線；第三，完成原35kV、10kV箱式開關(guān)站的拆除。

3.1.2 主要設(shè)備選型

35kV系統(tǒng)：選擇SF6氣體絕緣裝置（C-GIS），配置智能型真空斷路器，根據(jù)實(shí)際要求選擇7臺(tái)C-GIS-40.5型配電裝置，配套避雷器和PT裝置。10kV系統(tǒng)：選擇KYN28A-12型金屬鎧裝中置移動(dòng)開關(guān)柜，配置智能型真空斷路器，根據(jù)實(shí)際需要，新選44臺(tái)開關(guān)柜。主變壓器：延用12500kVA容量節(jié)能型油浸變壓器，主變高壓側(cè)采用電纜，沿電纜溝敷設(shè)，主變低壓側(cè)使用絕緣管型母線。

3.2 電氣一次部分改造實(shí)踐

根據(jù)目前站址的地理位置和35kV線路進(jìn)線方向，以及礦井供電的特點(diǎn)，本站改造不可能全站停電，因此，本方案設(shè)計(jì)盡可能減少施工時(shí)造成的停電時(shí)間。在站內(nèi)北部場(chǎng)地，拆除不再利用的兩套1500kVar無功補(bǔ)償裝置，移走兩套3600kVar無功補(bǔ)償裝置和10/0.4kV箱變，移走1基避雷針，拆除沙池，騰出場(chǎng)地新建配電室。由于變壓器高低壓側(cè)連線采用電纜或管型絕緣母線，可對(duì)兩臺(tái)主變不做變動(dòng)。配電室建成投運(yùn)后，拆除原35kV和10kV箱式開關(guān)站，騰出場(chǎng)地后進(jìn)行綠化和硬化。該方案布置和實(shí)施較為合理，不會(huì)造成全礦井停電，配電室大致方向?yàn)樽背?，朝向符合自然采光?/p>

另外，為使礦井380/220V系統(tǒng)不停電，在搬遷站內(nèi)10/0.4kV箱變之前，必須先購置兩臺(tái)箱變，進(jìn)行負(fù)荷倒接，之后原箱變搬至新擴(kuò)生活區(qū)，作為該區(qū)配電用。此外，兩套3600kVar無功補(bǔ)償裝置需遷至磁控電抗器場(chǎng)地，新修臨時(shí)建筑，投入系統(tǒng)運(yùn)行。采用獨(dú)立的微機(jī)防誤閉鎖操作系統(tǒng)，軟件及鎖具由五防廠家供給。

3.3 電氣二次部分改造實(shí)踐

3.3.1 改造方案

本站最終規(guī)模：設(shè)兩臺(tái)12500kVA風(fēng)冷有載調(diào)壓油浸式變壓器，室外布置。35kV選擇7臺(tái)C-GIS-40.5型配電裝置，配套避雷器和PT裝置，其中2臺(tái)進(jìn)線+PT、1臺(tái)母聯(lián)、2臺(tái)變壓器出線、2臺(tái)瓦斯電廠出線。10kV選擇44臺(tái)開關(guān)柜，包括2臺(tái)進(jìn)線、2臺(tái)所用電、2臺(tái)所用電出線、2臺(tái)PT、1臺(tái)母聯(lián)、1臺(tái)分段、2臺(tái)無功補(bǔ)償出線、2臺(tái)消弧線圈出線、30臺(tái)饋出線。

3.3.2 結(jié)構(gòu)要求

（1）變電站采用分層分布式綜合自動(dòng)化裝置，按功能分為變電站層（站控層）、間隔層和過程層。變電站層負(fù)責(zé)全站數(shù)據(jù)處理與管理，并與調(diào)度主站以指定規(guī)約接口進(jìn)行通訊。站人設(shè)后臺(tái)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)變電站的當(dāng)?shù)乇O(jiān)控，間隔層按一次設(shè)備分別配置，負(fù)責(zé)對(duì)相應(yīng)開關(guān)的保護(hù)、遙測(cè)、遙信、遙控功能，間隔層中35kV、10kV的保護(hù)、監(jiān)控功能由一個(gè)裝置完成，分散裝設(shè)在開頭柜上。變電站層與其他安全自動(dòng)裝置采用串行數(shù)字通訊時(shí)，應(yīng)加裝隔離裝置，并配置與調(diào)度主站通訊用網(wǎng)絡(luò)接口，提供IEC61850網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約，滿足接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的條件。35kV站的主變測(cè)控系統(tǒng)及低周低壓減載部分采用集中組屏，35kV和10kV出線的控保裝置就地安裝于開頭柜上。要求保護(hù)和監(jiān)控用不同的CPU，主變保護(hù)為主保護(hù)與后備保護(hù)裝置分開設(shè)置，主變的高低壓側(cè)均配置后備保護(hù)，35kV和10kV線路的保護(hù)和監(jiān)控可以用同一個(gè)CPU。35kV站的變電站及間隔層的系統(tǒng)按雙以太網(wǎng)組網(wǎng)，各裝置之間的通訊聯(lián)接線由綜自廠家供應(yīng)并負(fù)責(zé)連接。

綜合自動(dòng)化裝置的防電磁干擾及抗震動(dòng)性能應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，所有接點(diǎn)的輸入、輸出都應(yīng)經(jīng)光耦隔離，各保護(hù)、測(cè)量分別接入獨(dú)立CT。

（2）綜合自動(dòng)化裝置應(yīng)按最終規(guī)模組屏，屏體尺寸為寬×深×高=800×600×2260mm。

（3）綜合自動(dòng)化裝置應(yīng)有微機(jī)接口與交直流屏相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)交直流設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，兩系統(tǒng)之間的聯(lián)系由綜自廠家負(fù)責(zé)解決。

（4）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)必須預(yù)留足夠的輸出接口（插座），在每面綜自屏柜內(nèi)應(yīng)配置多功能交流插座1個(gè)，屏內(nèi)設(shè)置照明燈具，能使用便攜式電腦從系統(tǒng)調(diào)用有足夠依據(jù)的正常操作維護(hù)和事故處理分析數(shù)據(jù)。

4 效果分析

寺河礦二號(hào)井35kV變電站改造項(xiàng)目于2017年3月全部完成，項(xiàng)目總投資3381.81萬元，其中土建工程548.09萬元、設(shè)備及工器具購置1760.66萬元、安裝533.62萬元、其他318.20萬元、基本預(yù)備費(fèi)221.24萬元。改造后二號(hào)井35kV變電站的供電系統(tǒng)穩(wěn)定，有效地克服了改造前變電站出現(xiàn)的開關(guān)及保護(hù)不利、凝露現(xiàn)象、微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置的出現(xiàn)故障甚至死機(jī)現(xiàn)象。改造后的1年多時(shí)間內(nèi)，二號(hào)井35kV供電系統(tǒng)無供電質(zhì)量事故發(fā)生，有效地保障了煤礦生產(chǎn)的安全。改造后變電站技術(shù)先進(jìn)，保護(hù)完善，設(shè)備節(jié)能較好，該變電站真正實(shí)現(xiàn)有人值守?zé)o人值班。