寺河礦二號井35kV變電站改造實踐研究

衛勝波

（山西晉城煤業集團勘察設計院有限公司，山西 晉城 048006）

1 變電站概況

山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司寺河礦二號井35/10kV變電站設有YK1-40.5/200型35kV箱式開關站、YK1-12/600型10kV箱式開關站、YK1-12/100型10/0.4kV箱式開關站、室外主變壓器組、箱式消弧線圈補償成套裝置，安設兩臺SFZ11-12500/35、35/10kV、12500kVA容量變壓器，均為有載調壓型，安設兩套3600kVar容量無功補償裝置。變電站場地內設有一支30m高的避雷針，作為主變壓器和電容器組的防雷保護裝置。35kV兩回電源進線采用YJV22-35kV-3×150型交聯鎧裝電力電纜與LGJ-120架空導線連接，電纜頭選用7685PST-G-O型，進線電纜沿終端塔下引后采用直埋方式敷設。

2 變電站改造的原因及必要性分析

寺河礦二號井35/10kV變電站在2005年設計和建設，當時是為了滿足礦井90萬t/a生產能力，2006年投運。由于當時場地地質情況，變電站處于采空區上方，該礦進行了采空區注漿處理。為確保礦井盡快投產，在處理區域內沒有建設多層變電站，修建了金屬箱體式變電站。經過多年運行，該變電站到了大修時期，微機綜合保護裝置到了升級換代的時候。

由于箱式站固有的缺陷：（1）空間小，造成在夏季室內溫度達50℃以上對開關及保護不利；（2）在冬季各箱站柜內母線容易出現凝露現象；（3）目前使用的變電站微機綜合自動化裝置經常出現故障甚至死機現象，應該進行升級換代。另外，二號井在2014～2015年進行了增產擴能改造，生產能力提升為180萬t/a，供電系統無法滿足要求，尤其2015年連續發生由于設備質量引起礦井停電事故，因此集團公司決定對該變電站進行升級改造。

3 二號井35kV變電站改造實踐

為保證該礦二號井供電安全可靠，杜絕金屬箱體式變電站帶來的安全問題，把本站建設成技術先進、保護完善、設備節能型變電站，真正實現有人值守無人值班，對二號井35kV變電站進行了如下的改造。

3.1 變電站改造情況分析

3.1.1 基建部分的改造

根據多次現場調研，結合礦井安全生產不允許無計劃停電和生產的連續性等特性，把該變電站改造項目分為三期工程來做，分步投入分期實施。第一，主要是對無功補償裝置、10/0.4kV箱式變電站、避雷針、3600kVar電容器進行拆除；第二，新建35/10kV各配電室的各項基礎設施，同時增設進線終端鋼管塔，改造雙回直埋進線電纜為架空導線；第三，完成原35kV、10kV箱式開關站的拆除。

3.1.2 主要設備選型

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

3.2 電氣一次部分改造實踐

根據目前站址的地理位置和35kV線路進線方向，以及礦井供電的特點，本站改造不可能全站停電，因此，本方案設計盡可能減少施工時造成的停電時間。在站內北部場地，拆除不再利用的兩套1500kVar無功補償裝置，移走兩套3600kVar無功補償裝置和10/0.4kV箱變，移走1基避雷針，拆除沙池，騰出場地新建配電室。由于變壓器高低壓側連線采用電纜或管型絕緣母線，可對兩臺主變不做變動。配電室建成投運后，拆除原35kV和10kV箱式開關站，騰出場地后進行綠化和硬化。該方案布置和實施較為合理，不會造成全礦井停電，配電室大致方向為坐北朝南，朝向符合自然采光。

另外，為使礦井380/220V系統不停電，在搬遷站內10/0.4kV箱變之前，必須先購置兩臺箱變，進行負荷倒接，之后原箱變搬至新擴生活區，作為該區配電用。此外，兩套3600kVar無功補償裝置需遷至磁控電抗器場地，新修臨時建筑，投入系統運行。采用獨立的微機防誤閉鎖操作系統，軟件及鎖具由五防廠家供給。

3.3 電氣二次部分改造實踐

3.3.1 改造方案

本站最終規模：設兩臺12500kVA風冷有載調壓油浸式變壓器，室外布置。35kV選擇7臺C-GIS-40.5型配電裝置，配套避雷器和PT裝置，其中2臺進線+PT、1臺母聯、2臺變壓器出線、2臺瓦斯電廠出線。10kV選擇44臺開關柜，包括2臺進線、2臺所用電、2臺所用電出線、2臺PT、1臺母聯、1臺分段、2臺無功補償出線、2臺消弧線圈出線、30臺饋出線。

3.3.2 結構要求

（1）變電站采用分層分布式綜合自動化裝置，按功能分為變電站層（站控層）、間隔層和過程層。變電站層負責全站數據處理與管理，并與調度主站以指定規約接口進行通訊。站人設后臺系統，負責變電站的當地監控，間隔層按一次設備分別配置，負責對相應開關的保護、遙測、遙信、遙控功能，間隔層中35kV、10kV的保護、監控功能由一個裝置完成，分散裝設在開頭柜上。變電站層與其他安全自動裝置采用串行數字通訊時，應加裝隔離裝置，并配置與調度主站通訊用網絡接口，提供IEC61850網絡通信規約，滿足接入調度數據網的條件。35kV站的主變測控系統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。要求保護和監控用不同的CPU，主變保護為主保護與后備保護裝置分開設置，主變的高低壓側均配置后備保護，35kV和10kV線路的保護和監控可以用同一個CPU。35kV站的變電站及間隔層的系統按雙以太網組網，各裝置之間的通訊聯接線由綜自廠家供應并負責連接。

綜合自動化裝置的防電磁干擾及抗震動性能應符合國家有關標準，所有接點的輸入、輸出都應經光耦隔離，各保護、測量分別接入獨立CT。

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

（3）綜合自動化裝置應有微機接口與交直流屏相連，實現對交直流設備的實時監控，兩系統之間的聯系由綜自廠家負責解決。

（4）綜合自動化系統必須預留足夠的輸出接口（插座），在每面綜自屏柜內應配置多功能交流插座1個，屏內設置照明燈具，能使用便攜式電腦從系統調用有足夠依據的正常操作維護和事故處理分析數據。

4 效果分析

寺河礦二號井35kV變電站改造項目于2017年3月全部完成，項目總投資3381.81萬元，其中土建工程548.09萬元、設備及工器具購置1760.66萬元、安裝533.62萬元、其他318.20萬元、基本預備費221.24萬元。改造后二號井35kV變電站的供電系統穩定，有效地克服了改造前變電站出現的開關及保護不利、凝露現象、微機綜合自動化裝置的出現故障甚至死機現象。改造后的1年多時間內，二號井35kV供電系統無供電質量事故發生，有效地保障了煤礦生產的安全。改造后變電站技術先進，保護完善，設備節能較好，該變電站真正實現有人值守無人值班。