35kV智能移动式箱变在露天煤矿中的应用

付倩宁

（中国煤炭中煤科工集团武汉设计研究院 湖北 武汉 430064）

35kV智能移动箱变（工业型）是将（除主变压器外）的一二次设备：35kV和10kV断路器、电流互感器、电压互感器、保护通信系统、后台监控等在工厂内安装调试好装入一个可移动、密封、防潮、防锈的双层箱体内。从而实现了变电站建设中一二次系统的集成化、装配模块化、建设过程工厂化、施工简单化。实现了建设中无房、无墙、无电缆沟、无构架、无人值守。

1 35kV智能移动式箱变的特点

1.1 安全性能高

箱变外壳无带电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高。

1.2 供电机动性好

随着用电设备的移动，移动式箱变可方便组装拆卸并根据需要进行移动。对于用电设备地点经常发生变化的特殊供电，移动式箱变能体现其优越性。

1.3 自动化程度高

箱变按照智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，可实现“四遥”功能，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警，满足无人值班的要求。

1.4 工厂预制化

只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电站建设工厂化。现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验等。整个变电站从安装到投运大约只需5～8天的时间，大大缩短了建设工期。

1.5 组合方式灵活

箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变。总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要。

1.6 占地面积小

以5000kVA单主变规模变电所为例，建设一座常规35kV变电所，大约需占地3000m2左右，而且需要进行大规模的土建工程；而选用箱式变电站，仅为同规模变电所占地面积的1/10，这完全符合国家节约土地的政策。

1.7 投资省见效快

箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%，以35kV单主变5000kVA规模变电所计算，土建工程(包括征地费用)箱式变电站要比常规变电所节约100余万元。从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，变电站可实行状态检修，减少维护工作量，每年可节约运行维护费用10万元左右。

1.8 外形美观，易与环境协调

箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设。具有点缀和美化环境的作用。

2 露天煤矿生产特点

露天煤矿的特点是矿藏离地表浅近、储量丰富。故可将覆盖在矿体上面的土石剥离后进行开采。

露天煤矿开采就是按一定工艺过程，将掩盖在煤炭上部的表土及周围部分的岩石剥除掉，而把煤炭资源开采出来。每个具体露天矿场的形状，各不相同，长宽约数百米至数公里，深自数十米至数百米。

露天煤矿生产具有自身的特殊性。具体地讲有以下几点：1）露天煤矿生产具有季节性。露天煤矿生产是在露天场所进行的,受季节气侯的影响,如雨季和冬季。2）露天煤矿生产具有变动性。露天煤矿的作业地点和环境始终处于动态中,如采掘线的推进、排土场的发展、道路的频繁更替。3）露天煤矿生产具有开放性。露天煤矿生产很难成为封闭式生产或工厂化生产,其采场和排土场始终与外界相连,因此,具有开放的特点。4）露天煤矿的生产具有机动性。露天煤矿生产的一个重要环节就是运输环节。而以汽车运输工艺为主的露天煤矿的运输卡车和生产指挥车又具有很强的机动性。

3 35kV智能移动式箱变的应用方案

鉴于露天煤矿的特殊性，采用智能移动式箱变具有很大的优越性。新疆红沙泉露天矿规模10.0Mt/a，首采区由西向东推进剥离开采。首采区东西距离约2.4km，南北距离约1.3km。露天矿的采掘用电负荷主要包括单斗挖掘机、液压挖掘机、钻机等，总安装负荷达到17000kW。采掘设备会随着工作面的推进而移动，为之配套的供电设备也要随着采掘设备的移动而移动。针对以上特点，该露天矿采掘设备供电采用如下供电方案：

由露天矿110kV主变电站引2回35kV架空线路至采场的首采区，沿首采区形成采场环坑线，一回沿首采区北部稳定边帮架设，称北环坑线，导线LGJ-240，距离1.5km，一回沿首采区南部稳定边帮架设，称南环坑线，导线 LGJ-240，距离 3.6km。双回路35kV电源在采场联络，保证电源的可靠性。选用 3台 8000kVA、35/10kV智能移动式箱变，分别“T”接在左右环网上。供单斗挖掘机、液压挖掘机和钻机等10kV设备及低压变压器用电。其中北部边帮设置1台35kV智能移动式箱变，南部边帮设置2台35kV智能移动式箱变。

3.1 智能移动式箱变的配置

3.1.1 系统规模

3台35kV智能移动式箱变规模配置相同。每台箱变的35kV部分设置进线1回，并配置计量单元，内设1台8000kVA的有载调压型变压器，10kV部分为单母线不分段，设置进线1回，馈线4回，PT及避雷器及所用变1回。

3.1.2 箱变布置

箱变的35kV部分设置一个独立的可移动式箱体。10kV部分设置一个独立的可移动式箱体，主变部分设置可折叠、可拖动、组装式底架。

3.1.3 单元柜设置

35kV箱变内选用施耐德SF1六氟化硫断路器，开关柜采用ZKYN-40.5型金属铠装中置式开关柜，单排布置，并设置有检修走廊。10kV箱变内选用德国特瑞德原装进口ISM永磁机构真空断路器，开关柜采用TXGN-12交流金属封闭开关柜，单排布置，并设置有检修走廊。

3.1.4 保护装置

设置微机保护系统，采用分层分布式结构，工业型保护安装在相应的开关柜上。

3.1.5 电源系统

采用交流控制系统，所有开关均为交流220V操作，10kV部分设置站用变压器，配置UPS电源，供给控制保护系统不间断电源。

3.1.6 辅助系统

箱变内设置完善的辅助系统：五防系统，温控、凝露系统、烟雾报警系统、开门报警系统、照明系统，保证系统的可靠稳定运行。

3.1.7 连接方式

图1 35kV智能移动式箱变系统图

35kV采用架空进线，电缆出线，10kV进出线采用电缆进出线，进线设置专用电缆压帽防护结构，出线采用全铜防爆型户外电缆连接器，箱体侧面出线，无需设置电缆沟，方便箱变的拖动。

智能移动式箱变系统图参见插图1。

4 35kV智能移动式箱变的应用前景和展望

虽然智能移动式箱变性能优越，近年来应用广泛，也是当前和今后变电站建设的主要方向，但就某些方面还存在着一些不足，具体表现在：

4.1 防火问题

箱变一般为全密封无人值守运行，虽然全部设备无油化运行且装有远方烟雾报警系统，但是箱体内仍然存在火灾隐患，如：电缆、补偿电容器等，一旦突发火灾，不利于通风，也不利于火灾的扑救，因此应考虑设计自动灭火系统。

4.2 扩容问题

箱式变电站由于受体积及制造成本所限，出线间隔的扩展裕度小，必须再增加箱体才能做到。

4.3 检修问题

由于箱式变电站在制造时考虑制造成本及箱体体积所限，使箱式变电站的检修空间较小，不利于设备检修。

总之，展望未来，箱变在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用，它将以其物美价廉的优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新台阶。

［1］中国煤炭建设协会.GB50197-2005.58-61煤炭工业露天矿设计范[S].