寺河矿二号井35kV变电站改造实践研究

卫胜波

（山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司，山西 晋城 048006）

1 变电站概况

山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿二号井35/10kV变电站设有YK1-40.5/200型35kV箱式开关站、YK1-12/600型10kV箱式开关站、YK1-12/100型10/0.4kV箱式开关站、室外主变压器组、箱式消弧线圈补偿成套装置，安设两台SFZ11-12500/35、35/10kV、12500kVA容量变压器，均为有载调压型，安设两套3600kVar容量无功补偿装置。变电站场地内设有一支30m高的避雷针，作为主变压器和电容器组的防雷保护装置。35kV两回电源进线采用YJV22-35kV-3×150型交联铠装电力电缆与LGJ-120架空导线连接，电缆头选用7685PST-G-O型，进线电缆沿终端塔下引后采用直埋方式敷设。

2 变电站改造的原因及必要性分析

寺河矿二号井35/10kV变电站在2005年设计和建设，当时是为了满足矿井90万t/a生产能力，2006年投运。由于当时场地地质情况，变电站处于采空区上方，该矿进行了采空区注浆处理。为确保矿井尽快投产，在处理区域内没有建设多层变电站，修建了金属箱体式变电站。经过多年运行，该变电站到了大修时期，微机综合保护装置到了升级换代的时候。

由于箱式站固有的缺陷：（1）空间小，造成在夏季室内温度达50℃以上对开关及保护不利；（2）在冬季各箱站柜内母线容易出现凝露现象；（3）目前使用的变电站微机综合自动化装置经常出现故障甚至死机现象，应该进行升级换代。另外，二号井在2014～2015年进行了增产扩能改造，生产能力提升为180万t/a，供电系统无法满足要求，尤其2015年连续发生由于设备质量引起矿井停电事故，因此集团公司决定对该变电站进行升级改造。

3 二号井35kV变电站改造实践

为保证该矿二号井供电安全可靠，杜绝金属箱体式变电站带来的安全问题，把本站建设成技术先进、保护完善、设备节能型变电站，真正实现有人值守无人值班，对二号井35kV变电站进行了如下的改造。

3.1 变电站改造情况分析

3.1.1 基建部分的改造

根据多次现场调研，结合矿井安全生产不允许无计划停电和生产的连续性等特性，把该变电站改造项目分为三期工程来做，分步投入分期实施。第一，主要是对无功补偿装置、10/0.4kV箱式变电站、避雷针、3600kVar电容器进行拆除；第二，新建35/10kV各配电室的各项基础设施，同时增设进线终端钢管塔，改造双回直埋进线电缆为架空导线；第三，完成原35kV、10kV箱式开关站的拆除。

3.1.2 主要设备选型

35kV系统：选择SF6气体绝缘装置（C-GIS），配置智能型真空断路器，根据实际要求选择7台C-GIS-40.5型配电装置，配套避雷器和PT装置。10kV系统：选择KYN28A-12型金属铠装中置移动开关柜，配置智能型真空断路器，根据实际需要，新选44台开关柜。主变压器：延用12500kVA容量节能型油浸变压器，主变高压侧采用电缆，沿电缆沟敷设，主变低压侧使用绝缘管型母线。

3.2 电气一次部分改造实践

根据目前站址的地理位置和35kV线路进线方向，以及矿井供电的特点，本站改造不可能全站停电，因此，本方案设计尽可能减少施工时造成的停电时间。在站内北部场地，拆除不再利用的两套1500kVar无功补偿装置，移走两套3600kVar无功补偿装置和10/0.4kV箱变，移走1基避雷针，拆除沙池，腾出场地新建配电室。由于变压器高低压侧连线采用电缆或管型绝缘母线，可对两台主变不做变动。配电室建成投运后，拆除原35kV和10kV箱式开关站，腾出场地后进行绿化和硬化。该方案布置和实施较为合理，不会造成全矿井停电，配电室大致方向为坐北朝南，朝向符合自然采光。

另外，为使矿井380/220V系统不停电，在搬迁站内10/0.4kV箱变之前，必须先购置两台箱变，进行负荷倒接，之后原箱变搬至新扩生活区，作为该区配电用。此外，两套3600kVar无功补偿装置需迁至磁控电抗器场地，新修临时建筑，投入系统运行。采用独立的微机防误闭锁操作系统，软件及锁具由五防厂家供给。

3.3 电气二次部分改造实践

3.3.1 改造方案

本站最终规模：设两台12500kVA风冷有载调压油浸式变压器，室外布置。35kV选择7台C-GIS-40.5型配电装置，配套避雷器和PT装置，其中2台进线+PT、1台母联、2台变压器出线、2台瓦斯电厂出线。10kV选择44台开关柜，包括2台进线、2台所用电、2台所用电出线、2台PT、1台母联、1台分段、2台无功补偿出线、2台消弧线圈出线、30台馈出线。

3.3.2 结构要求

（1）变电站采用分层分布式综合自动化装置，按功能分为变电站层（站控层）、间隔层和过程层。变电站层负责全站数据处理与管理，并与调度主站以指定规约接口进行通讯。站人设后台系统，负责变电站的当地监控，间隔层按一次设备分别配置，负责对相应开关的保护、遥测、遥信、遥控功能，间隔层中35kV、10kV的保护、监控功能由一个装置完成，分散装设在开头柜上。变电站层与其他安全自动装置采用串行数字通讯时，应加装隔离装置，并配置与调度主站通讯用网络接口，提供IEC61850网络通信规约，满足接入调度数据网的条件。35kV站的主变测控系统及低周低压减载部分采用集中组屏，35kV和10kV出线的控保装置就地安装于开头柜上。要求保护和监控用不同的CPU，主变保护为主保护与后备保护装置分开设置，主变的高低压侧均配置后备保护，35kV和10kV线路的保护和监控可以用同一个CPU。35kV站的变电站及间隔层的系统按双以太网组网，各装置之间的通讯联接线由综自厂家供应并负责连接。

综合自动化装置的防电磁干扰及抗震动性能应符合国家有关标准，所有接点的输入、输出都应经光耦隔离，各保护、测量分别接入独立CT。

（2）综合自动化装置应按最终规模组屏，屏体尺寸为宽×深×高=800×600×2260mm。

（3）综合自动化装置应有微机接口与交直流屏相连，实现对交直流设备的实时监控，两系统之间的联系由综自厂家负责解决。

（4）综合自动化系统必须预留足够的输出接口（插座），在每面综自屏柜内应配置多功能交流插座1个，屏内设置照明灯具，能使用便携式电脑从系统调用有足够依据的正常操作维护和事故处理分析数据。

4 效果分析

寺河矿二号井35kV变电站改造项目于2017年3月全部完成，项目总投资3381.81万元，其中土建工程548.09万元、设备及工器具购置1760.66万元、安装533.62万元、其他318.20万元、基本预备费221.24万元。改造后二号井35kV变电站的供电系统稳定，有效地克服了改造前变电站出现的开关及保护不利、凝露现象、微机综合自动化装置的出现故障甚至死机现象。改造后的1年多时间内，二号井35kV供电系统无供电质量事故发生，有效地保障了煤矿生产的安全。改造后变电站技术先进，保护完善，设备节能较好，该变电站真正实现有人值守无人值班。