35kV智能移動(dòng)式箱變?cè)诼短烀旱V中的應(yīng)用

付倩寧

（中國(guó)煤炭中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院 湖北 武漢 430064）

35kV智能移動(dòng)箱變（工業(yè)型）是將（除主變壓器外）的一二次設(shè)備：35kV和10kV斷路器、電流互感器、電壓互感器、保護(hù)通信系統(tǒng)、后臺(tái)監(jiān)控等在工廠內(nèi)安裝調(diào)試好裝入一個(gè)可移動(dòng)、密封、防潮、防銹的雙層箱體內(nèi)。從而實(shí)現(xiàn)了變電站建設(shè)中一二次系統(tǒng)的集成化、裝配模塊化、建設(shè)過程工廠化、施工簡(jiǎn)單化。實(shí)現(xiàn)了建設(shè)中無(wú)房、無(wú)墻、無(wú)電纜溝、無(wú)構(gòu)架、無(wú)人值守。

1 35kV智能移動(dòng)式箱變的特點(diǎn)

1.1 安全性能高

箱變外殼無(wú)帶電部分，為全封閉、全絕緣結(jié)構(gòu)，完全能達(dá)到零觸電事故，全站可實(shí)現(xiàn)無(wú)油化運(yùn)行，安全性高。

1.2 供電機(jī)動(dòng)性好

隨著用電設(shè)備的移動(dòng)，移動(dòng)式箱變可方便組裝拆卸并根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)。對(duì)于用電設(shè)備地點(diǎn)經(jīng)常發(fā)生變化的特殊供電，移動(dòng)式箱變能體現(xiàn)其優(yōu)越性。

1.3 自動(dòng)化程度高

箱變按照智能化設(shè)計(jì)，保護(hù)系統(tǒng)采用變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置，分散安裝，可實(shí)現(xiàn)“四遙”功能，每個(gè)單元均具有獨(dú)立運(yùn)行功能，繼電保護(hù)功能齊全，可對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)置，對(duì)箱體內(nèi)濕度、溫度進(jìn)行控制和遠(yuǎn)方煙霧報(bào)警，滿足無(wú)人值班的要求。

1.4 工廠預(yù)制化

只要設(shè)計(jì)人員根據(jù)變電站的實(shí)際要求，作出一次主接線圖，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號(hào)，所有設(shè)備在工廠一次安裝、調(diào)試合格，真正實(shí)現(xiàn)變電站建設(shè)工廠化。現(xiàn)場(chǎng)安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護(hù)定值校驗(yàn)等。整個(gè)變電站從安裝到投運(yùn)大約只需5～8天的時(shí)間，大大縮短了建設(shè)工期。

1.5 組合方式靈活

箱式變電站由于結(jié)構(gòu)比較緊湊，每個(gè)箱均構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，這就使得組合方式靈活多變。總之，箱式變電站沒有固定的組合模式，使用單位可根據(jù)實(shí)際情況自由組合一些模式，以滿足安全運(yùn)行的需要。

1.6 占地面積小

以5000kVA單主變規(guī)模變電所為例，建設(shè)一座常規(guī)35kV變電所，大約需占地3000m2左右，而且需要進(jìn)行大規(guī)模的土建工程；而選用箱式變電站，僅為同規(guī)模變電所占地面積的1/10，這完全符合國(guó)家節(jié)約土地的政策。

1.7 投資省見效快

箱式變電站較同規(guī)模常規(guī)變電所減少投資40%，以35kV單主變5000kVA規(guī)模變電所計(jì)算，土建工程(包括征地費(fèi)用)箱式變電站要比常規(guī)變電所節(jié)約100余萬(wàn)元。從運(yùn)行角度分析，在箱式變電站中，由于先進(jìn)設(shè)備的選用，特別是無(wú)油設(shè)備運(yùn)行，從根本上徹底解決了常規(guī)變電所中的設(shè)備滲漏問題，變電站可實(shí)行狀態(tài)檢修，減少維護(hù)工作量，每年可節(jié)約運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用10萬(wàn)元左右。

1.8 外形美觀，易與環(huán)境協(xié)調(diào)

箱體外殼采用鍍鋁鋅鋼板及集裝箱制造技術(shù)，外形設(shè)計(jì)美觀，在保證供電可靠性前提下，通過選擇箱式變電站的外殼顏色，從而極易與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，特別適用于城市建設(shè)。具有點(diǎn)綴和美化環(huán)境的作用。

2 露天煤礦生產(chǎn)特點(diǎn)

露天煤礦的特點(diǎn)是礦藏離地表淺近、儲(chǔ)量豐富。故可將覆蓋在礦體上面的土石剝離后進(jìn)行開采。

露天煤礦開采就是按一定工藝過程，將掩蓋在煤炭上部的表土及周圍部分的巖石剝除掉，而把煤炭資源開采出來(lái)。每個(gè)具體露天礦場(chǎng)的形狀，各不相同，長(zhǎng)寬約數(shù)百米至數(shù)公里，深自數(shù)十米至數(shù)百米。

露天煤礦生產(chǎn)具有自身的特殊性。具體地講有以下幾點(diǎn)：1）露天煤礦生產(chǎn)具有季節(jié)性。露天煤礦生產(chǎn)是在露天場(chǎng)所進(jìn)行的,受季節(jié)氣侯的影響,如雨季和冬季。2）露天煤礦生產(chǎn)具有變動(dòng)性。露天煤礦的作業(yè)地點(diǎn)和環(huán)境始終處于動(dòng)態(tài)中,如采掘線的推進(jìn)、排土場(chǎng)的發(fā)展、道路的頻繁更替。3）露天煤礦生產(chǎn)具有開放性。露天煤礦生產(chǎn)很難成為封閉式生產(chǎn)或工廠化生產(chǎn),其采場(chǎng)和排土場(chǎng)始終與外界相連,因此,具有開放的特點(diǎn)。4）露天煤礦的生產(chǎn)具有機(jī)動(dòng)性。露天煤礦生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是運(yùn)輸環(huán)節(jié)。而以汽車運(yùn)輸工藝為主的露天煤礦的運(yùn)輸卡車和生產(chǎn)指揮車又具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性。

3 35kV智能移動(dòng)式箱變的應(yīng)用方案

鑒于露天煤礦的特殊性，采用智能移動(dòng)式箱變具有很大的優(yōu)越性。新疆紅沙泉露天礦規(guī)模10.0Mt/a，首采區(qū)由西向東推進(jìn)剝離開采。首采區(qū)東西距離約2.4km，南北距離約1.3km。露天礦的采掘用電負(fù)荷主要包括單斗挖掘機(jī)、液壓挖掘機(jī)、鉆機(jī)等，總安裝負(fù)荷達(dá)到17000kW。采掘設(shè)備會(huì)隨著工作面的推進(jìn)而移動(dòng)，為之配套的供電設(shè)備也要隨著采掘設(shè)備的移動(dòng)而移動(dòng)。針對(duì)以上特點(diǎn)，該露天礦采掘設(shè)備供電采用如下供電方案：

由露天礦110kV主變電站引2回35kV架空線路至采場(chǎng)的首采區(qū)，沿首采區(qū)形成采場(chǎng)環(huán)坑線，一回沿首采區(qū)北部穩(wěn)定邊幫架設(shè)，稱北環(huán)坑線，導(dǎo)線LGJ-240，距離1.5km，一回沿首采區(qū)南部穩(wěn)定邊幫架設(shè)，稱南環(huán)坑線，導(dǎo)線 LGJ-240，距離 3.6km。雙回路35kV電源在采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)，保證電源的可靠性。選用 3臺(tái) 8000kVA、35/10kV智能移動(dòng)式箱變，分別“T”接在左右環(huán)網(wǎng)上。供單斗挖掘機(jī)、液壓挖掘機(jī)和鉆機(jī)等10kV設(shè)備及低壓變壓器用電。其中北部邊幫設(shè)置1臺(tái)35kV智能移動(dòng)式箱變，南部邊幫設(shè)置2臺(tái)35kV智能移動(dòng)式箱變。

3.1 智能移動(dòng)式箱變的配置

3.1.1 系統(tǒng)規(guī)模

3臺(tái)35kV智能移動(dòng)式箱變規(guī)模配置相同。每臺(tái)箱變的35kV部分設(shè)置進(jìn)線1回，并配置計(jì)量單元，內(nèi)設(shè)1臺(tái)8000kVA的有載調(diào)壓型變壓器，10kV部分為單母線不分段，設(shè)置進(jìn)線1回，饋線4回，PT及避雷器及所用變1回。

3.1.2 箱變布置

箱變的35kV部分設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的可移動(dòng)式箱體。10kV部分設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的可移動(dòng)式箱體，主變部分設(shè)置可折疊、可拖動(dòng)、組裝式底架。

3.1.3 單元柜設(shè)置

35kV箱變內(nèi)選用施耐德SF1六氟化硫斷路器，開關(guān)柜采用ZKYN-40.5型金屬鎧裝中置式開關(guān)柜，單排布置，并設(shè)置有檢修走廊。10kV箱變內(nèi)選用德國(guó)特瑞德原裝進(jìn)口ISM永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器，開關(guān)柜采用TXGN-12交流金屬封閉開關(guān)柜，單排布置，并設(shè)置有檢修走廊。

3.1.4 保護(hù)裝置

設(shè)置微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，工業(yè)型保護(hù)安裝在相應(yīng)的開關(guān)柜上。

3.1.5 電源系統(tǒng)

采用交流控制系統(tǒng)，所有開關(guān)均為交流220V操作，10kV部分設(shè)置站用變壓器，配置UPS電源，供給控制保護(hù)系統(tǒng)不間斷電源。

3.1.6 輔助系統(tǒng)

箱變內(nèi)設(shè)置完善的輔助系統(tǒng)：五防系統(tǒng)，溫控、凝露系統(tǒng)、煙霧報(bào)警系統(tǒng)、開門報(bào)警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.7 連接方式

圖1 35kV智能移動(dòng)式箱變系統(tǒng)圖

35kV采用架空進(jìn)線，電纜出線，10kV進(jìn)出線采用電纜進(jìn)出線，進(jìn)線設(shè)置專用電纜壓帽防護(hù)結(jié)構(gòu)，出線采用全銅防爆型戶外電纜連接器，箱體側(cè)面出線，無(wú)需設(shè)置電纜溝，方便箱變的拖動(dòng)。

智能移動(dòng)式箱變系統(tǒng)圖參見插圖1。

4 35kV智能移動(dòng)式箱變的應(yīng)用前景和展望

雖然智能移動(dòng)式箱變性能優(yōu)越，近年來(lái)應(yīng)用廣泛，也是當(dāng)前和今后變電站建設(shè)的主要方向，但就某些方面還存在著一些不足，具體表現(xiàn)在：

4.1 防火問題

箱變一般為全密封無(wú)人值守運(yùn)行，雖然全部設(shè)備無(wú)油化運(yùn)行且裝有遠(yuǎn)方煙霧報(bào)警系統(tǒng)，但是箱體內(nèi)仍然存在火災(zāi)隱患，如：電纜、補(bǔ)償電容器等，一旦突發(fā)火災(zāi)，不利于通風(fēng)，也不利于火災(zāi)的撲救，因此應(yīng)考慮設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

4.2 擴(kuò)容問題

箱式變電站由于受體積及制造成本所限，出線間隔的擴(kuò)展裕度小，必須再增加箱體才能做到。

4.3 檢修問題

由于箱式變電站在制造時(shí)考慮制造成本及箱體體積所限，使箱式變電站的檢修空間較小，不利于設(shè)備檢修。

總之，展望未來(lái)，箱變?cè)谖覈?guó)廣大城市、農(nóng)村、工礦企業(yè)、公共建筑設(shè)施中會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，它將以其物美價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的人們所使用，使我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行水平再上一個(gè)新臺(tái)階。

［1］中國(guó)煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).GB50197-2005.58-61煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)范[S].