35kV智能移動式箱變在露天煤礦中的應用

付倩寧

（中國煤炭中煤科工集團武漢設計研究院 湖北 武漢 430064）

35kV智能移動箱變（工業型）是將（除主變壓器外）的一二次設備：35kV和10kV斷路器、電流互感器、電壓互感器、保護通信系統、后臺監控等在工廠內安裝調試好裝入一個可移動、密封、防潮、防銹的雙層箱體內。從而實現了變電站建設中一二次系統的集成化、裝配模塊化、建設過程工廠化、施工簡單化。實現了建設中無房、無墻、無電纜溝、無構架、無人值守。

1 35kV智能移動式箱變的特點

1.1 安全性能高

箱變外殼無帶電部分，為全封閉、全絕緣結構，完全能達到零觸電事故，全站可實現無油化運行，安全性高。

1.2 供電機動性好

隨著用電設備的移動，移動式箱變可方便組裝拆卸并根據需要進行移動。對于用電設備地點經常發生變化的特殊供電，移動式箱變能體現其優越性。

1.3 自動化程度高

箱變按照智能化設計，保護系統采用變電站微機綜合自動化裝置，分散安裝，可實現“四遙”功能，每個單元均具有獨立運行功能，繼電保護功能齊全，可對運行參數進行遠方設置，對箱體內濕度、溫度進行控制和遠方煙霧報警，滿足無人值班的要求。

1.4 工廠預制化

只要設計人員根據變電站的實際要求，作出一次主接線圖，就可以選擇由廠家提供的箱變規格和型號，所有設備在工廠一次安裝、調試合格，真正實現變電站建設工廠化。現場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯絡、出線電纜連接、保護定值校驗等。整個變電站從安裝到投運大約只需5～8天的時間，大大縮短了建設工期。

1.5 組合方式靈活

箱式變電站由于結構比較緊湊，每個箱均構成一個獨立系統，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，使用單位可根據實際情況自由組合一些模式，以滿足安全運行的需要。

1.6 占地面積小

以5000kVA單主變規模變電所為例，建設一座常規35kV變電所，大約需占地3000m2左右，而且需要進行大規模的土建工程；而選用箱式變電站，僅為同規模變電所占地面積的1/10，這完全符合國家節約土地的政策。

1.7 投資省見效快

箱式變電站較同規模常規變電所減少投資40%，以35kV單主變5000kVA規模變電所計算，土建工程(包括征地費用)箱式變電站要比常規變電所節約100余萬元。從運行角度分析，在箱式變電站中，由于先進設備的選用，特別是無油設備運行，從根本上徹底解決了常規變電所中的設備滲漏問題，變電站可實行狀態檢修，減少維護工作量，每年可節約運行維護費用10萬元左右。

1.8 外形美觀，易與環境協調

箱體外殼采用鍍鋁鋅鋼板及集裝箱制造技術，外形設計美觀，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，從而極易與周圍環境協調一致，特別適用于城市建設。具有點綴和美化環境的作用。

2 露天煤礦生產特點

露天煤礦的特點是礦藏離地表淺近、儲量豐富。故可將覆蓋在礦體上面的土石剝離后進行開采。

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。每個具體露天礦場的形狀，各不相同，長寬約數百米至數公里，深自數十米至數百米。

露天煤礦生產具有自身的特殊性。具體地講有以下幾點：1）露天煤礦生產具有季節性。露天煤礦生產是在露天場所進行的,受季節氣侯的影響,如雨季和冬季。2）露天煤礦生產具有變動性。露天煤礦的作業地點和環境始終處于動態中,如采掘線的推進、排土場的發展、道路的頻繁更替。3）露天煤礦生產具有開放性。露天煤礦生產很難成為封閉式生產或工廠化生產,其采場和排土場始終與外界相連,因此,具有開放的特點。4）露天煤礦的生產具有機動性。露天煤礦生產的一個重要環節就是運輸環節。而以汽車運輸工藝為主的露天煤礦的運輸卡車和生產指揮車又具有很強的機動性。

3 35kV智能移動式箱變的應用方案

鑒于露天煤礦的特殊性，采用智能移動式箱變具有很大的優越性。新疆紅沙泉露天礦規模10.0Mt/a，首采區由西向東推進剝離開采。首采區東西距離約2.4km，南北距離約1.3km。露天礦的采掘用電負荷主要包括單斗挖掘機、液壓挖掘機、鉆機等，總安裝負荷達到17000kW。采掘設備會隨著工作面的推進而移動，為之配套的供電設備也要隨著采掘設備的移動而移動。針對以上特點，該露天礦采掘設備供電采用如下供電方案：

由露天礦110kV主變電站引2回35kV架空線路至采場的首采區，沿首采區形成采場環坑線，一回沿首采區北部穩定邊幫架設，稱北環坑線，導線LGJ-240，距離1.5km，一回沿首采區南部穩定邊幫架設，稱南環坑線，導線 LGJ-240，距離 3.6km。雙回路35kV電源在采場聯絡，保證電源的可靠性。選用 3臺 8000kVA、35/10kV智能移動式箱變，分別“T”接在左右環網上。供單斗挖掘機、液壓挖掘機和鉆機等10kV設備及低壓變壓器用電。其中北部邊幫設置1臺35kV智能移動式箱變，南部邊幫設置2臺35kV智能移動式箱變。

3.1 智能移動式箱變的配置

3.1.1 系統規模

3臺35kV智能移動式箱變規模配置相同。每臺箱變的35kV部分設置進線1回，并配置計量單元，內設1臺8000kVA的有載調壓型變壓器，10kV部分為單母線不分段，設置進線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部分設置一個獨立的可移動式箱體。10kV部分設置一個獨立的可移動式箱體，主變部分設置可折疊、可拖動、組裝式底架。

3.1.3 單元柜設置

35kV箱變內選用施耐德SF1六氟化硫斷路器，開關柜采用ZKYN-40.5型金屬鎧裝中置式開關柜，單排布置，并設置有檢修走廊。10kV箱變內選用德國特瑞德原裝進口ISM永磁機構真空斷路器，開關柜采用TXGN-12交流金屬封閉開關柜，單排布置，并設置有檢修走廊。

3.1.4 保護裝置

設置微機保護系統，采用分層分布式結構，工業型保護安裝在相應的開關柜上。

3.1.5 電源系統

采用交流控制系統，所有開關均為交流220V操作，10kV部分設置站用變壓器，配置UPS電源，供給控制保護系統不間斷電源。

3.1.6 輔助系統

箱變內設置完善的輔助系統：五防系統，溫控、凝露系統、煙霧報警系統、開門報警系統、照明系統，保證系統的可靠穩定運行。

3.1.7 連接方式

圖1 35kV智能移動式箱變系統圖

35kV采用架空進線，電纜出線，10kV進出線采用電纜進出線，進線設置專用電纜壓帽防護結構，出線采用全銅防爆型戶外電纜連接器，箱體側面出線，無需設置電纜溝，方便箱變的拖動。

智能移動式箱變系統圖參見插圖1。

4 35kV智能移動式箱變的應用前景和展望

雖然智能移動式箱變性能優越，近年來應用廣泛，也是當前和今后變電站建設的主要方向，但就某些方面還存在著一些不足，具體表現在：

4.1 防火問題

箱變一般為全密封無人值守運行，雖然全部設備無油化運行且裝有遠方煙霧報警系統，但是箱體內仍然存在火災隱患，如：電纜、補償電容器等，一旦突發火災，不利于通風，也不利于火災的撲救，因此應考慮設計自動滅火系統。

4.2 擴容問題

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，不利于設備檢修。

總之，展望未來，箱變在我國廣大城市、農村、工礦企業、公共建筑設施中會得到廣泛的應用，它將以其物美價廉的優點被越來越多的人們所使用，使我國的電網運行水平再上一個新臺階。

［1］中國煤炭建設協會.GB50197-2005.58-61煤炭工業露天礦設計范[S].