(1大同市生光供电有限责任公司 山西省大同市 037007;2山西铺龙湾煤业有限公司 山西省大同市 037104)
摘要：近年来，我国煤矿开采越来越多，煤矿开采中电能的需求也越来越大。随着矿井开采深度的增加和生产能力的提高，在保证安全的前提下，矿井对供电的质量和可靠性提出了更高的要求。35kV变电站的建设在满足电网容量快速增加需求的同时提高了矿井电网工程的建设和管理效率。
关键词：供电负荷;设备选择;布置方式;综自系统
引言
目前，国内35kV变电站技术和设备不断发展，这就要求新的设计方法和设计理念，从而达到从“量体裁衣”到“成衣定制”式标准化设计方式。平煤股份一矿北三35kV变电站电气设计比较典型，对今后煤矿35kV变电站的规范化设计、选型、自动化管理等方面规范化有着一定的借鉴意义。下面就以平煤一矿北三35kV变电站为例谈一下煤矿35kV变电站电气设计的应用。
1，供配电系统
根据用电负荷统计与计算，一矿北三风井场地用电设备总台数409台，设备安装总容量36188.8kW。正常涌水量工作台数339台，工作容量26166.3kW;最大涌水量工作台数342台，工作容量为28170.7kW。需用系数按0.6计算可得35kV母线侧总负荷为:有功功率:P=16449.7kW;无功功率:Q=4827.1kvar;视在功率:S=17143.3kVA;功率因数:cos小=0.960。
2电气一次部分
2.1电气主接线
变电站设计规模为主变2x20MVA,35kV侧采用单母分段接线，5回进出线。6k顾叮接线采用单母线分段，2台主变，既可以一用一备，也可以同时运行，互为热备用。6kV侧接线采用2台主变压器带所有出线回路，预留出线备用位置，增加出线简单易行。
2.2主要设备配置设计重点
2.2.1主变压器
主变压器的台数、规模等能够直接影响变电站高压配电装置的结构和接线方式，还应该将未来一段时间的城市的发展需要、电压等级、输出功率值等影响因素进行综合分析，然后进行合理的选择。为了保障变电站的持续运行，在条件充裕的情况下，可以设置双主三相绕线组变压器，然后应该根据具体情况进行连接方式的选择。
2.2.2断路器
随着电网规模的不断扩大，电网系统的短路容量不断扩大，这就要求我们在进行断路器选择的时候应该留有一定的富裕量，在进行断路器选择的时候，应该着重遵循的几项规定如下：①空开额定工作电压应该大于线路的额定电压；②线路的空开额定电流电压应该大于负载电压；③空开电磁脱扣器的整定电流应该大于负载的最大峰值电流。在进行断路器选择的时候，如果满足系统的短路容量的时候，应该将油断路器作为第一选择，反之则应选择六氟化硫断路器，此外，如果场地比较局限的情况下，则应该选择六氟化硫成套装置。
2.3配电装置设计重点
如果变电站的选址有可供选择的情况，应该采用全封闭绝缘性六氟化硫组合电器对变电站进行配电装置（也就是我们常说的三相共箱式配电装置）对35kv变电站进行配电，在布置时施工单位通常都会选择户外中型支持惯性的母线双列式，两组隔离开关分别为母线配置垂直端口单柱型、单断口旋转式型，不将母线、母设间隔和外加分段等进行独自间隔，而是用母线来采用对称布置的方式，采用这种配置方式能够最大化的减少配电装置的纵向尺寸。通常情况下GIS的结构都是三相共箱式紧凑型结构，共面布置该结构的三相导体，并且使用的操作系统为弹簧电动型开关设备，在进行操作时具有自己独立的程序机制，通过该机制能够实现三相联动，所以，在整个系统中省去了空气压缩后传输，并且使系统能够实现无汽无油操作。
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2.4短路电流及主要设备校验
经计算平煤一矿北三风井35kV变电站35kV母线侧稳态短路电流有效值为15.286kA,6kV母线侧稳态短路电流有效值为12.349kA。经校验，设计选用的所有设备均按照短路电流计算结果进行选择，且满足动热稳定要求。
2.5绝缘配合、过电压保护及防雷接地
雷击对变电站会造成很大的损害，为了防止雷击，变电站场地设独立避雷针4座。35kV电源线路全线架设避雷线，线路设计污秽等级为N级。终端塔至配电装置进线段利用变电站场地独立避雷针保护，必要时增设塔顶避雷针。为防止雷电侵人波，在变电站各侧母线上采用金属氧化物避雷器保护。全所接地电阻要求不大于0.5na。
2.6站用电及照明
为了确保用电供电的可靠性，工程选取2台站用的变压器，每台站用变容量为80kVA。全站照明分工作和事故照明两种，工作照明配电箱电源引自所用交流屏的照明出线回路，事故照明电源取自直流屏。站内动力电源引自站用交流屏。
3电气二次部分
3.1变电站微机综自系统配置方案
矿井35kV变电站装备1套分层分布式变电站综合自动化系统，按少人值守设计。变电站35kV电气单元测控保护设备集中组屏安装，6kV间隔测控保护装置分散安装于6kV开关柜。微机综自系统站控层设备包括:主机兼操作员站，保护工程师站，微机“五防”工作站，GPS天文时钟，远动通信设备，UPS电源等。
3.2变电站微机综自系统主要功能
1)调度自动化:通过远动工作站向矿井生产指挥管理中心和上级电力调度中心传送本站实时信息，并接收其下发的遥控、遥调指令。2)数据采集与处理:监控系统定时采集全站运行数据，例如电流、电压、有功功率、无功功率等模拟量，有功电度、无功电度等电度量，断路器、隔离开关等状态量及保护动作信号量。实时更新数据库，同时进行逻辑判断，以实现备用自投、自动调节以及越限报警等。3)运行监视:运行人员在电调及矿井生产指挥管理中心通过人机接口的LCD画面对本站各主要设备及辅助设备的运行工况及参数进行实时监视。4)控制操作:运行人员在矿井生产指挥管理中心操作员站上通过键盘输人实现对全站所有断路器及部分有特殊要求的380V断路器，主变分接头等的控制。5)事件报警:当发生事故或运行设备工作异常时在矿井生产指挥管理中心自动以音响或语音报警，推出事故设备的画面，并有相应画块符号闪光报警，推出事件性质和异常参数值。6)微机保护接口:微机监控系统能接收保护装置动作信息，实现事件、故障和自诊断报告的报警，保护定值的显示、设定与修改及远方复归等。7）人机接口:监视器、鼠标、功能键盘等提供灵活的人机交互关系，可灵活地调用各种数据、报表、运行状态等画面。
3.3直流系统设计
直流系统的额定电压为220V，进行接线操作时都采用了额定电压为220V的电母线分段开关，还需要单独设置一组电池组和电源充电装置，该电池组所用的电池种类为阀控式铅蓄电池，而电源充电装置的种类为双套冗余配置的高频开关电源。通常情况下每组蓄电池都会包含106~106只蓄电池，而且事故放点时间应该保持在2h以上，电池的容量设计为200A，在进行冗余配置时应该按照N+1的原则进行配置，并且每组电池组充电机的20A模块应该为4块，为了节省使用空间，在继电器室内放置蓄电池组即可，不需要为蓄电池组设置在独立的房间内。进行供电操作时使用了直流接地自动检测装置，所用的供电方式为混合供电方式。
结语
综上所述，在35kV变电站电气一次部分设计设备选型时，要尽可能选择易维护、动作可靠性强及环保型的设备，科学进行主接线选择、电气设备选型与各元件阻抗值计算，以期通过优化设计，降低电气设备能耗，提高电网供电质量。
参考文献:
[1]任元会，卞艳生，姚家伟，等.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社，2008.
[2l国家安全生产监替管理总局，国家煤矿安全监察局[M}.煤矿安全规程「M].北京:煤炭工业出版社，2016.
论文作者:徐江奇1,郭超2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：变电站论文; 母线论文; 断路器论文; 矿井论文; 设备论文; 接线论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第34期论文;