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【摘 要】变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。随着伊犁伊北煤炭有限责任公司煤矿产能的增大，对电能的要求也发生变化。本文对35kV变电站的电气主接线设计、电气主设备选型等方面进行了分析和探讨。
【关键词】35kV变电站 电气主接线设计 防雷保护
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-058-01
1 工程概况
伊犁伊北煤炭有限责任公司煤矿位于界梁子沟内，向北8km有简易公路与乌伊公路相通。本矿原为私人9万吨/年的小煤矿，2011年改扩建生产能力为45万吨/年。经过近2年的技术改造，实现了综采综掘，由落后的采煤工艺转变为现代化的采煤工艺。在改扩建中，我矿新购进了采煤机、液压支架、综掘机、转载机、破碎机、乳化液泵站、移动变电站及多台先进的开关。随着伊犁伊北煤炭有限责任公司煤矿产能的增大，对电能的要求也发生变化。经计算，伊北煤矿总负荷为4601.8KW。
2 电力系统现状
2.1伊宁市电力系统现状
伊犁州电力系统较为发达，自1999年至今已对所在的供电系统进行了长达5年的一、二期农网改造，目前已建有220kV变电站一座，110kV变电站11座，35kV变电站53座，110kV输电线路556km，35kV输电线路1288km，布局合理的高低压输配电网覆盖伊犁州直所属八县一市，形成了以110kV电压等级为主的电网。
2.2接入系统方案
由于界梁子35kV变电站现在运行了一台4000kvA变压器，已满载，无法满足新增负荷，所以本次工程电源点从110kV北坡变电站35kV侧由北向南第2间隔向东出线，新架设6.5kM线路采用LGJ-150/25导线。线路前段平行新汶矿业35kV线路向西走线至界梁子35kV变到四矿35kV线路的第15号杆，绕过界梁子35kV变电站向北至新建伊北煤矿35kV变电站。
2.3主变容量选择
根据伊犁伊北煤矿有限公司提供的资料分析，本期输变电工程设计水平年为2015年，届时总负荷统计达6.3MW，因此本期建设的变电站规模按1×6.3MVA主变容量设计。
2.4导线截面选择
2.4.1导线截面选择。由伊北矿业提供的资料以及现场了解，矿区负荷总容量为13000MVA，根据矿区生产的特殊性及生产设备的使用情况，设备使用的同时系数取0.9。由于各个矿点的矿种、开采规模及生产工艺和流程的不同，全年累计生产的时间也存在较大差异，经过权衡和分析最终确定，年最大负荷运行按3000小时以下考虑，经济电流密度J=1.65A/mm2，功率因数Cosθ=0.90，计算导线截面：A=145mm2.，，考虑煤矿同时率因素，最终导线选择为LGJ-150/25型。
2.4.2压降校验。选用LGJ—150导线线路压降计算如下：线路电阻R≈1.47Ω；线路电抗X≈2.709Ω；线路的电压损失为：△U≈2.7%<10%。
经计算当选用LGJ-150/25导线时，用户末端压降能够满足要求。选用LGJ-150/25导线，经济输送容量为12.73MVA，最大输送容量为28.976MVA，满足输送容量及压降要求，因此导线选用LGJ-150/25是较为合理的。
2.5谐波治理
伊北煤矿35KV变电站主要为煤矿生产用电。使用大量的电动机会产生大量的谐波，主要为5次谐波，注入电网必将对电气设备造成危害。本期新建的伊北煤矿35kV变电站在10kV侧母线侧安装了1组容量为1×1500kVarMCR型SVC。以消除5次谐波为主。
MCR型SVC装置由磁阀可控电抗器（MCR）、成套电容器组、控制保护系统以及上位机监控系统（监控器）等四个主要部分组成。成套电容器组负责提供所需的容性无功；MCR负责进行所需无功精确、无级、快速、可靠的调节；控制系统负责采集电网接入点以及相关位置的模拟与开关量信息，控制MCR的容量，分析系统的电能质量信息，并对系统以及MCR本体进行可靠的保护；上位机监控系统用于在监控室自动监控设备的运行，上位机监控系统可联入变电站综控系统。
3 电气部分改造设计
3.1电气主接线
3.1.1最终规模及分期建设情况。根据系统规划，本变电所建成后为35kV末端变电所，主变1台6300kVA三相两圈，低损耗，低噪音，自然油循环风冷，有载调压，降压结构变压器。
3.1.2进出线回路数。35kV侧电气主接线规划按单母线接线设计，35kV出线1回。10kV侧电气主接线规划按单母线接线设计，10kV出线2回。
3.2.短路电流计算
将系统电源作为无穷大电源考虑，取基准容量Sj=100MVA，该计算结果是伊北煤矿变电站母线侧的短路电流，为系统最大运行方式下的最大短路电流，以此电流作为伊北煤矿35KV变电所电气设备选型的依据.由此可以看出该变电所增容改造对电气设备选型没有特殊要求。根据2010年的电力系统规划，35kV伊北煤矿变电所工程按35kV末端变电所标准建设，本变电所主要电气设备选择设计是根据《导体和电器选择设计技术规定》，按额定技术参数选择，并以短路电流进行动、热稳定校验。
经计算，变电所各侧短路电流值均在正常范围内，常规设备均能满足开断短路电流的需要。
3.3主要电气设备选型及布置
3.3.1主变压器型式及规范。主变压器选用三相两卷，低损耗，低噪音，自然油循环风冷，有载调压，降压结构变压器。普通有载调压电力变压器参数：型式：SZ11-6300/35；电压比：35±3x3.5%/10.5；容量比：100%/100%；接线组别：YN，d11；阻抗电压：U≈7.5%。
3.3.2主要电气设备选用型式。根据短路电流计算结果和主要应用环境，本变电所对设备选择没有特殊要求，采用了技术成熟，产品已经定型的标准化设备。
3.3.2.1 35kV配电装置。a.断路器：选用户外真空断路器，开断电流31.5kA，4S热稳定电流31.5kA，动稳定电流峰值80kA，额定电流1600A。内置电流互感器，变比为：2×200/5A；0.2/0.5/10P20/10P20。
b.隔离开关：出线隔离开关选用双柱水平旋转分合结构隔离开关。隔离开关选用额定电流1250A，4S热稳定电流31.5kA，动稳定电流峰值80kA。
c.35kV所用变压器：本工程所用变压器选用S11-50/35变压器，安装于35kV母线上，容量按50kVA考虑。
d.35kV电压互感器选用三相共体抗铁磁谐振型电压互感器。电压比为：（35/3）/（0.1/3）/（0.1/3）/（0.13）kV，标准级为：0.2/0.5/5P/5P。
3.3.2.2 35kV导体选择。35kV母线选用LGJ-185/25；主变压器进线回路导体选择：主变压器进线回路由经济电流密度控制，选用LGJ-185/25导线。
3.4防雷保护及接地
3.4.1防雷保护。本变电所为防止屋外配电装置防直击雷，保护采用避雷针保护。根据《电力设备过电压保护技术规程》，在变电所内设置2支30米高的独立避雷针，避雷线的间距和高度均满足过电压保护的要求，避雷针形成变电所防直击雷的分层联合保护。
3.4.2接地。所址场地地层根据岩土报告得知，该所址地质条件多为粉土，地下水位较高，由于土壤电阻率很小，本变电所不需要采取特殊的降阻措施，但需要采用一定的防腐措施。
35kV变电站由于其投资少、见效快、建设周期短、安装、运行、维护、检修技术力量较容易解决等特点，这种供电方式仍长期存在。本次变电站设备改造采用简单可靠的供电系统，选用高技术、高可靠性设备，为变电站的可靠运行提供保障，提高了供电的可靠性。
【关键词】35kV变电站 电气主接线设计 防雷保护
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-058-01
1 工程概况
伊犁伊北煤炭有限责任公司煤矿位于界梁子沟内，向北8km有简易公路与乌伊公路相通。本矿原为私人9万吨/年的小煤矿，2011年改扩建生产能力为45万吨/年。经过近2年的技术改造，实现了综采综掘，由落后的采煤工艺转变为现代化的采煤工艺。在改扩建中，我矿新购进了采煤机、液压支架、综掘机、转载机、破碎机、乳化液泵站、移动变电站及多台先进的开关。随着伊犁伊北煤炭有限责任公司煤矿产能的增大，对电能的要求也发生变化。经计算，伊北煤矿总负荷为4601.8KW。
2 电力系统现状
2.1伊宁市电力系统现状
伊犁州电力系统较为发达，自1999年至今已对所在的供电系统进行了长达5年的一、二期农网改造，目前已建有220kV变电站一座，110kV变电站11座，35kV变电站53座，110kV输电线路556km，35kV输电线路1288km，布局合理的高低压输配电网覆盖伊犁州直所属八县一市，形成了以110kV电压等级为主的电网。
2.2接入系统方案
由于界梁子35kV变电站现在运行了一台4000kvA变压器，已满载，无法满足新增负荷，所以本次工程电源点从110kV北坡变电站35kV侧由北向南第2间隔向东出线，新架设6.5kM线路采用LGJ-150/25导线。线路前段平行新汶矿业35kV线路向西走线至界梁子35kV变到四矿35kV线路的第15号杆，绕过界梁子35kV变电站向北至新建伊北煤矿35kV变电站。
2.3主变容量选择
根据伊犁伊北煤矿有限公司提供的资料分析，本期输变电工程设计水平年为2015年，届时总负荷统计达6.3MW，因此本期建设的变电站规模按1×6.3MVA主变容量设计。
2.4导线截面选择
2.4.1导线截面选择。由伊北矿业提供的资料以及现场了解，矿区负荷总容量为13000MVA，根据矿区生产的特殊性及生产设备的使用情况，设备使用的同时系数取0.9。由于各个矿点的矿种、开采规模及生产工艺和流程的不同，全年累计生产的时间也存在较大差异，经过权衡和分析最终确定，年最大负荷运行按3000小时以下考虑，经济电流密度J=1.65A/mm2，功率因数Cosθ=0.90，计算导线截面：A=145mm2.，，考虑煤矿同时率因素，最终导线选择为LGJ-150/25型。
2.4.2压降校验。选用LGJ—150导线线路压降计算如下：线路电阻R≈1.47Ω；线路电抗X≈2.709Ω；线路的电压损失为：△U≈2.7%<10%。
经计算当选用LGJ-150/25导线时，用户末端压降能够满足要求。选用LGJ-150/25导线，经济输送容量为12.73MVA，最大输送容量为28.976MVA，满足输送容量及压降要求，因此导线选用LGJ-150/25是较为合理的。
2.5谐波治理
伊北煤矿35KV变电站主要为煤矿生产用电。使用大量的电动机会产生大量的谐波，主要为5次谐波，注入电网必将对电气设备造成危害。本期新建的伊北煤矿35kV变电站在10kV侧母线侧安装了1组容量为1×1500kVarMCR型SVC。以消除5次谐波为主。
MCR型SVC装置由磁阀可控电抗器（MCR）、成套电容器组、控制保护系统以及上位机监控系统（监控器）等四个主要部分组成。成套电容器组负责提供所需的容性无功；MCR负责进行所需无功精确、无级、快速、可靠的调节；控制系统负责采集电网接入点以及相关位置的模拟与开关量信息，控制MCR的容量，分析系统的电能质量信息，并对系统以及MCR本体进行可靠的保护；上位机监控系统用于在监控室自动监控设备的运行，上位机监控系统可联入变电站综控系统。
3 电气部分改造设计
3.1电气主接线
3.1.1最终规模及分期建设情况。根据系统规划，本变电所建成后为35kV末端变电所，主变1台6300kVA三相两圈，低损耗，低噪音，自然油循环风冷，有载调压，降压结构变压器。
3.1.2进出线回路数。35kV侧电气主接线规划按单母线接线设计，35kV出线1回。10kV侧电气主接线规划按单母线接线设计，10kV出线2回。
3.2.短路电流计算
将系统电源作为无穷大电源考虑，取基准容量Sj=100MVA，该计算结果是伊北煤矿变电站母线侧的短路电流，为系统最大运行方式下的最大短路电流，以此电流作为伊北煤矿35KV变电所电气设备选型的依据.由此可以看出该变电所增容改造对电气设备选型没有特殊要求。根据2010年的电力系统规划，35kV伊北煤矿变电所工程按35kV末端变电所标准建设，本变电所主要电气设备选择设计是根据《导体和电器选择设计技术规定》，按额定技术参数选择，并以短路电流进行动、热稳定校验。
经计算，变电所各侧短路电流值均在正常范围内，常规设备均能满足开断短路电流的需要。
3.3主要电气设备选型及布置
3.3.1主变压器型式及规范。主变压器选用三相两卷，低损耗，低噪音，自然油循环风冷，有载调压，降压结构变压器。普通有载调压电力变压器参数：型式：SZ11-6300/35；电压比：35±3x3.5%/10.5；容量比：100%/100%；接线组别：YN，d11；阻抗电压：U≈7.5%。
3.3.2主要电气设备选用型式。根据短路电流计算结果和主要应用环境，本变电所对设备选择没有特殊要求，采用了技术成熟，产品已经定型的标准化设备。
3.3.2.1 35kV配电装置。a.断路器：选用户外真空断路器，开断电流31.5kA，4S热稳定电流31.5kA，动稳定电流峰值80kA，额定电流1600A。内置电流互感器，变比为：2×200/5A；0.2/0.5/10P20/10P20。
b.隔离开关：出线隔离开关选用双柱水平旋转分合结构隔离开关。隔离开关选用额定电流1250A，4S热稳定电流31.5kA，动稳定电流峰值80kA。
c.35kV所用变压器：本工程所用变压器选用S11-50/35变压器，安装于35kV母线上，容量按50kVA考虑。
d.35kV电压互感器选用三相共体抗铁磁谐振型电压互感器。电压比为：（35/3）/（0.1/3）/（0.1/3）/（0.13）kV，标准级为：0.2/0.5/5P/5P。
3.3.2.2 35kV导体选择。35kV母线选用LGJ-185/25；主变压器进线回路导体选择：主变压器进线回路由经济电流密度控制，选用LGJ-185/25导线。
3.4防雷保护及接地
3.4.1防雷保护。本变电所为防止屋外配电装置防直击雷，保护采用避雷针保护。根据《电力设备过电压保护技术规程》，在变电所内设置2支30米高的独立避雷针，避雷线的间距和高度均满足过电压保护的要求，避雷针形成变电所防直击雷的分层联合保护。
3.4.2接地。所址场地地层根据岩土报告得知，该所址地质条件多为粉土，地下水位较高，由于土壤电阻率很小，本变电所不需要采取特殊的降阻措施，但需要采用一定的防腐措施。
35kV变电站由于其投资少、见效快、建设周期短、安装、运行、维护、检修技术力量较容易解决等特点，这种供电方式仍长期存在。本次变电站设备改造采用简单可靠的供电系统，选用高技术、高可靠性设备，为变电站的可靠运行提供保障，提高了供电的可靠性。