發(fā)展中的箱式變電站和智能化系統(tǒng)

1、發(fā)展中的箱式變電站和智能化系統(tǒng)                        摘要：本文描述了箱式變電站的主要結(jié)構(gòu)特點和智能化系統(tǒng)的配置，對智能箱變的功能和應(yīng)用及注意問題作了說明。 關(guān)鍵詞：箱式變電站 智能化系統(tǒng) 1. 概述隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進入負荷中心，形成高壓受電變壓器降壓低壓配電的供電格局，所以供電用配電要向節(jié)

2、地、節(jié)電、緊湊型、小型化、無人值守的方向發(fā)展，箱式變電站(簡稱箱變)正是具有這些特點的最佳產(chǎn)品，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。與此同時，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展，因此不僅要求箱變安全可靠，同時要求具有“四遙”(遙測、遙訊、遙調(diào)、遙控)的智能化功能。這種智能箱式變電站(簡稱智能箱變)環(huán)網(wǎng)供電時，在特定自主軟件配合下，能完成故障區(qū)段自動定位、故障切除、負荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在一分鐘左右恢復(fù)送電。我廠是“全國智能型箱式變電站聯(lián)合設(shè)計組”成員，目前制造的智能箱變在結(jié)構(gòu)上吸取了眾多箱變的優(yōu)點，并且在智能化方面做到：)高壓(12kV)側(cè)能滿足電力系統(tǒng)對于配電網(wǎng)自動化的要求；)低壓

3、(0.4kV)側(cè)滿足智能化小區(qū)的要求；)可以用設(shè)置在中心站或物業(yè)管理處的上位機對箱變進行“四遙”系統(tǒng)管理。2. 箱變結(jié)構(gòu)特點和智能系統(tǒng)智能箱變是由高壓柜、電力變壓器、低壓柜、計量單元及智能系統(tǒng)等優(yōu)化組合成的完整的智能化供配電成套裝置，它具有小型化、免維護、高性能、節(jié)能，安裝方便，占地少，壽命長，可作為城市高層建筑、居民小區(qū)、市政設(shè)施、工廠、礦山、公路、碼頭、油田等場所的智能化變配電設(shè)備。智能箱變在結(jié)構(gòu)上，采用模塊方式，每一臺箱變可由以下各種型式組合而成；按高壓開關(guān)接入電網(wǎng)型式分為環(huán)網(wǎng)型或雙電源型或終端型；按設(shè)備布置方式分為“目字型”或“品字型”；按內(nèi)裝變壓器種類分為油浸全密封變壓器或干式變壓器

4、；按箱體外殼材質(zhì)分為金屬外殼或非金屬外殼；按高壓開關(guān)選形分為產(chǎn)氣式負荷開關(guān)或壓氣式負荷開關(guān)或真空式負荷開關(guān)或6負荷開關(guān)；按可否配置智能系統(tǒng)分為智能型或緊湊型等。2.1布局從布置上看，高壓室、變壓器室、低壓室按“品字形”布置，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝選址、操作和巡檢，當(dāng)變壓器室排布多臺變壓器時尤為有利；按“目字形”布置，接線較為方便，故大多采用。見圖(一)。2.2高壓接線方式高壓(12)側(cè)，采用負荷開關(guān)+限流熔斷器作為就壓器的主保護，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護熔斷器串聯(lián)進行分段范圍保護。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯(lián)動跳開三相負荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運行。線路側(cè)負荷開

5、關(guān)必須配有直流電源(24)電動操作機構(gòu)，可實現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感器。高壓開關(guān)選用可靠性高和具有自動化裝置及智能化接口的先進的產(chǎn)品：如6負荷開關(guān)、壓氣式負荷開關(guān)、真空負荷開關(guān)等。環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個間隔組成，即二個環(huán)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。圖(二)為環(huán)網(wǎng)供電單元的基本布置，其中，負荷開關(guān)和在隔離故障線段時，能及時恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負荷開關(guān)相連的熔斷器在中壓/低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時起保護作用；對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。2.3變壓器的匹配和散熱處理箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將10降至380/220，變壓器容量一

6、般為1601600，最常用的容量為315630。其器身為三相三柱或三相五柱結(jié)構(gòu)、11或12聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“”外部。三相五柱式11變壓器的優(yōu)點是帶三相不對稱負荷能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓器應(yīng)具有齊全的運行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強度的真空壓力表等。變壓器選用9-、11全密封、免維護、低噪音、性價比高的油浸式變壓器(噪音50)或新型干式變壓器(噪音55)等。采用干式變壓器時，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。目前，國內(nèi)大多采用新9或11系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優(yōu)點是空載損耗很小，

7、只有1/41/3，但其價格高出1.31.6倍，但隨著制造技術(shù)的提高，一旦價格下來，非晶合金變壓器會占據(jù)市場主導(dǎo)地位。變壓器設(shè)置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內(nèi)。后者變壓器室為防日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道，裝有自動強迫排氣通風(fēng)裝置(軸流風(fēng)機或幅面風(fēng)機)。通常裝置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按允許溫度的80%90%設(shè)定；室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風(fēng)來散熱。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上一般設(shè)置了百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，使氣流能進去，而灰塵被分離。有的還在百葉窗處加防塵裝

8、置，如圖(三)中所示。為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處大多加上絕緣防護罩。2.4低壓側(cè)功能特點低壓(0.4)側(cè)，出線保護可以配多路空氣開關(guān)或刀熔開關(guān)；具有微機控制，自動循環(huán)投切無功補償裝置，補償容量一般為變壓器容量的1030%；具有獨立電能計量箱。低壓開關(guān)配置智能控制器可實現(xiàn)預(yù)警功能，并可提供信號單元及操作控制，同時還有表計功能?？刂破骶哂袠藴实?485接口，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控管理系統(tǒng)的“四遙”功能。                

9、60;            2.5智能系統(tǒng)配備智能箱變采用的智能型元器件應(yīng)配置電源、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備(上位機、智能儀表等)以滿足智能化的要求。智能箱變?yōu)椋翰捎肞rofibus-DP標準的、開放型的現(xiàn)場總線技術(shù)將具有通訊能力的元器件(從站)與之連接，從而實現(xiàn)主站通過總線對開關(guān)、電網(wǎng)的遠程測量、調(diào)節(jié)、控制、通訊；或采用智能控制儀對高低壓側(cè)進行本地或遠程的測量、調(diào)節(jié)、控制、通訊。智能箱變系統(tǒng)如圖(四)所示。在系統(tǒng)方案配置時考慮到用戶對智能監(jiān)控的要求,采用以下兩種方式之

10、一進行：1)高低壓側(cè)分別配置智能系統(tǒng)；2)高低壓側(cè)統(tǒng)一配置智能系統(tǒng)。智能系統(tǒng)的元器件安裝、布置、現(xiàn)場布線等應(yīng)符合有關(guān)要求,對于電磁兼容(),須采用先進抗干擾技術(shù)。編寫的監(jiān)控軟件主要包括主回路、框架斷路器、控制回路和配電系統(tǒng)信息等遙控界面。裝備智能系統(tǒng)的箱變具有下列智能化功能：)顯示高壓側(cè)系統(tǒng)一次接線圖,反映各高壓開關(guān)分、合閘狀態(tài)；)“四遙”功能；)系統(tǒng)管理。2.6外殼制造工藝表面防護層的附著力差、壽命短制約了普通鋼板用于戶外型箱變。氫外殼有的采用不銹鋼板或鋁合金板或聚苯乙烯復(fù)合板,而非金屬外殼(如玻璃纖維增強水泥板、玻璃纖維增強塑料板、彩色板等)的采用是一種流行趨勢。在用玻璃纖維增強水泥板和玻

11、璃纖維增強塑料板時,為了采光和防止雨水淋入,可將頂蓋做成表面光滑的防水滴緣。見圖(五)。當(dāng)然,外殼必須堅固,隔熱性能優(yōu)良,防火阻燃,應(yīng)能承受因內(nèi)部故障電弧而引起的沖擊力,其形狀和顏色要盡量與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。3. 結(jié)束語我國的箱變市場潛力巨大,但應(yīng)用箱變注意解決好以下幾個問題：在一般條件下,可使用價格較便宜的空氣絕緣箱式站,對于氣候條件和地理條件特殊的地方及有特殊安全可靠的場合應(yīng)采用6絕緣開關(guān)設(shè)備。必須解決好環(huán)網(wǎng)供電單元的有機組成部分封閉式電纜插接件問題；對高壓室和低壓室要注意凝露問題,防止閃絡(luò)放電；對變壓器室要防止因發(fā)熱而影響變壓器出力；在殼體上考慮安裝防爆膜盒或故障電弧限制器或壓力開關(guān)系統(tǒng)或電子智能保護系統(tǒng)來防止因內(nèi)部故障引起的殼體爆炸；對于6絕緣開關(guān)設(shè)備還要逐步加裝“氣體監(jiān)測裝置”。同時注意選用性能好且安全可靠的無件,包括高壓開關(guān)、變壓器和低壓開關(guān),