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智能箱式变电站

北极星电力网技术频道    作者:庞腊成   2008/4/25 18:23:23   

 关键词:  变电站 智能 电站

随着我国电力系统配电网设备的不断发展,国家在城乡电网建设和改造中,要求高压直接进入负荷中心,形成高压受电—变压器降压—低压配电的供电方式,要使配电设备向节地、节能、紧凑型、小型智能化、无人值守的方向发展,智能型箱式变电站自投入市场运行以来,供电系统反映情况良好,受到了广大用户的欢迎和青睐,因而在城乡电网中得到广泛应用,下面就其基本结构、性能、智能化及市场前景作一简要介绍和分析。1概述智能箱式变电站是社会经济发展和城市建设的必然产物。近二十多年的经济发展,城市供电的格局发生了较大的变化,过去那种集中降压、长距离配电的方式已经大大制约了城市供电,并降低了供电企业的经济效益。原因是供电半径过大,线路损耗随着用电负荷的增加而大大增加,同时供电质量也大大降低。为此,国家在城网建设中,要求高压直接进入市区,深入负荷中心。与此同时,由于信息化、网络化和智能化住宅小区的发展,不仅要求箱式变电站安全可靠,同时要求具有“四遥”(遥测、遥信、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站环网供电时,在特定自主软件配合下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,从而保证在短时间内恢复送电。它是集高压开关柜、变压器、低压开关柜于一体,具有成套性强、体积小、结构紧凑、可靠性高、现场安装工作量小、安装调试周期短以及可移动等特点,是城乡电网建设与改造中理想的新型成套设备。2箱式变电站结构特点、性能和智能化智能箱式变电站是一种将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定接线方式组成一体的紧凑式中压配电设备,它将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起,可作为城市高层建筑、居民小区、市政设施、工厂、矿山、公路、码头、油田等场所的智能化变配电设备。在20世纪60年代国外就大量生产和使用箱式变电站,目前技术已经成熟,在欧洲箱式变电站已占配电变压器的70%左右,在美国箱式变电站产量占配电变压器产量的80%以上。这种箱式变电站直到90年代才引入我国。2.1布局智能箱式变电站在结构上采用模块方式,每一台箱式变电站可由以下各种型式组合而成(见图1所示):按高压开关接入电网型式分为环网型或双电源型或终端型;按设备布置方式分为“目”字型或“品”字型;按内装变压器种类分为油浸全密封变压器或干式变压器;按箱体外壳材质分为金属外壳或非金属外壳等。从布置上看,高压室、变压器室、低压室按“品”字形布置,结构紧凑,便于安装选址、操作和巡检;当变压器室排布多台变压器时尤为有利,按“目”字形布置,接线较为方便,是目前采用较多的一种布置方式。2.2高压接线方式高压(12kV)侧,采用SF6负荷开关与限流熔断器组合作为变压器的保护,一般有环网、双电源和终端三种供电方式,限流熔断器一相熔断时必须能联动跳开三相负荷开关,不会发生缺相运行。线路侧负荷开关必须配有直流电源电动操作机构,可实现无外来交流电源状态下自启动。环网回路必需配置检测故障电流用的电流互感器或传感器。2.3变压器的选型和散热处理智能箱式变电站采用的变压器为降压变压器,一般将10kV降至380V/220V,变压器容量一般为160~1600kVA,最常用的容量为200~630kVA。其器身为三相三柱或三相五柱式、Dyn11或Yyn0联结。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强,不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移,负载电压质量可得到保证,这种变压器具有很好的耐雷特性等。变压器选用S9M、S11M全密封、免维护、低噪音、性价比高的油浸式变压器(噪音≤50dB)或新型干式变压器(噪音≤55dB)等。采用干式变压器时,变压器室必须配散热系统。目前,国内大多采用新S9或S11系列配电变压器,有的也采用了非晶合金变压器,其优点是空载损耗很小,但价格高,但随着制造技术的提高,一旦价格降下来,非晶合金变压器会占据市场主导地位。为防止变压器室因日照辐射使室温升高,采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构,屋顶采用双层结构,夹层间可通气流,具有良好的隔热作用,内设通风道。并配有自动温控仪,设置变压器室内为40℃,如高于40℃时,自动温控仪动作,使轴流风机工作。其温度的整定值按允许温度的80~90设定,室内正常温度下,靠自然通风来散热。为了通风,变压器室的箱体上一般设置了百叶窗,使气流能进能出,产生对流。2.4低压侧功能特点低压(0.4kV)侧,主开关采用微型智能断路器。出线保护可以配多路空气断路器或熔断器;具有微机控制,自动循环投切的一体化节能无功补偿装置,补偿容量一般为变压器容量的15~30;可配独立电能计量的自动抄表系统,实现远程抄表、读数。低压侧配备配电运行综合监控仪,可实现数据传送和监控管理系统的“四遥”功能。可通过变压器低压侧断路器实现两台变压器互投,从而来实现节能,提高经济效益。通过采纳使用方便、逻辑简单、易实现原则,制定互投逻辑如下:正常运行情况:两台TTU(配变监控终端)均以负荷电流为判据(无需考虑电压)。第一,250kVA变压器侧TTU判断负荷电流I>设定门槛电流I0,在时间T内,负荷电流I>设定门槛电流I0,认为达到切换条件,切断本地开关,向对方发出遥控合闸命令,见图2所示。第二,500kVA变压器侧TTU判断负荷电流I>设定门槛电流I0,设置Flag,负荷电流I<设定门槛电流I0,在时间T内,负荷电流I<设定门槛电流I0,认为达到切换条件,切断本地断路器,向对方发出遥控合闸命令,见图3所示。自动投切说明:第一,送电状态,上电后手动投入“自动投切”功能,应严格遵守操作流程:先投入对侧TTU“自动投切”功能,再投入本侧TTU“自动投切”功能和低压侧出线开关。第二,停电、维修、低压侧故障、高压侧故障等非正常运行状况下,需先将两台TTU的“自动投切”功能退出,再进行线路上的其他操作。2.5智能系统的选配智能箱式变电站采用的智能型元器件应配置电源、接口器件、通信介质、控制设备,以满足智能化的要求。从而实现主站通过总线对断路器、电网的远程测量、调节、控制、通信;或采用智能控制仪对高低压侧进行本地或远程的测量、调节、控制、通信。在系统方案配置时考虑到用户对智能监控的要求,采用以下两种方式之一进行:高低压侧分别配置智能系统;高低压侧统一配置智能系统。装备智能系统的箱式变电站具有下列智能化功能:显示高压侧系统一次接线图,反映各高压开关分合闸状态;“四遥”功能;系统管理。2.6外壳制造工艺表面防护层的附着力差、寿命短,制约了普通钢板用于户外型箱式变电站。外壳有的采用不锈钢板或铝合金板或聚苯乙烯复合板,而非金属外壳(如玻璃纤维增强水泥板、玻璃纤维增强塑料板、彩色板等)的采用是一种流行趋势。当然,外壳必须坚固,隔热性能优良,防火阻燃,应能承受因内部故障电弧而引起的冲击力,其形状和颜色要尽量与周边环境相协调。3结束语我国箱式变电站行业虽然从引进到生产已经有近20年的历史了,但箱式变电站的应用率仍然很低,不足配变的10.5%,距世界发达国家的70%~91.3%还相去甚远,因而其具有很大的市场潜力。箱式变电站除智能化、免维护、节能外,自动化控制技术的应用将是发展的整体趋势,今后的配电设备将会朝着这个方向发展。

来源:《农村电气化》
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