箱式變電站智能化應(yīng)用研究

王瑞云

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司升華實(shí)業(yè)分公司供電中心， 山西 陽(yáng)泉 045008）

引言

箱式變電站作為一種常用的配電設(shè)備，主要可以劃分為美式箱變電站和歐式箱變電站兩種。與一般的變電站相比，箱式變電站的供電半徑小，但是能夠有效地改善末端電壓的質(zhì)量，因此，無論是在城市地區(qū)還是在農(nóng)村地區(qū)都有了廣泛的運(yùn)用。自箱式變電站從西方被引進(jìn)中國(guó)以來，經(jīng)過多年的演變和改進(jìn)，已經(jīng)逐漸符合我國(guó)的使用情況，下面就箱式變電站智能化運(yùn)用的安全和管理方面進(jìn)行分析。

1 箱式變電站的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展情況

箱式變電站與傳統(tǒng)的變電站相比，有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。箱式變電站的結(jié)構(gòu)緊湊，能夠自成獨(dú)立系統(tǒng)，且采用了組合模式，將環(huán)網(wǎng)和供電單元組合在同一個(gè)裝置之內(nèi)，不僅減少了變電站的占位空間，還在一定程度上減少了生產(chǎn)成本，有利于使用和維護(hù)工作的進(jìn)行。

現(xiàn)在信息技術(shù)在不斷的發(fā)展，包括了微電子技術(shù)、集成電路技術(shù)還有網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)都是箱式變電站智能化發(fā)展的重要基礎(chǔ)。箱式變電站智能化應(yīng)用應(yīng)該遵循的原則是安全可靠、低成本、高效率，這就擴(kuò)大了箱式變電站智能化的廣義范疇。

2 箱式變電站智能化分析

2.1 箱式變電站的故障檢測(cè)和維修

在不是有效的接地系統(tǒng)的線路中，能夠?qū)τ谶x線產(chǎn)生較大影響的就是運(yùn)行變量和其他一些參數(shù)，不同的運(yùn)行變量和參數(shù)可能會(huì)造成不同的誤差精度。因此，可以運(yùn)用消弧線圈作為接地系統(tǒng)來消除這一問題，利用FTU捕捉零序電壓和電流可以精確的定位所發(fā)生故障點(diǎn)的具體位置，然后將此數(shù)據(jù)記錄并且上傳到計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行維修人員就能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并且進(jìn)行隔離、維修工作，以防止電力安全事故的發(fā)生。這些功能是傳統(tǒng)的變電站所不具備的功能，也是箱式變電站智能化的體現(xiàn)之一[1]。

2.2 箱式變電站GPRS無線通信系統(tǒng)

無線通信在現(xiàn)在的各個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用都非常廣泛，因?yàn)榫哂懈采w面廣、容易進(jìn)行維修、收費(fèi)制度明確等優(yōu)點(diǎn)。另外GPRS作為一種通信工具而言，其信息傳輸?shù)乃俣葮O快，可以滿足箱式變電站對(duì)于距離遙遠(yuǎn)的要求，是箱式變電站系統(tǒng)很多通信問題的最好解決方案。

2.3 箱式變電站電能質(zhì)量檢測(cè)和分析功能

箱式變電站作為一種電路配送設(shè)備，其目的是配電和送電，因此就必須要保證所送出的電能質(zhì)量。而在電能檢測(cè)方面，最常用的三個(gè)參數(shù)就是三項(xiàng)不平衡率、諧波大小以及電壓的合格率等等，這些參數(shù)的檢測(cè)都可以利用箱式變電站的智能化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，除此之外，電壓的突然波動(dòng)，和電壓不穩(wěn)定，電壓過低等問題的發(fā)生，也可以利用箱式變電站的智能化設(shè)備來分析，從而提出最佳的解決方案。

3 一些常見的智能化設(shè)備應(yīng)用分析

3.1 路燈專用箱式變電站的的智能化應(yīng)用

在國(guó)家的市政建筑中，箱式變電站也有發(fā)揮空間，例如在路燈照明系統(tǒng)中就可以利用箱式變電站來實(shí)現(xiàn)完成。而自能化的特點(diǎn)一定要在自動(dòng)方面體現(xiàn)出來，不僅僅在路燈開關(guān)電路上采用時(shí)間控制感應(yīng)器，也能夠?qū)⒐饷綦娮枞谌脒M(jìn)來，采用兩者相結(jié)合的方式更加準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)路燈定時(shí)定點(diǎn)的開關(guān)，不同的季節(jié)，不同的地點(diǎn)所需要開燈的時(shí)間也不同。智能化控制就可以免去人工調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，在節(jié)約資源，節(jié)省電力成本的同時(shí)，也是對(duì)路燈本身的一種保護(hù)措施，在一定程度上提高了路燈的使用壽命[2]。

3.2 風(fēng)力發(fā)電箱式變電站的智能化應(yīng)用

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備作為一種新型的發(fā)電設(shè)備，受到社會(huì)的廣泛關(guān)注，而且使用范圍也越來越廣泛，但是箱式變電站作為一種配電和送電設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電和國(guó)家電網(wǎng)之間的連接。會(huì)在工作送電過程中給電網(wǎng)帶來一些電力質(zhì)量問題：例如諧波污染以及電壓波動(dòng)等，這些問題如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且加以解決，會(huì)直接導(dǎo)致箱式變電站配送的電力質(zhì)量下降，給人們的生活用電以及工業(yè)的生產(chǎn)用電帶來極大地困擾。因此，箱式變電站應(yīng)該具有電力監(jiān)控和檢查裝置，一旦發(fā)現(xiàn)送出的電力質(zhì)量出現(xiàn)問題，能夠及時(shí)的檢測(cè)出來，并且做出無功補(bǔ)償?shù)氖侄危ＷC送出的電力質(zhì)量達(dá)到配電要求，電壓平穩(wěn)、平衡。

4 箱式變電站結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)以及智能系統(tǒng)的應(yīng)用

箱式變電站的智能化安裝一般都是采用組合式的安裝手法，根據(jù)具體的型號(hào)進(jìn)行組合，但是整體結(jié)構(gòu)上都進(jìn)行了自動(dòng)模塊化處理。常用的智能化箱式變電站可以分為環(huán)網(wǎng)型、終端型以及電源型三種，而這種分類方式就是根據(jù)接入類型的電網(wǎng)不相同而進(jìn)行劃分的。也可以根據(jù)內(nèi)裝變壓器的種類不相同分為干式箱式變壓器型以及油浸全密封變壓器型等。

4.1 箱式變電站智能化系統(tǒng)的布局

我們常把低壓配電設(shè)備、高壓開關(guān)設(shè)備以及變壓器的分布方式稱之為箱式變電站的布局，而箱式變電站布局的主要方式可以分為一體式和組合式兩種。首先分析一體式布局，一體式布局是指把變壓器作為主體，將其他的設(shè)備，例如熔斷器以及開關(guān)設(shè)備放置在整個(gè)箱體內(nèi)部，從而構(gòu)成一個(gè)整體；另一方面，所謂的組合式布局指的就是將高壓開關(guān)設(shè)備、變壓器以及低壓配電設(shè)備三個(gè)部分進(jìn)行分配，各占用一個(gè)空間，呈現(xiàn)“品”字形排列布置。這種布局的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)比較緊湊，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，檢查起來比較簡(jiǎn)單、方便，但是實(shí)際的接線過程就顯得比較麻煩。因此，在實(shí)際的選用布局過程中應(yīng)該實(shí)際問題實(shí)際分析，然后做出符合實(shí)際情況的選擇[3]。

4.2 箱式變電站智能化系統(tǒng)的接線方式

在箱式變電站的高壓電一側(cè)，如果使用熔斷器和負(fù)荷跳閘開關(guān)作為主要保護(hù)手段，則可以選用終端接線的方式進(jìn)行連接；如果采用的是兩個(gè)負(fù)荷開關(guān)和一個(gè)變壓器回路共同構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)供電單元，則應(yīng)該采用的接線方式則為環(huán)網(wǎng)接線。在另一方面，高壓開關(guān)的選用也有一定的要求。選用一些智能化，可靠性和安全性比較高的產(chǎn)品，例如真空負(fù)荷開關(guān)為主的終端接線方式具有安全性和可靠性較高，安裝簡(jiǎn)單并且維修方便，成本低，因此得到了廣泛的應(yīng)用。為了確保交流側(cè)電源一旦發(fā)生故障可以自動(dòng)執(zhí)行，應(yīng)該將線路一側(cè)的負(fù)荷開關(guān)放在直流電源的自動(dòng)操作上。在環(huán)網(wǎng)電路接線方式的工作系統(tǒng)中，為了加強(qiáng)工作系統(tǒng)的安全性，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的智能化，可以配置故障電流用的電流傳感器。另一方面，許多的配電站都有因?yàn)檫^載或者短路所引起的電路損壞，甚至發(fā)生電路爆炸造成局部的電力系統(tǒng)癱瘓，還會(huì)引起用電安全事故。為了防止上述事故的發(fā)生，一般會(huì)安裝限制大故障的電流限制器。這種電流限制器的基本工作原理很簡(jiǎn)單，就是短路原理。我們知道，當(dāng)電源內(nèi)部的線路發(fā)生短路事故的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電弧放電的現(xiàn)象，電流也會(huì)隨之增大，根據(jù)歐姆定律，當(dāng)電流過大的時(shí)候，產(chǎn)生的電熱量也會(huì)隨之增加，直接導(dǎo)致箱式變電站內(nèi)部的溫度急劇上升。箱體外形金屬受熱后會(huì)發(fā)生屈服現(xiàn)象，也就是發(fā)生一定程度的形變，一旦箱體發(fā)生變形，則會(huì)帶動(dòng)機(jī)械連桿迅速閉合，從而消滅故障電弧，防止短路事故進(jìn)一步擴(kuò)大，使得電路危害程度降到最低。

4.3 箱式變電站的選用和散熱措施

箱式變電站的變電器一般都為降壓變壓器，送電線路中輸送的電力電壓都是幾千伏特或者是上萬(wàn)福特，利用降壓變壓器將電壓降至220 V或者是380 V以后才能正常的使用。變壓器的結(jié)構(gòu)一般都可以選用三相三柱或者是三相五柱結(jié)構(gòu)，三相五柱式變壓器的優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)因?yàn)樨?fù)載結(jié)構(gòu)不對(duì)稱而造成較大的電壓偏離，在一定的程度上保證了電壓負(fù)載的質(zhì)量；在另一方面，三相五柱式變壓器的優(yōu)點(diǎn)是具有強(qiáng)大的絕緣強(qiáng)度，能防止雷擊事故的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)箱式變電站的安全監(jiān)測(cè)的智能化管理，應(yīng)該采用一些智能監(jiān)控的儀表進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，比如說日常生活中常見的變壓器油位表以及變壓器頂部氣體壓強(qiáng)的真空壓力表。箱式變電站的特點(diǎn)就是變壓器安裝在封閉的箱體之內(nèi)，雖然有小窗保持空氣流動(dòng)，但是一旦遇到天氣悶熱的夏天，長(zhǎng)時(shí)間的日照環(huán)境會(huì)使得室內(nèi)空氣急劇升高，從而造成箱式變電站安全事故的發(fā)生，因此對(duì)于高溫度的情況，必須要安裝智能化系統(tǒng)使得箱式變電站的空氣循環(huán)流動(dòng)，以至于能夠及時(shí)的調(diào)整箱子內(nèi)部的溫度，防止其過高，讓箱式變電站智能化系統(tǒng)正?？煽康倪\(yùn)行。一般情況之下，可以將開啟空氣循環(huán)系統(tǒng)的溫度設(shè)置在允許工作最高溫度的0.8到0.9左右，一定不能超過所能允許的最高溫度，否則就不能達(dá)到箱式變電站散熱的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)箱式變電站的結(jié)構(gòu)分析以及對(duì)于箱式變電站智能化系統(tǒng)的介紹可以看出，箱式變電站智能化系統(tǒng)的運(yùn)用具有廣闊的前景，無論是在哪些設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)用，都可以實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和自動(dòng)化管理以及自動(dòng)化調(diào)節(jié)，尤其是在保證電能質(zhì)量方面，保證了廣大市民的正常用電，而智能故障檢測(cè)系統(tǒng)又保證了用電安全，不會(huì)造成重大的電力事故。因此可以判斷，箱式變電站的智能化發(fā)展是未來變電站發(fā)展的趨勢(shì)。