箱式變電站設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

楊吉龍

摘要：此文簡(jiǎn)單介紹了箱式變電站的發(fā)展進(jìn)程，詳細(xì)分析了智能箱式變電站的具體設(shè)計(jì)，并研究了設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：箱式變電站;設(shè)計(jì)方案;優(yōu)化

引言

箱式變電站是一種比較緊密的成套配電設(shè)備。它是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備以及無(wú)功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接線(xiàn)方案結(jié)合在一個(gè)或者幾個(gè)箱體里的緊密的成套配電設(shè)備。高壓側(cè)額定電壓適用于3.6kV-40.5kV，廣泛運(yùn)用在住宅小區(qū)與城市公用變以及施工電源等方面。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)加快，傳統(tǒng)變配電產(chǎn)品不能滿(mǎn)足電網(wǎng)建設(shè)需求，智能化變電站成為市場(chǎng)青睞的產(chǎn)品。

1箱式變電站的發(fā)展

箱式變電站屬于時(shí)代科技的物品，是20世紀(jì)90初從美國(guó)引入的，是土建變電站以后根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、研發(fā)的一種新型的配套裝置。其最明顯的優(yōu)點(diǎn)就是運(yùn)用可靠、節(jié)能、小巧、不需要維護(hù)等，其不但在城市電網(wǎng)改造上具有非常重要的作用，還為城市電網(wǎng)的創(chuàng)新提出了方向。

在20世紀(jì)90年代的時(shí)候，我國(guó)就已經(jīng)在使用便捷式的變電站了，在接近21世紀(jì)的時(shí)候，在完成農(nóng)網(wǎng)改造之后，箱式變電站就大量運(yùn)用在了10-110kV變電站中，由于它容易進(jìn)一步進(jìn)入到負(fù)荷的中心，對(duì)于農(nóng)村的電網(wǎng)改造有好處，而且可以使用在住宅等地面缺乏的地方。從箱式變電站研發(fā)使用到現(xiàn)在，其不斷發(fā)展。伴隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷進(jìn)步，城市電網(wǎng)也隨之創(chuàng)新改進(jìn)，必將得到廣泛應(yīng)用。箱式變電站在工廠定制、由工廠安裝檢驗(yàn)完成，具有占地面積小，施工周期短，有效縮短供電半徑，應(yīng)用前景廣泛等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越多電力企業(yè)的重視。目前美國(guó)電力公司研制的自動(dòng)箱式變電站，具有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，負(fù)荷控制及波形測(cè)量等功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的箱式變電站會(huì)使用一體化智能開(kāi)關(guān)柜。一體化智能開(kāi)關(guān)柜能夠把一次斷路器、電子式電流、電壓互感器與電網(wǎng)質(zhì)量管理設(shè)備等集成為一體，向模塊化、易操作、低成本等方向發(fā)展，最終具備自適應(yīng)、能夠在線(xiàn)監(jiān)測(cè)以及狀態(tài)檢修等[1]功能。緊急移動(dòng)式智能變電站標(biāo)志著箱變向智能化發(fā)展，變電站通過(guò)模塊化制作的方式，具有結(jié)構(gòu)緊湊，裝備完善等特點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，智能電網(wǎng)需要安全可靠供電，對(duì)智能箱變的需求將不斷擴(kuò)大。

2智能箱式變電站設(shè)計(jì)

2.1箱式變電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

箱式變電站的結(jié)構(gòu)一般為品字型何目字型這兩種，其外殼材質(zhì)分為金屬與非金屬，設(shè)計(jì)所使用的是GRC玻璃纖維，其具有耐腐蝕性強(qiáng)，使用時(shí)間長(zhǎng)等好處。歐式箱式變電站的結(jié)構(gòu)組成主要有變壓器室，高低壓室，通常由底座與隔板門(mén)等，底座與頂蓋的骨架是角鋼焊接在一起的。金屬材料外殼一般為常見(jiàn)鋼板等，金屬外殼使用的是槽鋼結(jié)構(gòu)，殼體使用的是GG型雙面鋼板，鋼板間填充隔熱材料，以此來(lái)降低太陽(yáng)輻射對(duì)變電站的溫度影響。大部分高檔別墅區(qū)等會(huì)在金屬外殼的外面裝上木板，使其與周?chē)h(huán)境高度協(xié)調(diào)，頂蓋一般會(huì)設(shè)計(jì)成斜面，頂蓋下面的附近設(shè)計(jì)成百葉型通風(fēng)孔，達(dá)到散熱目的。廢金屬外殼采用新型復(fù)合材料，70年代研發(fā)的GRC復(fù)合材料，用玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，運(yùn)用噴射工藝加工生產(chǎn)。具有強(qiáng)度高，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，新型復(fù)合材料在非金屬外殼制造的過(guò)程中可以同時(shí)做到殼體兼顧，抗暴曬，隔熱性能好等好處。材料具有使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)美觀等好處。在不同環(huán)境中通過(guò)不同形狀瓷磚品走出不同圖案[2]。

2.2箱式變電站智能終端設(shè)備設(shè)計(jì)

2010年電網(wǎng)公司研發(fā)建設(shè)智能電網(wǎng)規(guī)劃，整體的發(fā)展目的是建設(shè)特高壓電網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)購(gòu)進(jìn)，具有信息化，互動(dòng)化特色的國(guó)際先進(jìn)智能電網(wǎng)。包含以往電力系統(tǒng)的全部范圍。箱式變電站自動(dòng)化是后期發(fā)展的主要目標(biāo)，箱式變電站實(shí)現(xiàn)信息共享，設(shè)備信息能夠做到智能化，未來(lái)會(huì)大力研發(fā)清潔能源，變電站智能化成為發(fā)展趨勢(shì)。智能箱式變電站總體功能主要由過(guò)程設(shè)備與終端設(shè)備組成，變壓器等監(jiān)控模塊把采集數(shù)據(jù)由局域網(wǎng)傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī)，根據(jù)后臺(tái)的相關(guān)規(guī)定把數(shù)據(jù)輸送到管理站，管理站分析數(shù)據(jù)后作出響應(yīng)判斷，變壓器非法打開(kāi)時(shí)可通知管理人員，管理人員可最先解決變壓器問(wèn)題。設(shè)計(jì)提供變壓器溫控器有三路溫度傳感器，溫控器帶有RS485通信結(jié)構(gòu)，完成變壓器狀態(tài)的遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，能夠由短信報(bào)警告訴管理人員變壓器故障，變壓器內(nèi)部溫控器利用監(jiān)測(cè)變壓器小室內(nèi)溫濕度，在變電站里的溫度較高的時(shí)候，就會(huì)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)散熱器，在濕度較大的時(shí)候會(huì)開(kāi)啟除濕裝置。箱式變電站產(chǎn)品安裝在戶(hù)外，高壓操作電源一般通過(guò)電壓互感器來(lái)提供，但是因?yàn)樗妮敵鲱~定的容量較小，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)使用安裝在箱式變電站外殼上面的太陽(yáng)能板來(lái)發(fā)電。運(yùn)用太陽(yáng)能電源和PT電源自動(dòng)切換提供電能。原理是逆變器把電池的直流電逆變轉(zhuǎn)換成交流電，在白天的時(shí)候通過(guò)太陽(yáng)光給蓄電池充電，太陽(yáng)能控制逆變器控制光伏電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能，蓄電池由逆變器把直流電轉(zhuǎn)變成交流電[3]。

2.3配電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能箱式變電站的內(nèi)部設(shè)計(jì)裝配電監(jiān)控終端，終端設(shè)備收集數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡(luò)輸送數(shù)據(jù)，管理站能夠由監(jiān)控管理平臺(tái)監(jiān)控電流，溫濕度等。開(kāi)關(guān)量變化能夠由手機(jī)短信平臺(tái)告知管理員。配電監(jiān)控系統(tǒng)能夠讓用戶(hù)隨時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行的情況，其對(duì)提高設(shè)備的異常反應(yīng)速度有好處，節(jié)約維護(hù)成本，系統(tǒng)通過(guò)智能采集單元與交互機(jī)以及遠(yuǎn)程服務(wù)器等構(gòu)成，系統(tǒng)客戶(hù)端可以同時(shí)允許多賬戶(hù)使用，用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)采集開(kāi)關(guān)量報(bào)警情況[4]。

3箱式變電站設(shè)計(jì)中注意問(wèn)題

箱式變電站在電網(wǎng)建設(shè)中廣泛應(yīng)用，如某新建終端變電所采用三相雙繞組調(diào)壓力變壓器，35kV架空進(jìn)線(xiàn)一回，運(yùn)用35kV真空負(fù)荷隔離開(kāi)關(guān)與快速熔斷器一起使用，降低造價(jià)，缺相運(yùn)行時(shí)完成聯(lián)動(dòng)分閘，1電纜出線(xiàn)6回，35kV母線(xiàn)采用單線(xiàn)部分段接線(xiàn)形式，電壓等級(jí)是35±5%/0.4kV。改進(jìn)后箱式變電站的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小。增加電風(fēng)扇，利于散熱，在潮濕天氣對(duì)箱體內(nèi)空氣加熱，器件工作狀態(tài)通過(guò)單片機(jī)來(lái)自動(dòng)控制，根據(jù)溫濕度傳感器信息所發(fā)出的控制指令。增加了工作狀態(tài)顯示燈，使檢修人員可以及時(shí)掌握變電站內(nèi)部電氣回路的工作情況?！蹲冸娬驹O(shè)計(jì)規(guī)范》明確指出，二級(jí)耐火建筑防火凈距為10m，其面對(duì)變壓器等電氣設(shè)備外墻，在設(shè)備總高增加到3米的區(qū)域里布設(shè)門(mén)窗時(shí)，墻和設(shè)備防火間的距離沒(méi)有明確規(guī)定[5]。墻和設(shè)備防火間的距離應(yīng)該比5米大。箱內(nèi)一次系統(tǒng)使用的是單元真空開(kāi)關(guān)，采用鋁型裝飾大門(mén)結(jié)構(gòu)，間隔后設(shè)雙層防護(hù)板，最好使主變和箱體的最小防火間距保持在10米。

結(jié)束語(yǔ)

箱式變電站具有運(yùn)行操作靈活，分區(qū)設(shè)備更換維修方便，安裝快捷，噪音小，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)箱式變電站是電網(wǎng)建設(shè)的常見(jiàn)趨勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)適用的好處被大量推廣應(yīng)用，目前設(shè)計(jì)建設(shè)中存在檢修空間較小等問(wèn)題，其問(wèn)題在未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中有待改進(jìn)。隨著電網(wǎng)智能化要求的不斷提高，未來(lái)可通過(guò)開(kāi)發(fā)智能化低壓斷路器以及完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)箱式變電站進(jìn)行進(jìn)一步升級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

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