淺談箱式變電站在鐵路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭海瑛　李治印　于俊海

摘 要： 隨著經(jīng)濟(jì)和交通行業(yè)的快速發(fā)展，箱式變電站分為美式與歐式。組合式變電站將變壓器等元件放在變電器油箱內(nèi)，用變壓器作為相間的絕緣介質(zhì)，元器件體積得到縮小，箱式安裝有儀器儀表，如壓力釋放閥等監(jiān)測裝置。我國箱式變電站統(tǒng)稱為高低壓預(yù)裝式箱式變電站，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)加快，傳統(tǒng)變配電產(chǎn)品不能滿足電網(wǎng)建設(shè)需求，智能化變電站成為市場青睞的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞： 鐵路供配電系統(tǒng);箱式變電站;應(yīng)用

【中圖分類號】TM633 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）09-0164-01

引言：鐵路配電系統(tǒng)對鐵路安全運(yùn)行有很大的影響，箱式變電站符合現(xiàn)代鐵路建設(shè)需要，將其應(yīng)用于鐵路供配電系統(tǒng)中，可以借助其自動化優(yōu)勢，提升鐵路供配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在鐵路供配電系統(tǒng)中應(yīng)用箱式變電站具有重要意義，總結(jié)箱式變電站的類型特點(diǎn)，就箱式變電站在鐵路供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 箱式變電站概述

箱式變電站因其具有組合靈活，便于遷移，施工周期短，占地面積小，免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)廣泛受到重視。被廣泛應(yīng)用于10-110kV中小型變電所的建設(shè)中。因其易于深入負(fù)荷中心，適用于農(nóng)村電網(wǎng)改造。箱式變電站主要形式有拼裝式，組合裝置型與一體型。拼裝式是將高低壓成套裝置裝入金屬箱體，配電裝置間有操作走廊，因其體積較大現(xiàn)已少用。組合裝置型的高低壓配電裝置將高低壓控制設(shè)備直接接入箱內(nèi)，總體設(shè)計按免維護(hù)考慮，可以減小箱式變的體積，是目前普遍采用的形式。一體型是美式箱變，是在簡化高低壓控制裝置基礎(chǔ)上，將高低壓配電裝置與變壓器裝入變壓器油箱，箱式變體積小，僅為同容量歐式箱變體積的1/3。箱式變電站的特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)安全，自動化程度高，工廠預(yù)制化，組合方式靈活。箱式變電站應(yīng)用中應(yīng)部分采用國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，框架采用集裝箱標(biāo)準(zhǔn)材料，具有良好的防腐性能。內(nèi)封板采用鋁合金扣板，設(shè)備運(yùn)行不受外界污染影響。箱體內(nèi)一次設(shè)備采用單元真空開關(guān)柜，干式互感器等國內(nèi)技術(shù)先進(jìn)設(shè)備，產(chǎn)品為全絕緣結(jié)構(gòu)，全站可實(shí)現(xiàn)無油化運(yùn)行。全站智能化設(shè)計，采用綜合自動化裝置，每個單元具有獨(dú)立的運(yùn)行功能，控制箱內(nèi)溫濕度。設(shè)計箱式變電站僅需根據(jù)變電站實(shí)際要求作出主接線的設(shè)計，設(shè)備在工廠一次安裝合格，現(xiàn)場安裝僅需進(jìn)行箱體定位，出現(xiàn)電纜連接，傳動試驗(yàn)等工作，變電站安裝到投運(yùn)僅需5天時間。箱式變電站結(jié)構(gòu)緊湊，可以全部采用箱式，采用35kV設(shè)備室外安裝，10kV設(shè)備箱內(nèi)安裝，適用于農(nóng)網(wǎng)改造舊所改造，安裝10kV開關(guān)箱即可達(dá)到無人值守要求。美式變電站較同規(guī)模綜合自變電站減少投資45%，選用箱式變電站無房建工程量，符合國家節(jié)約土地資源政策。

2 箱式變電站在鐵路供電系統(tǒng)中的運(yùn)用

2.1 箱變在電氣化鐵路的應(yīng)用

在大型樞紐站場或既有線路電氣化改造中，需要設(shè)置開閉所或者分區(qū)所。但由于既有場坪極為有限，無法按照常規(guī)方式建設(shè)，此狀況下設(shè)計為獨(dú)立的箱式變電站為之替代。以開閉所為例，箱式開閉所兩路電源分別從正線上、下行引入，饋出支線向站場其他股道承導(dǎo)供電，實(shí)現(xiàn)開閉所功能。設(shè)計的箱變專用于電氣化鐵路開閉所產(chǎn)品。它將高壓斷路器、電壓互感器、隔離開關(guān)、自用變壓器、饋線保護(hù)柜、雙電源監(jiān)測裝置以及遠(yuǎn)動設(shè)備等組合在一起。在樞紐站場空地安裝，能夠有效降低對既有線路運(yùn)營干擾，并能對正線上下行網(wǎng)壓實(shí)時監(jiān)控和支線故障分段，樞紐站場的供電運(yùn)行參數(shù)均通過集成在箱變內(nèi)的遠(yuǎn)程終端“RTU”接入遠(yuǎn)動系統(tǒng)受到監(jiān)控。利用2M專用鐵通光纜作為通信數(shù)據(jù)通道，調(diào)度站與被控站間的通信采用“環(huán)引”方式，將開閉所主要開關(guān)狀態(tài)、電流、電壓、功率等參數(shù)值傳輸至調(diào)度端的主控站，由供電調(diào)度統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)控。

2.2 箱式變電站智能終端設(shè)備設(shè)計

箱式變電站智能化是未來發(fā)展目標(biāo)，箱式變電站實(shí)現(xiàn)信息共享，設(shè)備信息可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，未來將大力發(fā)展清潔能源，變電站智能化成為發(fā)展趨勢。智能箱式變電站總體功能主要由過程設(shè)備與終端設(shè)備組成，變壓器等監(jiān)控模塊將采集數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī)，按后臺制定規(guī)約將數(shù)據(jù)傳輸給管理站，管理站分析數(shù)據(jù)后作出響應(yīng)判斷，變壓器非法打開時可通知管理人員，管理人員可第一時間處理變壓器故障。設(shè)計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)，實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，可通過短信報警功能通知管理人員變壓器故障，變壓器內(nèi)部溫控器利用監(jiān)測變壓器小室內(nèi)溫濕度，變電站內(nèi)溫度較高時，啟動風(fēng)機(jī)散熱，濕度較大時啟動除濕裝置。箱式變電站產(chǎn)品安裝在戶外，高壓操作電源通常由電壓互感器提供，但因其輸出額定容量較小受限，設(shè)計采用安裝在箱式變電站外殼頂部的太陽能板發(fā)電。采用太陽能電源與PT電源自動切換供給操作電源。原理是逆變器將電池直流電逆變?yōu)榻涣麟?，白天太陽光?qiáng)烈時多余電為蓄電池充電，太陽能控制逆變器控制光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電腦，蓄電池通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。

2.3 箱式變電站設(shè)計技術(shù)要點(diǎn)

選擇箱式變電站變壓器容量要以電力用戶負(fù)荷特性為依據(jù)，考慮電力負(fù)荷未來發(fā)展，如電力負(fù)荷未來一段時間內(nèi)進(jìn)行電力規(guī)劃，負(fù)荷容量存在不大變動，箱式變電站變壓器容量選型可考慮5年內(nèi)電力負(fù)荷波動情況，要求變電站當(dāng)年運(yùn)行負(fù)荷不低于變壓器容量的30%箱式變電站運(yùn)行中溫升效應(yīng)主要取決于自身殼體結(jié)構(gòu)，配電變壓器形式，選型中應(yīng)考慮溫升設(shè)計富裕度，高點(diǎn)電器設(shè)備允許溫升按照《高壓開關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)共用技術(shù)要求》低壓電器設(shè)備按照《低壓開關(guān)設(shè)備新標(biāo)準(zhǔn)》中技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計。

結(jié)語：國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開交通事業(yè)的進(jìn)步，供配電系統(tǒng)在鐵路交通中發(fā)揮重要的作用，與國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展有密切的聯(lián)系。為保證鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展，要不斷完善電力系統(tǒng)。箱式變電站相比傳統(tǒng)鐵路變電站有很大的優(yōu)勢。

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