箱式變電站在配電系統(tǒng)中的應用

徐 剛

電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門,電力建設(shè)對促進經(jīng)濟建設(shè)和提高人民生活水平有著十分重要的作用。而箱式變電站是電力工業(yè)建設(shè)中不可缺少的電氣設(shè)備之一。

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展,國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造中要求高壓直接進入負荷中心,形成高壓受電一變壓器降壓一低壓配電的供電格局,所以供配電要向節(jié)地,節(jié)電,緊湊型小型化的方向發(fā)展。箱式變電站正是具有這些特點的最佳產(chǎn)品,因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到了廣泛應用。其次隨著社會發(fā)展和城市化進程的加快,負荷密度越來越高,城市用地越來越緊張,城市配電網(wǎng)逐步由架空向電纜化過渡,配電變壓器臺架越來越不適應人們的要求。因此,箱式變電站成為主要的配電設(shè)備之一。再次人們對供電質(zhì)量尤其是供電可靠性的要求越來越高,而采用高壓環(huán)網(wǎng)或雙電源供電既安全又可靠,因此,箱變成為首選的配電設(shè)備。

一、箱式變電站的類型

箱變有多種分類方法。按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可分為組合式變電站(歐式箱變),預裝式變電站(美式箱變);按安裝場所可分為戶內(nèi)、戶外式箱變;按高壓主接線方式可分為終端接線、雙電源接線和環(huán)網(wǎng)接線式箱變;按箱體結(jié)構(gòu)可分為整體、分體式箱變。

1.組合式變電站(歐式)。歐式箱變是將高壓開關(guān)設(shè)備,電力變壓器,低壓配電設(shè)備三個不同的隔室,通過電纜或母線來實現(xiàn)的電氣連接。排列成“目”字型或“品”字型,所用的高低壓配電裝置及變壓器均為常規(guī)的定型產(chǎn)品。歐式箱變的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)靈活,適應性強,高壓主接線方案靈活,變壓器可以采用S9,S10等油浸變壓器或SCB9等干式變壓器,低壓配電設(shè)備則完全可以根據(jù)用戶要求量身定做,可以選用各種類型的低壓配電設(shè)備,低壓側(cè)主接線可以包括出線柜,任意路數(shù)的出線柜以及無功補償。缺點是體積偏大。

2.預裝式變電站(美式)。美式箱變是將變壓器器身,高壓負荷開關(guān),后備保護熔斷器及高低壓連線置于一個共同的封閉的油箱內(nèi),構(gòu)成一體式布置,用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質(zhì),同時預裝式箱變具有齊全的運行監(jiān)視儀器儀表,如壓力計,壓力釋放閥,油位計,油溫表等。預裝式箱變的優(yōu)點是體積小。由于采用了全絕緣的高壓進出線端子和電纜附件,使高壓間隔內(nèi)沒有任何裸露的帶電部分,具有安全可靠的運行特點:由于變壓器油箱即是美式箱變外殼的一部分,因此散熱條件好,由于采用難燃油作為絕緣介質(zhì),使之既可用于戶外,又可用于戶內(nèi),適用于住宅小區(qū),工礦企業(yè)及各種公共場所。缺點是結(jié)構(gòu)局限性大大,往往無法滿足用戶各種各樣的需求。

由于這兩大流派各有優(yōu)缺點,國內(nèi)箱變制造廠家在市場競爭的壓力下,逐漸將這兩大流派的技術(shù)特點加以融合,開發(fā)出一些派生類型。

二、箱式變電站的特點

1.技術(shù)先進可靠。箱變的10KV設(shè)備采用的是全封閉,全絕緣結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,無裸露帶電部分,安全性高。如:安瑞吉,ABB,施耐德等。

2.工廠預制化。設(shè)計時,只要設(shè)計人員根據(jù)箱式變的實際要求就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號,所有設(shè)備在工廠一次安裝,調(diào)試合格縮補了設(shè)計制造周期,現(xiàn)場安裝僅需箱體定位,整個箱變從安裝到投運只需5～8天的時間,大大縮補了建設(shè)工期。

3.投資省,見效快。箱式變電站的發(fā)展建設(shè)由采用了先進的設(shè)備及材料其體積或面積只達到常規(guī)變電站的1/10左右,土建工程中包括征地費用就節(jié)省很多,從運行角度分析在箱式變電站中,由于先進的設(shè)備的選用特別是無油設(shè)備運行,從根本上解決了常規(guī)變電站中的設(shè)備漏油問題,變電站可實行狀態(tài)性檢修減少維護工作董,所以從整體經(jīng)濟效益上看是十分可觀的。

4.外形美觀,易與環(huán)境協(xié)調(diào)。箱體外殼采用鍍鋅鋼板或彩鋼板制造,外形設(shè)計美觀在保證供電可靠性前提下,通過選擇箱式變的外殼顏色,從而極易與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致,特別適用于城市建設(shè),具有點綴和美化環(huán)境的作用可充分利用街區(qū),廣場及工廠角隅即可安裝投運。

5.使用靈活,轉(zhuǎn)移方便。既可作為固定式變電站,也可做移動式變電站,具有可移動性,由于它是整體組合電氣設(shè)備,使用較靈活,在一個地方完成供電任務后就可以完整轉(zhuǎn)移到另外一個地方移做他用,同時它還可以做監(jiān)時性的工作電源,供大型建筑或道橋長距離施工用電。

三、箱式變電站存在她問題與對策及其前景展望

箱式變電站雖然有以上諸多優(yōu)點,但它仍然存在不少問題。

1.箱式變電站一般為全封閉無人值守運行,雖然全部設(shè)備無油化運行且裝有遠方煙霧報警系統(tǒng),但是箱體內(nèi)仍然存在火災隱患,如:電纜,補償電容及鼠害等,一旦發(fā)生火災不利于通風,也不利于火災的撲救,因此應考慮設(shè)計自動滅火系統(tǒng),但這樣會增加箱式變電站的制造成本。

2.散熱問題。散熱問題是現(xiàn)有箱式變電站普遍存在的主要問題之一,與之相關(guān)的問題還有通風防塵問題,這三個問題相互影響之約。可以在箱體外殼上鍍上一層特殊的反光材料,將太陽光中的紅外波段反射掉,或者在設(shè)計時將當?shù)氐臍夂驐l件特點和箱變的散熱問題考慮進去,適當增大變壓器的容量裕庫。

3.擴容問題。箱式變由于受體積及制造成本所限,出現(xiàn)間隔的擴展裕度較小,如想在箱體中增加1～2個出現(xiàn)間隔是非常困難的,只有再增加箱體才能做到。

4.檢修問題。由于箱式變電站在制造時考慮制造成本及箱體體積所限,使箱變的檢修空間較小,不利于設(shè)備檢修,特別是事故搶修,這也是箱式變電站的先天不足。

5.防雷問題。箱式變電站兩箱體一般為金屬框架,對內(nèi)部電氣設(shè)備來說,本身就處在一個大的屏蔽體內(nèi),加之箱變內(nèi)進出線處都裝有避雷器,雷電進入的幾率不大,在城網(wǎng)中可不做考慮,但在農(nóng)網(wǎng)中卻是一個非常重要的問題,農(nóng)網(wǎng)中箱式變安裝的位置一般位于空曠的野外,周圍沒有高大的建筑物,發(fā)生雷擊事故的概率就非常大。

6.凝露問題。箱式變電站一般安裝于室外,所處環(huán)境條件較惡劣,箱體的內(nèi)外溫度、濕度差較大,在外界溫度急劇變化時,箱體內(nèi)部容易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象,從而引起帶電設(shè)備閃絡(luò)放電,安裝凝露控制器,隨時監(jiān)控被測環(huán)境的溫度濕度的變化,當濕度達到一定程度,有產(chǎn)生凝露的可能時,控制器驅(qū)動加熱器工作,破壞產(chǎn)生凝露的條件,當凝露的條件消失后,加熱器自動斷開,控制器又恢復到監(jiān)測狀態(tài),

7.接地問題。箱式變電站內(nèi)集成的設(shè)備較多,各種不同設(shè)備要求的接地形式不同,實際運行中較容易發(fā)生計算機的串口燒毀現(xiàn)象,經(jīng)檢查,系由接地問題造成。后臺計算機的外殼和通訊電纜一定要按照規(guī)定可靠接地與屏蔽。

箱式變電站自問世以來,發(fā)展極為迅速,在歐洲發(fā)達國家已占配電系統(tǒng)的70%,美國已占90%。隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的不斷更新改造,展望未來,箱式變電站在我國廣大城市、農(nóng)村、工礦企業(yè)、公共建筑設(shè)施中會得到廣泛的應用。箱式變電站必將向智能化、小型化、免維護、節(jié)能環(huán)保、高可靠性方向發(fā)展,并以其物美價廉的優(yōu)點被越來越多的人們所使用,使我國的電網(wǎng)運行水平再上一個新的臺階。□

(編輯/李舶)