箱式變電站智能化應用研究

王瑞云

（陽泉煤業（集團）有限責任公司升華實業分公司供電中心， 山西 陽泉 045008）

引言

箱式變電站作為一種常用的配電設備，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量，因此，無論是在城市地區還是在農村地區都有了廣泛的運用。自箱式變電站從西方被引進中國以來，經過多年的演變和改進，已經逐漸符合我國的使用情況，下面就箱式變電站智能化運用的安全和管理方面進行分析。

1 箱式變電站的優點和發展情況

箱式變電站與傳統的變電站相比，有著獨特的優點。箱式變電站的結構緊湊，能夠自成獨立系統，且采用了組合模式，將環網和供電單元組合在同一個裝置之內，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成本，有利于使用和維護工作的進行。

現在信息技術在不斷的發展，包括了微電子技術、集成電路技術還有網絡控制技術的發展，這些技術都是箱式變電站智能化發展的重要基礎。箱式變電站智能化應用應該遵循的原則是安全可靠、低成本、高效率，這就擴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和維修

在不是有效的接地系統的線路中，能夠對于選線產生較大影響的就是運行變量和其他一些參數，不同的運行變量和參數可能會造成不同的誤差精度。因此，可以運用消弧線圈作為接地系統來消除這一問題，利用FTU捕捉零序電壓和電流可以精確的定位所發生故障點的具體位置，然后將此數據記錄并且上傳到計算機上，運行維修人員就能夠及時的發現并且進行隔離、維修工作，以防止電力安全事故的發生。這些功能是傳統的變電站所不具備的功能，也是箱式變電站智能化的體現之一[1]。

2.2 箱式變電站GPRS無線通信系統

無線通信在現在的各個領域運用都非常廣泛，因為具有覆蓋面廣、容易進行維修、收費制度明確等優點。另外GPRS作為一種通信工具而言，其信息傳輸的速度極快，可以滿足箱式變電站對于距離遙遠的要求，是箱式變電站系統很多通信問題的最好解決方案。

2.3 箱式變電站電能質量檢測和分析功能

箱式變電站作為一種電路配送設備，其目的是配電和送電，因此就必須要保證所送出的電能質量。而在電能檢測方面，最常用的三個參數就是三項不平衡率、諧波大小以及電壓的合格率等等，這些參數的檢測都可以利用箱式變電站的智能化設備來實現，除此之外，電壓的突然波動，和電壓不穩定，電壓過低等問題的發生，也可以利用箱式變電站的智能化設備來分析，從而提出最佳的解決方案。

3 一些常見的智能化設備應用分析

3.1 路燈專用箱式變電站的的智能化應用

在國家的市政建筑中，箱式變電站也有發揮空間，例如在路燈照明系統中就可以利用箱式變電站來實現完成。而自能化的特點一定要在自動方面體現出來，不僅僅在路燈開關電路上采用時間控制感應器，也能夠將光敏電阻融入進來，采用兩者相結合的方式更加準確的實現路燈定時定點的開關，不同的季節，不同的地點所需要開燈的時間也不同。智能化控制就可以免去人工調節而實現自動化管理，在節約資源，節省電力成本的同時，也是對路燈本身的一種保護措施，在一定程度上提高了路燈的使用壽命[2]。

3.2 風力發電箱式變電站的智能化應用

風力發電設備作為一種新型的發電設備，受到社會的廣泛關注，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備，要實現風力發電和國家電網之間的連接。會在工作送電過程中給電網帶來一些電力質量問題：例如諧波污染以及電壓波動等，這些問題如果不及時發現并且加以解決，會直接導致箱式變電站配送的電力質量下降，給人們的生活用電以及工業的生產用電帶來極大地困擾。因此，箱式變電站應該具有電力監控和檢查裝置，一旦發現送出的電力質量出現問題，能夠及時的檢測出來，并且做出無功補償的手段，保證送出的電力質量達到配電要求，電壓平穩、平衡。

4 箱式變電站結構與特點以及智能系統的應用

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，根據具體的型號進行組合，但是整體結構上都進行了自動模塊化處理。常用的智能化箱式變電站可以分為環網型、終端型以及電源型三種，而這種分類方式就是根據接入類型的電網不相同而進行劃分的。也可以根據內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的布局

我們常把低壓配電設備、高壓開關設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，將其他的設備，例如熔斷器以及開關設備放置在整個箱體內部，從而構成一個整體；另一方面，所謂的組合式布局指的就是將高壓開關設備、變壓器以及低壓配電設備三個部分進行分配，各占用一個空間，呈現“品”字形排列布置。這種布局的最大優點就是結構比較緊湊，當發生故障時，檢查起來比較簡單、方便，但是實際的接線過程就顯得比較麻煩。因此，在實際的選用布局過程中應該實際問題實際分析，然后做出符合實際情況的選擇[3]。

4.2 箱式變電站智能化系統的接線方式

在箱式變電站的高壓電一側，如果使用熔斷器和負荷跳閘開關作為主要保護手段，則可以選用終端接線的方式進行連接；如果采用的是兩個負荷開關和一個變壓器回路共同構成的環網供電單元，則應該采用的接線方式則為環網接線。在另一方面，高壓開關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品，例如真空負荷開關為主的終端接線方式具有安全性和可靠性較高，安裝簡單并且維修方便，成本低，因此得到了廣泛的應用。為了確保交流側電源一旦發生故障可以自動執行，應該將線路一側的負荷開關放在直流電源的自動操作上。在環網電路接線方式的工作系統中，為了加強工作系統的安全性，實現檢測系統的智能化，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為過載或者短路所引起的電路損壞，甚至發生電路爆炸造成局部的電力系統癱瘓，還會引起用電安全事故。為了防止上述事故的發生，一般會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單，就是短路原理。我們知道，當電源內部的線路發生短路事故的時候，會產生電弧放電的現象，電流也會隨之增大，根據歐姆定律，當電流過大的時候，產生的電熱量也會隨之增加，直接導致箱式變電站內部的溫度急劇上升。箱體外形金屬受熱后會發生屈服現象，也就是發生一定程度的形變，一旦箱體發生變形，則會帶動機械連桿迅速閉合，從而消滅故障電弧，防止短路事故進一步擴大，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。變壓器的結構一般都可以選用三相三柱或者是三相五柱結構，三相五柱式變壓器的優點就是不會因為負載結構不對稱而造成較大的電壓偏離，在一定的程度上保證了電壓負載的質量；在另一方面，三相五柱式變壓器的優點是具有強大的絕緣強度，能防止雷擊事故的發生。為了實現箱式變電站的安全監測的智能化管理，應該采用一些智能監控的儀表進行安全監測，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的真空壓力表。箱式變電站的特點就是變壓器安裝在封閉的箱體之內，雖然有小窗保持空氣流動，但是一旦遇到天氣悶熱的夏天，長時間的日照環境會使得室內空氣急劇升高，從而造成箱式變電站安全事故的發生，因此對于高溫度的情況，必須要安裝智能化系統使得箱式變電站的空氣循環流動，以至于能夠及時的調整箱子內部的溫度，防止其過高，讓箱式變電站智能化系統正常可靠的運行。一般情況之下，可以將開啟空氣循環系統的溫度設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，否則就不能達到箱式變電站散熱的目的。

5 結語

通過對箱式變電站的結構分析以及對于箱式變電站智能化系統的介紹可以看出，箱式變電站智能化系統的運用具有廣闊的前景，無論是在哪些設備上進行運用，都可以實現智能監控和自動化管理以及自動化調節，尤其是在保證電能質量方面，保證了廣大市民的正常用電，而智能故障檢測系統又保證了用電安全，不會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展是未來變電站發展的趨勢。