高压、低压预装箱式变电站技术与应用的探讨

高压、低压预装箱式变电站技术与应用的探讨

汤显能

广东中鹏电气有限公司 广东省 佛山市 528200

【摘 要】在城市电网改造工程项目中,预装箱式变电站施工技术被应用于环网型电力网络系统、小型变电所、厂矿及流动作业用变电所等重点场合,它具有易干深入负载中心、减小用电半径范围、提升末梢电压质量等优点,可以有效地改善城市电网的运行状况,为城市发展提供更多的可能性。论文通过几年的实践,深入探讨了高压/低压预装箱式变电站的一些关键技术难题。

【关键词】高压/低压预装式变电站;结构特点;技术性能;应用

一、引言

高温/低压预装箱式变电所,也称户外成套变电所,是一类将中压配电网末端变电站事先安装在厂房内,并经过严格的型式检验,由变压器、高温开关装置和控制系统、低压开关装置和控制系统、室内布线(光缆、线路等)、测量、补偿、避雷器等辅助设备组成的一类成套变电所,它们可以在一套共用壳体或一套壳体内实现安装,从而满足用户的需求。

二、箱式变电站的分类

1、将高压和低压设备装入各种金属箱体,并在高低压配电装置之间留出作业廊道,这些箱式变电站的容积较大,因此现在已经不再使用。

2、这种组合装置型的高低压配电系统不需要使用已有的成套电气设备,只是将高低压控制和保护电器装置垂直安装在箱内,构成一套完整的系统,由变压器、高压配电设施和低压配电设施三方面组成,以"目"字型或"品"字型的形式呈现。由于采用了免维护型产品设计,箱内无需安装走廊,具有体积小、免维护、防护性能优越等优点。

3、美式箱变,也被称之为经济型预装变,是一种简化的变压器系统构造,它不需要独立的外壳,而是将负载控制器、熔断器和变压器主体一起安装在变压油箱内,以实现高低压控制和保护的目的。这种箱变体积极小,仅为同容积欧式箱变容积的1/3左右,其构造紧密、散热性能优异,承载力量强大,但是它的布置方式与标准有较大出入。

三、箱式变电站的结构特点

箱式变电站的一般构造由3个大部分构成:高压开关装置、变压器和低压配电安装。从国内看,箱式变电站的布设有两类:组合式和一体式。组合式变电站将这三种部门结合在一起,形成"目"字型或"品"字型,而整体式变电站则以变压器设备系统为核心,熔断器和负荷开关等部件被安装在变压器设备系统箱体内,形成一个完整的系统。由于积极使用IEC标准,所以箱式变电站采取联合布局。在综合式箱变中,高压开关装置所在地的室被称之为高压室,变压器设备所在地的室被称之为变压器设备室,而低压配电安装所在地的室被称之为低温室,以满足不同电力需求。箱型站中的这三个室可以按照"目"字型或"品"字型进行布局,以满足不同的需求。为了保证变压器室的安全性和可靠性,我们采取了自动防盗门构造,并且具备完善的防窃电能力。此外,我们还使用了卷芯铁全密封变压器系统,以减少空载损失。最后,我们在变压器高压侧使用了进口全闭合可角方式肘型母线头。通过先进的自动空气开关技术,低压室可以实现短路分断,并且可以根据用户的需求配备测量和计量设备,以及自动电容补偿装置。采用先进的防腐技术和静电喷塑工艺,外壳可以在各种恶劣的环境中使用。

四、箱式变电站的保护方式

欧式箱变的保护工作方法是负载控制器和限流熔断器的结合,而高压熔断器则是预装式变电站中配电变压器的重要保护装置。为了确保安全,我国的标准规定,在不影响产品动态和热稳定性的情况下,使用限流装置(例如熔断器)保护工作的回路不应该经过内部故障测试。美式箱变常常使用负载控制器和限流熔断器的结合方法,但它们之间并不存在连锁关联。负载控制器只负责控制载荷电压,而限流熔断器则负责开断低压电侧的超载电压和故障电压,这些电压往往较小,但可以提供更多的保障。相比之下,后备熔断器则用于开断箱变自身的大容量短路运行电压,但其动作概率较小。美式箱变的容积较小,一些甚至没有设定负荷开关,而是通过插拔电缆头来控制负荷电流,这样操作安全性能就会受到影响。为了符合我国国家标准,往往也会使用负荷开关和限流熔断器构成的组合电器,它们的特性与欧式箱变相似。

五、箱变的适用性

随着一些大城市的迅速发展,中压电网的线路故障明显减小,线缆网络也得到了扩展,这造成了该线对地电容器的增加,单相故障时电容电流也会明显加大,从而使得继电保护系统容易出现误动作。为了进一步提高可靠性,并减少单相电路事故时的暂时过电压,有些电业单位开始计划采用中性点小电阻接地位置来取代传统的非直接接地方法。中式箱变具备两个特征:一是将压力熔断器串联到变压器电流中,构成压力相臂,以此为基础构建高压绕组,其中高压绕组的连接组数量分别为vn。变压器的旁路铁芯柱具备供零序磁通流动的特性,其总直径与铁轭或高、低温绕组环绕的工作铁芯相等。当高压熔断器熔断时,由于低压侧接有负荷,会产生反磁势,使得阴止健全相合成的磁通无法从故障铁心柱中返回,只有从边柱返回,从而导致低压绕组的感应电压极低,几乎为零。由于安装"一相互不相扰"和"一相互不相扰",中式箱变可以有效地保护电网中的中性点,无论是高温绕组还是低压绕组,只要它们都能从开关电源获取额定电压,并且磁通可以经过旁路自成回路,从而达到"一相互不相扰"的最佳保护效果。美式箱变一般采取压力控制器和限流熔断器的组成形式,但它们之间并不存在互锁关联。负载控制器只负责控制负荷电压,而限流熔断器则负责开断低压侧的过载电流和事故电压,这些电压一般较小,但可以提供更多的保护。相比之下,后备熔断器则用于开断箱变自身的大容量短路电流,但其操作概率较小。美式箱变容量较小,有些甚至没有设置负荷开关,而是通过插拔电缆头来控制负荷电流的开合,这样的操作方式安全性较低。随着IEC规范的普及,目前国标也使用了负荷开关电源和限流熔断器构成的复合家用电器,这种复合家用电器具有与欧式箱变相似的特性,可以满足不同的应用需求。

六、箱式变电站需改进的问题

近年来,箱式变电站因其灵活多样的形式、快捷的运送、安装简单、施工周期短、运行费用低等优势,受到各地用电业主的欢迎,成为当前城市电网建设的重点。然而,由于它是一种新兴的设备,尽管它已经被众多电力建设单位所接受,但仍存有某些不足之处,其中最突出的是防火问题。箱式变电站通常采用全密闭无人值守操作,但是由于电缆、控制电缆等设备的存在,一旦发生火灾,将会严重影响通风和灭火效果,所以应该充分考虑设计自行灭火系统,以减少箱式变电站的建造成本费用。箱式变电站的扩容困难受到容积和建造效率的限制,出线间距的扩大余地有限,因此,要想在原有箱体中增设1~2个出线间距是不可能实现的,必须进一步扩大箱体尺寸。箱式变电站的检修空间有限,这是由于建造成本费用和箱体容积的限制所导致的。这不利于干设备的大修,尤其是在事故抢修时。这是箱式变电站的一个天然缺陷,无法克服。

结语

箱式变电站已经在我国得到了广泛的应用,它是我国电网未来发展的重要方向。在建设变电所时,我们应该坚持简单、务实、科学合理的设计原则,以保障我国电网的可靠性、经济效益和可靠性工作。预装式变电站具备成套性强、选择灵活多样的特点,它不需要建造房屋,节约占地面积,安全可靠,中压能够渗透到负荷中心,减小网损,并且便于与环境协调。这种末端变电站具备显著的社会效益,既具备专业性又具备经济效益。

参考文献:

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[2]陈振生.高低压预装式变电站智能化技术[J].江苏电器.2007(10)

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[4]丘浪文.浅谈箱式变电站的现状与发展[J].电工文摘.2011(12)