箱式變電站在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐 剛

電力系統(tǒng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要能源部門,電力建設(shè)對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,國(guó)家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造中要求高壓直接進(jìn)入負(fù)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(diǎn)的最佳產(chǎn)品,因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。其次隨著社會(huì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,負(fù)荷密度越來(lái)越高,城市用地越來(lái)越緊張,城市配電網(wǎng)逐步由架空向電纜化過(guò)渡,配電變壓器臺(tái)架越來(lái)越不適應(yīng)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(duì)供電質(zhì)量尤其是供電可靠性的要求越來(lái)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(yù)裝式變電站(美式箱變);按安裝場(chǎng)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(kāi)關(guān)設(shè)備,電力變壓器,低壓配電設(shè)備三個(gè)不同的隔室,通過(guò)電纜或母線來(lái)實(shí)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活,適應(yīng)性強(qiáng),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(wú)功補(bǔ)償。缺點(diǎn)是體積偏大。

2.預(yù)裝式變電站(美式)。美式箱變是將變壓器器身,高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān),后備保護(hù)熔斷器及高低壓連線置于一個(gè)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(duì)地的絕緣介質(zhì),同時(shí)預(yù)裝式箱變具有齊全的運(yùn)行監(jiān)視儀器儀表,如壓力計(jì),壓力釋放閥,油位計(jì),油溫表等。預(yù)裝式箱變的優(yōu)點(diǎn)是體積小。由于采用了全絕緣的高壓進(jìn)出線端子和電纜附件,使高壓間隔內(nèi)沒(méi)有任何裸露的帶電部分,具有安全可靠的運(yùn)行特點(diǎn):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(chǎng)所。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)局限性大大,往往無(wú)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(diǎn),國(guó)內(nèi)箱變制造廠家在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力下,逐漸將這兩大流派的技術(shù)特點(diǎn)加以融合,開(kāi)發(fā)出一些派生類型。

二、箱式變電站的特點(diǎn)

1.技術(shù)先進(jìn)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(wú)裸露帶電部分,安全性高。如:安瑞吉,ABB,施耐德等。

2.工廠預(yù)制化。設(shè)計(jì)時(shí),只要設(shè)計(jì)人員根據(jù)箱式變的實(shí)際要求就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號(hào),所有設(shè)備在工廠一次安裝,調(diào)試合格縮補(bǔ)了設(shè)計(jì)制造周期,現(xiàn)場(chǎng)安裝僅需箱體定位,整個(gè)箱變從安裝到投運(yùn)只需5～8天的時(shí)間,大大縮補(bǔ)了建設(shè)工期。

3.投資省,見(jiàn)效快。箱式變電站的發(fā)展建設(shè)由采用了先進(jìn)的設(shè)備及材料其體積或面積只達(dá)到常規(guī)變電站的1/10左右,土建工程中包括征地費(fèi)用就節(jié)省很多,從運(yùn)行角度分析在箱式變電站中,由于先進(jìn)的設(shè)備的選用特別是無(wú)油設(shè)備運(yùn)行,從根本上解決了常規(guī)變電站中的設(shè)備漏油問(wèn)題,變電站可實(shí)行狀態(tài)性檢修減少維護(hù)工作董,所以從整體經(jīng)濟(jì)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(jì)美觀在保證供電可靠性前提下,通過(guò)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(diǎn)綴和美化環(huán)境的作用可充分利用街區(qū),廣場(chǎng)及工廠角隅即可安裝投運(yùn)。

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(dòng)式變電站,具有可移動(dòng)性,由于它是整體組合電氣設(shè)備,使用較靈活,在一個(gè)地方完成供電任務(wù)后就可以完整轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)地方移做他用,同時(shí)它還可以做監(jiān)時(shí)性的工作電源,供大型建筑或道橋長(zhǎng)距離施工用電。

三、箱式變電站存在她問(wèn)題與對(duì)策及其前景展望

箱式變電站雖然有以上諸多優(yōu)點(diǎn),但它仍然存在不少問(wèn)題。

1.箱式變電站一般為全封閉無(wú)人值守運(yùn)行,雖然全部設(shè)備無(wú)油化運(yùn)行且裝有遠(yuǎn)方煙霧報(bào)警系統(tǒng),但是箱體內(nèi)仍然存在火災(zāi)隱患,如:電纜,補(bǔ)償電容及鼠害等,一旦發(fā)生火災(zāi)不利于通風(fēng),也不利于火災(zāi)的撲救,因此應(yīng)考慮設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火系統(tǒng),但這樣會(huì)增加箱式變電站的制造成本。

2.散熱問(wèn)題。散熱問(wèn)題是現(xiàn)有箱式變電站普遍存在的主要問(wèn)題之一,與之相關(guān)的問(wèn)題還有通風(fēng)防塵問(wèn)題,這三個(gè)問(wèn)題相互影響之約?？梢栽谙潴w外殼上鍍上一層特殊的反光材料,將太陽(yáng)光中的紅外波段反射掉,或者在設(shè)計(jì)時(shí)將當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件特點(diǎn)和箱變的散熱問(wèn)題考慮進(jìn)去,適當(dāng)增大變壓器的容量裕庫(kù)。

3.擴(kuò)容問(wèn)題。箱式變由于受體積及制造成本所限,出現(xiàn)間隔的擴(kuò)展裕度較小,如想在箱體中增加1～2個(gè)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(wèn)題。由于箱式變電站在制造時(shí)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(wèn)題。箱式變電站兩箱體一般為金屬框架,對(duì)內(nèi)部電氣設(shè)備來(lái)說(shuō),本身就處在一個(gè)大的屏蔽體內(nèi),加之箱變內(nèi)進(jìn)出線處都裝有避雷器,雷電進(jìn)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(gè)非常重要的問(wèn)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(méi)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(wèn)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(shí),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(shí)監(jiān)控被測(cè)環(huán)境的溫度濕度的變化,當(dāng)濕度達(dá)到一定程度,有產(chǎn)生凝露的可能時(shí),控制器驅(qū)動(dòng)加熱器工作,破壞產(chǎn)生凝露的條件,當(dāng)凝露的條件消失后,加熱器自動(dòng)斷開(kāi),控制器又恢復(fù)到監(jiān)測(cè)狀態(tài),

7.接地問(wèn)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(shí)際運(yùn)行中較容易發(fā)生計(jì)算機(jī)的串口燒毀現(xiàn)象,經(jīng)檢查,系由接地問(wèn)題造成。后臺(tái)計(jì)算機(jī)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(wèn)世以來(lái),發(fā)展極為迅速,在歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家已占配電系統(tǒng)的70%,美國(guó)已占90%。隨著我國(guó)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(lái),箱式變電站在我國(guó)廣大城市、農(nóng)村、工礦企業(yè)、公共建筑設(shè)施中會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。箱式變電站必將向智能化、小型化、免維護(hù)、節(jié)能環(huán)保、高可靠性方向發(fā)展,并以其物美價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的人們所使用,使我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行水平再上一個(gè)新的臺(tái)階?！?/p>

(編輯/李舶)