王佩霞
摘要:箱式變電所具有供電質(zhì)量好、減少損耗、投資較少、施工時(shí)期短、占地面積小、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行安全可靠、選址靈活等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于港口碼頭、居民樓房、城市廣場(chǎng)、建筑工地等地區(qū)。文章介紹了箱式變電所的結(jié)構(gòu)以及電氣主接線,通過分析箱式變電設(shè)備的選擇方法,探究了箱式變電所在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用與改進(jìn)。
關(guān)鍵詞:箱式變電所;配電系統(tǒng);供電質(zhì)量;電力系統(tǒng);電氣主接線 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號(hào):TM63 文章編號(hào):1009-2374(2016)30-0028-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.014
1 箱式變電所
箱式變電所是一種把高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置按照合理的接線方案排成一體的工廠預(yù)測(cè)戶外、戶內(nèi)、緊湊式配電設(shè)備,它的另一種叫法是預(yù)裝式變電所,分為拼裝式、一體式和組合式三種布置形式。箱式變電所將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起,采用全封閉式運(yùn)行的模式,是新崛起的變電站,很適用于城鄉(xiāng)建設(shè)與改造,被廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)之中,如礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電站的配電系統(tǒng)中就使用了箱式變電所,如圖1所示:
2 箱式變電所在城區(qū)配電系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
箱式變電所與土建變電站之間存在很大的不同之處,主要有如下兩個(gè)方面:(1)箱式變電所在被使用之前需要經(jīng)過規(guī)定的形式試驗(yàn)考核;(2)箱式變電所是在制造廠完成設(shè)計(jì)、制造并安裝,并完成內(nèi)部電氣接線,這樣大大地減少了工作量,工作人員可以節(jié)約大量時(shí)間從事其他的工作,提高工作效率,然后經(jīng)過出廠試驗(yàn)的驗(yàn)證,保證了箱式變電所的質(zhì)量。
箱式變電所的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在它的配套系統(tǒng)完善,體積小,占地面積少,送電速度迅速,適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng),安裝工程簡(jiǎn)單方便,降低對(duì)工作人員的要求,它可以長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行,耗費(fèi)資金少,并且見效較快。在繁華市區(qū)安裝箱式變電所,它的占用面積沒有配電房的一半,甚至只有配電房的十分之一,工作人員可以減少勞動(dòng)力的耗費(fèi)。具體表現(xiàn)在以下五個(gè)方面:(1)對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。既可以用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng),又適用于終端供電和雙線供電方式,而且三種供電方式之間互換性很好,適用于電網(wǎng)的發(fā)展,對(duì)社會(huì)的發(fā)展也極其有利;(2)嚴(yán)格隔離箱體內(nèi)部各室間,它的內(nèi)部采用金屬鋼板分隔為高壓開關(guān)室、低壓開關(guān)室和變壓器室;(3)箱式變電所具有防潮、易成形、隔熱效果好、防凍、防裂、防燃等優(yōu)點(diǎn),它的外部材料是由非金屬玻纖增強(qiáng)特種水泥制成,具有美觀的外形,并與附近的建筑形成一體;(4)高壓室的設(shè)計(jì)完善緊湊,可以防止操作失誤,性能安全,操作簡(jiǎn)單,檢測(cè)方便;(5)供電迅速穩(wěn)定,常規(guī)變電站可以開始供電需要六個(gè)月以上的時(shí)間,而箱式變電所只需要預(yù)先做好基礎(chǔ),安裝好就可以正常供電。
3 箱式變電所的缺點(diǎn)
3.1 存在火災(zāi)隱患
箱式變電所是密封性的自動(dòng)運(yùn)行,箱體存在火災(zāi)隱患,無人值守,監(jiān)測(cè)人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,如果發(fā)生火災(zāi),通風(fēng)性差,不利于撲救火災(zāi)。
3.2 擴(kuò)展程度小
因?yàn)橄涫阶冸娝捏w積較小,出線間隔的擴(kuò)展程度小,假如需要再增加出線間隔難度較大,需要增加箱體才可以做到。
3.3 檢修難度大
箱式變電所由于考慮到制作成本以及箱變體積,在設(shè)計(jì)箱變時(shí)縮小了箱式變電所的檢修空間,因此工作人員在進(jìn)行設(shè)備檢修或者事故搶修時(shí),增加了檢修難度。
4 箱式變電所電氣設(shè)備的選擇
4.1 選擇合適的變壓器
在應(yīng)用箱式變電所的過程中,選擇合適的變壓器是最重要的一步,通常情況下箱式變電所應(yīng)用的變電器是降壓變壓器,可以把10kV降到220V或者370V。不過對(duì)變壓器的容量的要求并不嚴(yán)格,容量范圍在50~1600kVA即可。我國(guó)大部分城區(qū)配電系統(tǒng)對(duì)變壓器的容量范圍的要求在80~630kVA之間。變壓器的密封性要好,S11變壓器的密封性與其他變壓器相比,它的密封性比較好,工作人員會(huì)選擇這種變壓器,也可以選擇其他的變壓器,但要注意它的密封性,在運(yùn)行的過程中噪音不能過大,質(zhì)量好不需要經(jīng)常進(jìn)行維修,總之,整體性價(jià)比要高。當(dāng)選擇兩臺(tái)進(jìn)行箱式配電時(shí),即使一臺(tái)配變發(fā)生故障需要維修時(shí),而另一臺(tái)配變?nèi)钥梢员WC對(duì)用戶正常供電。
在電力系統(tǒng)中提供電能的發(fā)電機(jī)是需要按要求設(shè)計(jì)額定電壓和額定電流的,電流和電壓在發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行過程中不可以超過規(guī)定值,否則會(huì)損壞發(fā)電機(jī)或者縮短其使用壽命。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)是通過額定電流與額定電壓之積定額的,即當(dāng)其接入負(fù)載為電阻時(shí),理論上發(fā)電機(jī)得到完全的利用,因?yàn)镻=U*I*cosΦ中的cosΦ=1,但是當(dāng)負(fù)載為干性或容性時(shí),cosΦ<1,發(fā)電機(jī)就沒有得到充分利用。必須提高其功率因數(shù),才能最大程度利用發(fā)電機(jī)的容量。電力系統(tǒng)中的輸電部分輸電線上的損耗:Pl=RI*I,負(fù)載吸收的平均功率:P.=V*I*cosΦ,因?yàn)镮=P./V/cosΦ,所以Pl=R*P./V/cosΦ(V是負(fù)載端電壓的有效值)。從上式可以看出,在V和P都不變的情況下,提高功率因數(shù)cosΦ會(huì)降低輸電線上的功率損耗。
4.2 幾種配變經(jīng)濟(jì)分析比較
選擇美式箱變后,箱式變電所配變的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)整個(gè)低壓電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和供電可靠性都有舉足輕重的影響。S9系列變壓器和SH非晶態(tài)系列變壓器在S7系列變壓器被國(guó)家明令淘汰后是當(dāng)前國(guó)產(chǎn)最新的節(jié)能變壓器,S9變壓器與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6451-1995的規(guī)定值相比,總損耗下降了15%~25%,而國(guó)產(chǎn)SH非晶態(tài)合金變壓器的空載損耗與現(xiàn)行國(guó)家國(guó)標(biāo)GB/T 10228-1997規(guī)定數(shù)值相比降低了3/4,僅為S9同容量變壓器的20%。由于居民用電較少,所以輕載運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),年空載損耗占變壓器總損耗比重較大,SH型非晶態(tài)合金變壓器與居民的用電特點(diǎn)相符合,節(jié)能效果顯著。
綜合上述分析,SH型非晶態(tài)合金變壓器比S9型變壓器節(jié)能效果更好,盡管SH型變壓器前期投資較大,但是因?yàn)楣?jié)能效果好,所以可以在3~6年內(nèi)回收投資差額,在11~12年即可收回變壓器成本費(fèi),因此SH型非晶態(tài)合金變壓器為最優(yōu)選擇。
5 箱式變電所的生活應(yīng)用
5.1 箱式變電所的使用環(huán)境
箱式變電所的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),它正常運(yùn)行的環(huán)境滿足以下要求即可:海拔高度不超過1000m;空氣相對(duì)濕度不超過90%;戶外風(fēng)速不超過35/s;沒有火災(zāi)或化學(xué)腐蝕的現(xiàn)狀。
5.2 箱式變電所安裝地點(diǎn)的確定
為了不影響周邊建筑和街道的美觀,箱式變電所應(yīng)該安裝在樓房中間的地面上比較好,同時(shí)為了防止積雨水,箱式變電所需要高出地面0.3m左右。
6 供電系統(tǒng)運(yùn)行需要注意的問題以及改造方案
6.1 供電系統(tǒng)運(yùn)行需要注意的問題
國(guó)外已普遍使用箱式變電所,我國(guó)也在逐步使用它。我國(guó)的人口數(shù)量龐大,所以我國(guó)的箱變市場(chǎng)廣闊,但應(yīng)用箱式變電所需要解決好以下問題:在普通地區(qū)可以采用價(jià)格比較便宜的空氣絕緣箱式站,但是對(duì)于氣候條件和地理?xiàng)l件特殊的地方并且有特殊安全可靠的場(chǎng)所則要采用SF6絕緣開關(guān)設(shè)備。必須解決好環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的封閉式電纜插接件問題,著重注意高壓室和低壓室的凝露問題,防止閃絡(luò)放電;要防止變壓器室因?yàn)榘l(fā)熱而影響變壓器出力;考慮在殼體上安裝故障電弧限制器、防爆膜盒、電力開關(guān)系統(tǒng)和電子智能保護(hù)系統(tǒng),以便防止因內(nèi)部故障而引發(fā)殼體爆炸;對(duì)于SF6絕緣開關(guān)設(shè)備還要逐步加裝“氣體監(jiān)測(cè)裝置”。注意選擇使用整體性能好并且安全度高的元件,比如高壓開關(guān)、變壓器和低壓開關(guān)這些元件,必須選擇質(zhì)量和性能都好的產(chǎn)品,這樣的智能箱變可靠性才會(huì)提高。
6.2 供電系統(tǒng)運(yùn)行改造方案
6.2.1 部分采用箱變的地區(qū)交通不太方便或者建設(shè)箱式變電所的空間較小,因此在設(shè)計(jì)箱變時(shí)不能忽視運(yùn)輸條件。假如常規(guī)產(chǎn)品不符合運(yùn)輸要求時(shí),可以設(shè)計(jì)新箱變模式,比如可以采用拼裝式(組合式)箱變模式。
6.2.2 配裝煙霧報(bào)警系統(tǒng),把報(bào)警信號(hào)上傳到調(diào)度所,實(shí)行二十四小時(shí)監(jiān)控,加強(qiáng)對(duì)低壓斷路器的智能化研究,使其實(shí)現(xiàn)觸頭溫度監(jiān)測(cè)、觸頭損壞自動(dòng)報(bào)警和狀態(tài)檢修。
6.2.3 采用視頻監(jiān)控系統(tǒng),通過對(duì)箱式變電所的情況進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)箱式變電所更加直觀的了解和監(jiān)控,可以及時(shí)檢修變電站的故障,減少損失。
6.2.4 把大的主設(shè)備元器件設(shè)計(jì)成抽出式,有利于設(shè)備的維修,依據(jù)國(guó)家的箱變?cè)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),通道的寬度要大于800mm,對(duì)于低壓箱變或者小型箱變可以將它設(shè)計(jì)成箱外檢修箱內(nèi)操作的模式。
6.2.5 在設(shè)計(jì)箱式變電所時(shí),應(yīng)該充分考慮用戶二期設(shè)備施工的方便性,在箱式變電所內(nèi)預(yù)留二期裝備位置。
6.2.6 可以采用“回水沿”和對(duì)接蓋板的相互重疊原理的結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì),在箱體頂部對(duì)接處和測(cè)立柱對(duì)接處分別采用不同的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行鎖接,在此部分需要進(jìn)行防銹處理,以此保證對(duì)接處的防水要求,同時(shí)可以在箱體頂部對(duì)接蓋板處和箱體對(duì)接立柱處采用“神馬”專用密封條進(jìn)行鑲邊、壓接后進(jìn)行鎖接。
7 結(jié)語
雖然箱式變電所行業(yè)在我國(guó)產(chǎn)生的時(shí)間較久,但是箱式變電所行業(yè)的發(fā)展仍然不樂觀,箱變的利用率很低,與發(fā)達(dá)國(guó)家的70%~91%相比相差甚遠(yuǎn),箱變的應(yīng)用率不足配變的6%,對(duì)此我國(guó)箱變行業(yè)應(yīng)該注重技術(shù)的研究和創(chuàng)新,提高箱變的利用率,節(jié)約能源。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快,城鄉(xiāng)用地逐漸變得緊張,能源短缺,電的負(fù)荷密度越來越大,電網(wǎng)也由架空變?yōu)殡娎|,舊的配電變壓器已經(jīng)不能很好地滿足人們生活的需求,因此配電系統(tǒng)應(yīng)采用小型化和環(huán)保型箱變,既滿足了供電需求,又可以節(jié)約能源,美化環(huán)境。
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