箱式變電站在配電系統中的應用

徐 剛

電力系統是國民經濟的重要能源部門,電力建設對促進經濟建設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建設中不可缺少的電氣設備之一。

隨著市場經濟的發展,國家在城鄉電網建設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,所以供配電要向節地,節電,緊湊型小型化的方向發展。箱式變電站正是具有這些特點的最佳產品,因而在城鄉電網中得到了廣泛應用。其次隨著社會發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備之一。再次人們對供電質量尤其是供電可靠性的要求越來越高,而采用高壓環網或雙電源供電既安全又可靠,因此,箱變成為首選的配電設備。

一、箱式變電站的類型

箱變有多種分類方法。按產品結構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、戶外式箱變;按高壓主接線方式可分為終端接線、雙電源接線和環網接線式箱變;按箱體結構可分為整體、分體式箱變。

1.組合式變電站(歐式)。歐式箱變是將高壓開關設備,電力變壓器,低壓配電設備三個不同的隔室,通過電纜或母線來實現的電氣連接。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的定型產品。歐式箱變的優點是結構靈活,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,低壓配電設備則完全可以根據用戶要求量身定做,可以選用各種類型的低壓配電設備,低壓側主接線可以包括出線柜,任意路數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,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,構成一體式布置,用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質,同時預裝式箱變具有齊全的運行監視儀器儀表,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,使之既可用于戶外,又可用于戶內,適用于住宅小區,工礦企業及各種公共場所。缺點是結構局限性大大,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缺點,國內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特點加以融合,開發出一些派生類型。

二、箱式變電站的特點

1.技術先進可靠。箱變的10KV設備采用的是全封閉,全絕緣結構產品,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。設計時,只要設計人員根據箱式變的實際要求就可以選擇由廠家提供的箱變規格和型號,所有設備在工廠一次安裝,調試合格縮補了設計制造周期,現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,大大縮補了建設工期。

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

4.外形美觀,易與環境協調。箱體外殼采用鍍鋅鋼板或彩鋼板制造,外形設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,從而極易與周圍環境協調一致,特別適用于城市建設,具有點綴和美化環境的作用可充分利用街區,廣場及工廠角隅即可安裝投運。

5.使用靈活,轉移方便。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備,使用較靈活,在一個地方完成供電任務后就可以完整轉移到另外一個地方移做他用,同時它還可以做監時性的工作電源,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,雖然全部設備無油化運行且裝有遠方煙霧報警系統,但是箱體內仍然存在火災隱患,如:電纜,補償電容及鼠害等,一旦發生火災不利于通風,也不利于火災的撲救,因此應考慮設計自動滅火系統,但這樣會增加箱式變電站的制造成本。

2.散熱問題。散熱問題是現有箱式變電站普遍存在的主要問題之一,與之相關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,或者在設計時將當地的氣候條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,出現間隔的擴展裕度較小,如想在箱體中增加1～2個出現間隔是非常困難的,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,對內部電氣設備來說,本身就處在一個大的屏蔽體內,加之箱變內進出線處都裝有避雷器,雷電進入的幾率不大,在城網中可不做考慮,但在農網中卻是一個非常重要的問題,農網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,所處環境條件較惡劣,箱體的內外溫度、濕度差較大,在外界溫度急劇變化時,箱體內部容易產生凝露現象,從而引起帶電設備閃絡放電,安裝凝露控制器,隨時監控被測環境的溫度濕度的變化,當濕度達到一定程度,有產生凝露的可能時,控制器驅動加熱器工作,破壞產生凝露的條件,當凝露的條件消失后,加熱器自動斷開,控制器又恢復到監測狀態,

7.接地問題。箱式變電站內集成的設備較多,各種不同設備要求的接地形式不同,實際運行中較容易發生計算機的串口燒毀現象,經檢查,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定可靠接地與屏蔽。

箱式變電站自問世以來,發展極為迅速,在歐洲發達國家已占配電系統的70%,美國已占90%。隨著我國城市現代化建設的發展,城鄉配電網的不斷更新改造,展望未來,箱式變電站在我國廣大城市、農村、工礦企業、公共建筑設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、節能環保、高可靠性方向發展,并以其物美價廉的優點被越來越多的人們所使用,使我國的電網運行水平再上一個新的臺階。□

(編輯/李舶)