移动式箱式变电站

简称: 移动箱变|

移动式箱式变电站产品为全密封、全绝缘结构,人身安全得到可靠保证,体积小,结构紧凑(该产品占地仅为同容量欧式箱变的1/3),安装方便灵活,既可用于环网,又可用于终端,转换方便,大大提高供电可靠性。

原理

移动式箱式变电站(简称箱变)是一种把高压开关设备配电变压器,低压开关设备,电能计量设备和无功补偿装置等按一定的接线方案组合在一个或几个箱体内的紧凑型成套配电装置。它适用于额定电压10/0.4KV三相交流系统中,作为线路和分配电能之用。

与同容量的欧式箱变相比较,美式箱变的结构更为合理。由于欧式箱变是将变压器及普通的高压电器设备装于同一个金属外壳箱体中,变压器室温很高,引起散热困难,影响出力;另一方面在箱体中采用普通的高压负荷开关和熔断器、低压开关柜,所以欧式箱变体积较大。美式箱变与欧式箱变结构上不一样。从布置上看,其低压室、变压器室、高压室不是目字型布置,而是品字型布置。从结构上看,这种箱式变分为前、后两部分前面为高、低压操作间隔,操作间隔内包括高低压接线端子,负荷开关操作柄,无载调压分节开关,插入式熔断器,油位计等;后部为注油箱及散热片,将变压器绕组、铁芯、高压负荷开关和熔断器放入变压器油箱中。

避雷器也采用油浸式金属氧化物避雷器。变压器取消油枕,采取油加气隙体积恒定原则设计密封式油箱,油箱及散热器暴露在空气中,没有散热困难。低压断路器采用塑壳断路器作为主断路器及出线断路器。由于结构简化,这种箱式变电站的占地面积和体积大大减小,由于其体积很小再加上只是一侧开门,其所需占地面积仅是欧式箱变的1/4,体积仅为同容量欧式箱变的1/5-1/3。美式箱变高压侧采用熔断器保护,低压侧采用塑壳自动空气断路器保护,与中国10kV配变保护方式相同。高压熔断器保护变压器内部故障,自动空气断路器保护低压侧线路的过电流、短路、欠电压故障。美式箱变存在的缺点。由于负荷开关浸在油里,油被电弧碳化、分解,产生乙炔等有害气体,使得性能下降,曾发生事故。看不到明显断开点,检修不方便。因为美国低压保护及计量方式与中国不同,美式箱变本身不带低压保护和计量。为满足国内用户的需要,国产箱变在低压侧加装低压配电柜。由于箱式变长期处于太阳的直晒下,影响塑壳断路器的散热,使得断路器不能正常开断负载及短路电流,易引发高压侧故障。

结构

国产箱变一般采用各单元相互独立的结构,分别设有变压器室、高压开关室、低压开关室,通过导线连成一个完整的供电系统。

变压器室一般放在后部。为了方便用户维修、更换和增容的需要,变压器可以很容易的从箱体内拉出来或从上部吊出来。由于变压器放在外壳内,其有利的因素是可以防止阳光直接照射变压器而产生的温升,同时也可以有效地防止外力碰撞、冲击及发生触摸感电事故;其不利因素是对变压器的散热提出了较高的要求。

高压开关室内安装有独立封闭的高压开关柜,柜内一般安装有产气式、压气式或真空式负荷开关—熔断器组合电器,其上安装的高压熔断器可以保证任一相熔断器熔断都可以使其主开关分闸,以避免缺相运行。此外还装有接地开关,其与主开关相互连锁,即只有分开主开关后,才可合上接地开关,而合上接地开关后,主开关不能关合,以此来保证维护时的安全。在柜内还装有高压避雷器,整个开关的操作十分方便,只须使用专用配套手柄,就可实现全部开关的关合分断。同时还可以通过透明窗口观察到主开关的分合状态。

低压开关柜

一般低压开关柜内都装有总开关和各配电分支开关、低压避霄器、电压和总电流、分支电流的仪表显示,同时,为了更好的保护变压器运行安全,往往采取对变压器上层油温进行监视的措施。当油温达到危险温度时,其可以自动停止低压侧工作(断开低压侧负荷),当然其动作值可以根据要求自行设定。

外壳及防护

国产箱变的各开关柜分别制成独立柜体,安装到外壳内,可以很方便的更换和维护,同时也提高了防护能力和安全性。其钢板外壳均采用特殊工艺进行防腐处理,使其防护能力可以达到20年以上。同时,上盖采用了双层结构以减少阳光的热辐射,其外观可以按照用户要求配上各种与使用环境相协调的颜色,以达到与自然环境相适应相点缀的效果。

其它方面

美式箱变和国产箱变均可以增加计量补偿等方面的功能,只不过是体积稍有增大而已。此外,国产箱变也可以采取肘式电缆头进行进线电缆插接。顺便指出,国产箱变的变压器一般均采用S9全密封低损耗变压器,而国外有的产品已经采用非晶合金做变压器铁芯,以求得降低损耗。在国内非晶合金变压器已经有小批量生产,换句话说,就是一次性投资较大,但其带来的经济效益还是相当可观的。

国产卧式箱变更准确的讲,应称为欧美一体化箱变,更为贴切。卧式箱变的外观形同欧式箱变,但体积却大大小于欧式箱变,略大于美式箱变。这是因为卧式箱变的变压器、负荷开关及低压出线方式基本与美式箱变相同、但它有独立的变压器室。由于高、低压出线均在侧壁,所以变压器室不需考虑防护栏等设施。因卧式箱变体积小、紧凑的结构特点,使一些设计者对其顶盖设计也大大简化(不加隔热层等),仅保留了自然通风散热冷却运方式。使置于箱变体内的变压器的散热水平大大降低。其散热成为值得探讨的问题。

特点

箱式变电站主要由多回路高压开关系统、铠装母线、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成,安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内,机电一体化,全封闭运行,主要有以下特点:

技术先进安全可靠

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺,外壳一般采用镀铝锌钢板,框架采用标准集装箱材料及制作工艺,有良好的防腐性能,保证20年不锈蚀,内封板采用铝合金扣板,夹层采用防火保温材料,箱体内安装空调及除湿装置,设备运行不受自然气候环境及外界污染影响,可保证在-40℃~+40℃的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜(如:xgn型)、干式变压器、干式互感器、真空断路器,弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备,产品无裸露带电部分,为全封闭、全绝缘结构,完全能达到零触电事故,全站可实现无油化运行,安全性高,二次采用微机综合自动化系统,可实现无人值守。

自动化程度高

全站智能化设计,保护系统采用变电站微机综合自动化装置,分散安装,可实现"四遥",即遥测、遥信、遥控、遥调,每个单元均具有独立运行功能,继电保护功能齐全,可对运行参数进行远方设置,对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警,满足无人值班的要求;根据需要还可实现图像远程监控。

工厂预制化

设计时,只要设计人员根据变电站的实际要求,作出一次主接线图和箱外设备的设计,就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号,所有设备在工厂一次安装、调试合格,真正实现变电站建设工厂化,缩短了设计制造周期;现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作,整个变电站从安装到投运大约只需5~8天的时间,大大缩短了建设工期。

组合方式灵活

箱式变电站由于结构比较紧凑,每个箱均构成一个独立系统,这就使得组合方式灵活多变,一方面,我们可以全部采用箱式,也就是说,35kv及10kv设备全部箱内安装,组成全箱式变电站;也可以仅用10kv开关箱,35kv设备室外安装,10kv设备及控保系统箱内安装,对于这种组合方式,特别适用于农网改造中的旧站改造,即原有35kv设备不动,仅安装一个10kv开关箱即可达到无人值守的要求。总之,箱式变电站没有固定的组合模式,使用单位可根据实际情况自由组合一些模式,以满足安全运行的需要。

投资省见效快

箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%~50%,以35kv单主变4000kva规模变电所计算,土建工程(包括征地费用)箱式变电站要比常规变电所节约100余万元;若从竣工投产角度分析,保守估计按每站提前4个月投运计算,若平均负荷2000kw,售电利润0.10元/kw.h,三个月可增加净利润60余万元;从运行角度分析,在箱式变电站中,由于先进设备的选用,特别是无油设备运行,从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题,变电站可实行状态检修,减少维护工作量,每年可节约运行维护费用10万元左右,整体经济效益十分可观。

占地面积小

以4000kva单主变规模变电所为例,建设一座常规35kv变电所,大约需占地3000m左右,而且需要进行大规模的土建工程;而选用箱式变电站,主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至100m,包括35kv其他设备总占地面积最大为300m,仅为同规模变电所占地面积的1/10,可充分利用街心、广场及工厂角隅即可安装投产,符合国家节约土地的政策。

外形美观

箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术,外形设计美观,在保证供电可靠性前提下,通过选择箱式变电站的外壳颜色,从而极易与周围环境协调一致,特别适用于城市建设,如:城市居民住宅小区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集地区,它既可作为固定式变电所,也可作为移动式变电所,具有点缀和美化环境的作用。

箱式变电站外壳采用钢板或者合金板,配有双层顶盖,隔热性好。外壳及骨架全部经过防腐处理,具有长期户外使用的条件。外形及色彩可与环境相互协调一致。安装方便,在箱式变电站的基础下面设有电缆室,而在低压室内设有人孔可进入电缆室进行工作。从体积上看,欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器,产品体积较大。美式箱变由于采用一体化安装体积较小。

发展历程

移动式箱式变电站适用于住宅小区、城市公用变、繁华闹市、施工电源等,用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变。箱式变电站自问世以来,发展极为迅速,在欧洲发达国家已占配电变压器的70%,美国已占90%。中国城市现代化建设的飞速发展,城市配电网的不断更新改造,必将得到广泛的应用。

对于移动式箱式变电站,中国自20世纪70年代后期,从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站,从结构上采用高、低压开关柜,变压器组成方式,这种箱变称为欧式箱变,形象比喻为给高、低压开关柜、变压器盖了房子。从20世纪90年代起,中国引进美国箱式变电站,在结构上将负荷开关,环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。变压器取消油枕,油箱及散热器暴露在空气中,这种箱变称为美式箱变,形象比喻为变压器旁边挂个箱子。

2022年6月4日,南方电网海南电网公司110千伏5G移动变电站顺利接入110千伏桂林洋站并送电成功,桂林洋区域供电能力提升约30%。这是国内首次利用5G网络实现移动变电站无线安全接入,也是海南首次完整成套应用110千伏移动变电站。

运行规程

变压器的运行

变压器在额定使用条件下,全年可按定容量运行。

变压器上层油温不宜超过85度,温升限值为60度。

变压器各绕组负荷不得超过额定值。

变压器三相负荷不平衡时,应监视最大电流项的负荷。

变压器允许的运行方式:

  • 变压器的外加一次电压可以较额定电压高,一般不超过该运行分接头额定电压的5%。
  • 变压器运行时,瓦斯继电器保护应投入信号和接入跳闸。
  • 值班员在投运变压器前,应仔细检查,确认变压器在完好状态,具备带电运行条件(接地线是否拆除,核对分接开关位置和测量绝缘电阻)。
  • 在大修、事故抢修和换油后,宜静止48小时,待消除油中气泡后方可投入运行。
  • 变压器压力释放器在运行中产生非常压力时,释放器自动释放,油箱压力正常后,释放器的阀盖应自动的封闭。如释放器动作,阀盖就把指示杆顶起,须手动压复位,此时微动开关动作,必须搬动扳手使机械复位,以备下次动作再发信号。释放器接点宜作用于信号。

变压器有下列情况时应立即停运:

  • 内部响声很大且不均匀,并伴有爆裂、电击声。
  • 油温超过105度。
  • 负荷及冷却装置正常时温度不正常上升很快。
  • 变压器严重漏油,油面急剧下降。
  • 压力释放器发出信号。
  • 套管有严重裂纹、破坏和放电。

断路器的运行

  • 观察分、合闸位置是否正确无误,机构动作是否正常,并做好记录。
  • 观察断路器内部有无异常响声,严重发热等异常现象,如发现问题,需查明原因,必要时应及时请求调度退出运行,进行清查检修。
  • 运行中的断路器机构箱不得擅自打开,利用停电机会进行清扫、检查及缺陷处理,所进行的维护项目均应记入有关记录。
  • 电动储能机构完成一次储能后,就将储能开关断开,此次储能只用于此次的合闸,下次合闸前再进行储能。当停电时需要检修试验合闸,可使用手动储能。

隔离开关的运行

  • 观察隔离开关支持瓷瓶是否清洁、完整、无裂纹及破损、放电痕迹。
  • 观察机械连锁装置是否完整可靠。
  • 检查个引线接应无过热、无变色、无氧化、无断裂等现象。
  • 隔离开关卡涩时,不可用强力拉合,以免隔离开关损伤或损坏接地连锁装置。
目录
1.
原理
2.
结构
3.
特点
4.
发展历程
5.
运行规程
讨论