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「技术解析」35kV箱式变电站的发展与应用

时间:2022-06-16点击次数:132信息来源:

35kV箱式变电站的开发和应用

郑永坤

山东省新泰市电力工业局

1.箱式变电站的发展

箱式变电站又称户外成套变电站,又称组合变电站,是20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家发展起来的一种新型户外成套变电站变电设备。由于其组合灵活、运输、迁移、安装方便、施工周期短、运行成本低、无污染、免维护等优点,受到世界各地电力工作者的重视。

20世纪90年代中期,中国开始出现简易箱式变电站,电力部也制定了相应的颁发标准,但应用不广泛。到20世纪90年代末,特别是农业网络改造项目启动后,科研开发、制造技术和规模进入快速发展,广泛应用于城乡10~110kV中小型变电站、工厂、矿山、移动运行变电站的建设和改造,特别适用于农村电网改造,因其易于深入负荷中心,降低供电半径,提高终端电压质量,被誉为21世纪变电站建设的目标模式"。

2.箱式变电站的特点

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、通信、远程运动、测量、电容补偿、直流电源等电气单元组成,安装在防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、保温、全封闭、可移动钢结构箱、机电一体化、全封闭运行,主要具有以下特点:

(1)先进、安全、可靠的技术

箱部分采用国内良好的技术和工艺,外壳一般采用镀铝锌钢板,框架采用标准容器材料和生产工艺,防腐性能好,保证20年不锈蚀,内密封板采用铝合金扣板,夹层采用防火保温材料,箱内安装空调除湿装置,设备运行不受自然气候环境和外部污染的影响℃~ 40℃恶劣环境下正常运行。

箱内一次设备采用全封闭高压开关柜(如:XGN型号)、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良好技术设备 带电部分为全封闭、全绝缘结构,可实现零触电事故。全站无油化运行,安全性高。二次采用微机综合自动化系统,无人值守。

(2)自动化程度高:

全站智能设计,保护系统采用变电站微机综合自动化装置,分散安装"四遥",即遥测、遥信、遥控、遥调,各单元具有独立运行功能,继电保护功能齐全,可远程设置运行参数,控制箱内湿度、温度和远程烟雾报警,满足无人值班要求;图像远程监控也可根据需要实现。

(3)工厂预制化:

在设计过程中,只要设计人员根据变电站的实际要求设计主接线图和箱外设备,就可以选择厂家提供的箱变规格型号。所有设备均通过工厂安装调试,真正实现变电站建设的工厂化,缩短设计制造周期;现场安装仅需要箱体定位、箱间电缆接触、出线电缆连接、保护定值验证、传动试验等调试。整个变电站从安装到运输只需5~8天,大大缩短了施工周期。

(4)组合灵活:

由于箱式变电站结构紧凑,每个箱都形成一个独立的系统,使组合灵活多变。一方面,我们可以使用所有的箱式,也就是说,35kV及10kV所有设备安装在箱内,形成全箱变电站;也可以只用10kV开关箱,35kV室外安装设备,10kV安装在设备和控保系统箱内,特别适用于农网改造中的旧站改造,即原35kV设备不动,只安装10个kV开关箱可以满足无人值守的要求。简而言之,箱式变电站没有固定的组合模式,用户可以根据实际情况自由组合一些模式,以满足安全运行的需要。

(5)投资省见效快:

与同规模常规变电站相比,箱式变电站减少了40%~50%的投资kV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多万元;从运行角度看,在箱式变电站中,由于先进设备的选择,特别是无油设备的运行,传统变电站的设备泄漏问题从根本上得到了解决。变电站可进行状态维护,减少维护工作量,每年可节省10万元左右的运行维护费用,整体经济效益可观。

(6)占地面积小:

以4000kVA以单主变规模变电站为例,建设常规35kV变电所约占地3万m2左右,需要大规模土建工程;箱式变电站、主变箱、开关箱占地面积较小可达100m2,包括35kV其他设备较大占地3000m2.同规模变电所占地面积的1/10,可充分利用街道中心、广场和工厂角落安装投产,符合国家节约土地的政策。

(7)外形美观,易与环境协调:

箱壳采用镀铝锌钢板和集装箱制造技术,外观设计美观,在保证供电可靠性的前提下,通过选择箱变电站外壳颜色,容易与周围环境协调,特别适合城市建设,如:城市居民区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集区域,可作为固定变电站或移动变电站,具有装饰和美化环境的作用。

3、新泰35kV集装箱式变电站简介

35kV城东变电站是山东乃至全国规模较大的集装箱变电站之一。2000年安装,仅安装调试15天即投产。该站所有高压设备集中在四套集装箱中,"一"字形排列,花园布局,非常壮观,从左到右依次为35kV开关箱、主变压器箱、10kV开关箱(带控制)10kV开关箱(带补偿电容器)、主变箱、带电容器的开关箱箱顶部采用隔层空气建筑结构,箱体底部也有进出口,以保证电气设备的通风和散热;

35kV选用高压断路器KYN10型手车真空断路器kV选用高压开关柜XGN开关柜、主变、变、电压互感器均采用干式设备,全面实现无油化运行,从根本上避免设备泄漏引起的停电维护。箱内配备烟雾报警系统和远程图像监控系统,将报警信号和图像上传到调度站进行24h此外,还有防雨、防尘、防小动物进入等多种防护措施。

采用二次设备DSA微机保护控制系统分散布置。该系统集保护、遥控、遥控、遥控等功能于一体。保护电流和测控电流分别输入。装置底盘采用全板成型,结构紧凑,密封性好,抗干扰,抗震能力强。

在软件设计方面,保护模块与其他模块完全分离。大屏幕显示事故报告、报警信息、遥信和遥测信息。定值设置简单可靠,自检系统完善,保护监控可靠,黑匣子保护功能保护,达到国内良好水平。上述设备的选择大大提高了供电自动化程度,降低了运维成本,满足了电力发展的需要。

4.箱式变电站的应用前景和展望

近年来,箱式变电站是当前农业网络改造和未来变电站建设的主要方向,但在某些方面仍存在一些不足,具体表现为:

(1)防火问题:箱式变电站一般为全密封无人值守运行,虽然所有设备无油化运行,配备远程烟雾报警系统,但箱内仍存在电缆、补偿电容器等火灾风险,一旦发生火灾,不利于通风,也不利于消防,应考虑自动灭火系统的设计,但会增加箱式变电站的制造成本。

(2)扩容问题:由于体积和制造成本的限制,箱式变电站出线间隔的扩展裕度较小。原箱内很难增加1~2个出线间隔,必须增加箱。

(3)维护问题:由于制造成本和箱体体积有限,箱式变电站维护空间小,不利于设备维护,特别是事故维护,这是箱式变电站的先天缺陷,是不可克服的缺点。

总之,展望未来,箱式变电站将广泛应用于我国广大城市、农村、工矿企业和公共建筑设施中。它将被越来越多的人利用,具有质优价廉的优势,使中国的电网运行水平达到一个新的水平

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