箱式變電站在我國的應用與發(fā)展

1、xbz1智能箱變u3000箱式變電站也稱為室外成套電站，在一些地方也被稱為組合變量，簡稱“箱變”。它是一種將中壓壓開關設備、壓壓設備和低壓電設備結合在一起的成套電設備。國內(nèi)目前廣泛應用的有“歐式箱變”、“美式箱變”以及國內(nèi)自行設計制造的國產(chǎn)式箱變,它們各具特點。歐式箱變可達1250KVA,體積較大,散熱條件差,需加裝機械排風裝置。美式箱變由于變壓器冷卻片直接對外散熱,散熱條件相對較好,但外觀造型不太美觀,難與住宅小區(qū)等綠化環(huán)境配合。國內(nèi)一般僅制造630KVA容量以下的產(chǎn)品。國內(nèi)自行開發(fā)研制的國產(chǎn)式箱變,目前也有多種,但產(chǎn)品技術性能和指標相差較大。隨著我國電氣自動化技術的發(fā)展及各地的電力建設的需要,原來應用于輸變電系統(tǒng)的電力自動化領域中的“四遙”監(jiān)控系統(tǒng)已開始應用到10/0.4kV用戶及低壓變電所中,由于城市高層建筑、大型公共建筑、多變電所用戶和無人值守化變電所的發(fā)展建設,以“四遙”監(jiān)控為基本要求的智能配電系統(tǒng)在各個領域中已逐步推廣普及,并作為10kV以下變配電系統(tǒng)的標準配置應用到國家重點建設項目、高層樓宇、大型公共建筑及多變電所用戶和無人值守變電所中。XBZ1智能型箱式變電站(以下簡稱箱變))是在總結了已投運的箱式變電站的運行情況和近年來城網(wǎng)改造對配電網(wǎng)絡自動化要求的基礎上,而開發(fā)研制的具有國內(nèi)先進水平的電器成套產(chǎn)品。它主要用于額定電壓為12kV和35kV,變壓器容量最大至1600kVA及以下的住宅小區(qū)、大型工地、高層建筑、工礦企業(yè)及臨時性設施等場所。2、次箱變方案全能耗智能化該產(chǎn)品由具有通信功能的智能化元件采用現(xiàn)場總線控制技術與計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡連接,實現(xiàn)箱式變電站管理的自動化、智能化。系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)字通信、遠程操作與程序控制、保護定值管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報表及設備維護信息管理等功能,使電力變配電系統(tǒng)的可靠性、安全性、快速性、實時性得到質的改變。本系列箱變其方案特點為:①在一次方案上兼顧到高壓側環(huán)網(wǎng)、終端,低壓側帶總開關以及不帶總開關各種方案。②在電能計量方面有高壓計量、低壓計量兩種方案。③在高壓單元、變壓器單元、低壓單元三部分結構布置上分為“目”字型和“品”字型兩種結構方式。④在智能化方面分為高、低壓全智能,高壓智能和低壓智能三種類型,三種智能均有遙控高壓負荷開關、低壓側斷路器合分閘功能,以及遙控、遙測、遙訊、遙調功能。⑤在箱體材料抗腐蝕性能方面,分為冷軋鋼板和高強玻璃纖維加特種水泥制作的非金屬外殼。3、智能系統(tǒng)(圖a和圖b)3.2缺相保護模塊設計智能型箱式變電站的二次系統(tǒng)采用智能模塊或箱變專用智能儀,均能實現(xiàn)下述功能:控制功能:可實現(xiàn)對高、低壓側斷路器遙合、遙分;并對高壓負荷開關轉換位置進行遙控操作等。保護功能:設有過流、電流速斷、瓦斯及溫度保護。當主變采用熔斷器保護且高壓側選用負荷開關時,增設了高壓熔體缺相保護,即當某相熔體熔斷后,則切除變壓器低壓側負荷,并向調度系統(tǒng)發(fā)出故障信號,減少用戶損失。信號功能:斷路器位置信號、保護動作信號、功率因數(shù)自動投切狀態(tài)信號、各種現(xiàn)場信號及參數(shù)修改可在上位機(分站)或調度中心(總站)完成。測量功能:檢測電流、電壓、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)及變壓器油溫和油壓信號等電量參數(shù)。當選用智能模塊實現(xiàn)上述功能(如選用ST系列模塊),每個斷路器對應一個分散式單元,就地完成所有測量、控制、保護功能,并通過雙絞線與主機聯(lián)網(wǎng)。其特點是控制功能可根據(jù)用戶需求對箱變高、低壓系統(tǒng)分別進行控制與監(jiān)測,使系統(tǒng)隨機性強,易能實現(xiàn)高、低壓全智能型和高、低壓分別智能控制。當選用智能箱變專用智能儀(如選用BXU1.0智能控制終端),可實現(xiàn)高、低壓系統(tǒng)用一專用裝置實現(xiàn)主站通過總線對開關、電網(wǎng)的遠程測量、調節(jié)、控制、通訊,其特點是體積小、安裝方便、價格便宜。4、高壓開關智能模塊的電路設計現(xiàn)介紹一例高壓開關設備為終端型智能化箱式變電站。圖1所示為終端型智能化箱式變電站的系統(tǒng)原理圖。高壓部分的智能模塊ST400稱作智能測控單元,能實現(xiàn)“三遙”功能,可以測量各種電力參數(shù),控制一臺高壓開關的分合閘,并能實施監(jiān)視開關的運行狀態(tài)。ST—DP為通信模塊,因所有系統(tǒng)均采用Profibus—DP總線方式,當系統(tǒng)采用。Modbus—RTU總線方式時,取消ST—DP通信單元。高壓開關采用真空負荷開關+高壓熔斷器,或壓氣式負荷開關+高壓熔斷器組成高壓組合電器。由于箱變高壓開關處于分閘位置時,低壓部分失電,故高壓開關的電動控制電壓以及ST400的工作電壓為DC24V,其電源來自安裝在低壓室內(nèi)的帶有浮充裝置的直流電源。高壓開關智能模塊的線路如圖2所示。測控模塊ST400測量部分分電壓測量和電流測量,因箱變中有帶電顯示器,如要測量電壓需加裝電壓互感器,在上圖中沒有作出。把ST400中的開關量輸入接點(17,21)和高壓開關的輔助常開接點相連,可檢測高壓開關的合分閘狀態(tài),ST400輸出回路中的輸出觸點(25、26)和(22、23)是兩對常開觸點,分別和高壓開關電操機構的合閘繼電器、分閘繼電器線圈串接,控制高壓開關的合分閘。以上信息通過RS—485通信接口至通信單元ST—DP→集線器→上位機,在上位機上通過YS200軟件達到“四遙”(遙測、遙控、遙調、遙信)的目的。(2)控制器分配電路低壓進線開關選用蘇州智能配電自動化有限公司H型智能控制器配套的萬能式斷路器,該控制器除了具有保護、查詢、自診斷功能外,還具有“四遙”功能:智能控制器的三相四線電壓信號從斷路器的上進線進入控制器的接口(21、22、23、24),而電流信號則取樣于控制器內(nèi)置電流互感器?？刂破饕鰺o源觸點,“16、17”為遙控“分閘”觸點?！?8、19”為遙控“合閘”觸點。由于觸點容量小(DC24V/1A),需通過繼電器模塊ST201轉換后至斷路器本體進行遙控控制。經(jīng)過改進后的無源觸點,其容量已達到5A/AC240V,7A/DC24V,則無需采用繼電器模塊,直接引入斷路器本體。智能控制器10#、11#引腳分別為RS-485A和RS-485B通信引出線至ST—DP到集線器,再從集線器T06到上位機實現(xiàn)“四遙”功能。(3)低效電設備低壓的饋電部分如采用塑殼斷路器來達到“遙控”、“遙信”,則塑殼斷路器需要裝電操機構,并有輔助常開接點。(4)監(jiān)控方案的確定—能測控單元和監(jiān)控軟件本智能測控單元為ST412,工作電壓為AC220V,開關量輸入接點接入塑殼斷路器的輔助常開觸點,達到“遙信”的目的。輸出接點也因容量小而需繼電器模塊ST201轉換,來控制斷路器的電操機構,輸出電流的測量可通過網(wǎng)絡儀表ST440來完成。以上輸出信號通過各有的RS—485通信端引入ST—DP通信單元到集線器T06,T06至控制室的上位機。所述系統(tǒng)均采用Profibus—DP總線方式,當系統(tǒng)為Modbus—RTU總線方式時,取消所有的ST—DP通信單元。通信的導線采用雙絞單芯直徑為0.64mm的A類屏蔽線。也可用無功補償器接觸器的輔助常開接點引入ST412達到“遙信”的目的。用戶可以在控制室的上位機上,通過YS200監(jiān)控軟件對現(xiàn)場進行“四遙”控制。YS200智能電力監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制和通信等多種功能于一體的智能型監(jiān)控系統(tǒng),是一種開放式、網(wǎng)絡化、單元化、可擴展性好的智能配電系統(tǒng)。目前,國內(nèi)開發(fā)箱變智能模塊的公司較多,它們都有各自的優(yōu)點。隨著科學的進步和技術的發(fā)展,新型