箱式變電站在農網改造工程中的應用

箱式變電站在農網改造工程中的應用
山西省電力公司(030001)


1　箱式變電站的特點


(1)設備趨于無油化：


在箱式變電站中，主變壓器、直配變或站用變、TV、TA一般都采用干式，斷路器采用真空斷路器，采用無油設備將有效地避免常規變電站設備難以根治的滲漏問題，變電站可實行狀態檢修，減少維護工作量和維護費用，運行環境好，特別適用于污染嚴重地區，運行費用低，整體效益可觀。


(2)占地小型化：


由于我國可耕地面積非常少，建設箱式變電站減少占地面積，設備布置集中，一般箱式變電站較常規變電站的占地面積能減少50%以上。


(3)布置簡單化：


變電站注油設備改為無油設備，設備區域小而布置集中，越來越趨于簡單化、小型化，設備保護不需要就地顯示功能，所有電氣信號、數據采集均傳輸到主站顯示，容易實現無人值班。


(4)二次微機化：


箱式變電站二次均采用微機自動化保護裝置，具備遙控、遙信、遙測功能，根據主變容量也可實現"四遙"。使變電站運行水平達到較高的智能化程度，操作簡單，適用性強。


2　箱式變電站在我省的應用概述


在農網改造工程中我省先后有7個35kV電源點采用了箱式變電站，目前已投入運行的有2座，在建的有5座。在設備配置上我們盡量采用無油化，TV、TA、補償裝置、開合設備等選用無油設備，為了節約投資在主變選用上仍用油浸變壓器，這樣既能節省投資又增加了主變的帶載能力，我省的箱式站都采用這種主變外置的模式，在保護配置和通訊方式上和常規站相同。


3　大同鵲兒山箱式變電站工程實例


(1)鵲兒山站方案的確定：


原35kV鵲兒山變電站位于大同市左云縣東北部，擔負著鵲兒山鎮、管家堡鄉、張家場鄉的供電任務，主要是供給煤礦用電，負荷性質很重要。多年來由于小煤窯的盲目開采，致使該地區形成很多采空區。1999年5月我變電站運行人員突然發現站區及附近地帶地質有明顯下沉現象，站內建筑物多處出現裂紋，已經危及人身和設備的安全。變電站出現基礎下沉后，我們進行了兩個月的監視和土法測量，發現變化越來越大，必須立即采取臨時補救措施，對變電站房屋進行加固處理以保證運行人員的安全。為查明變電站基礎下沉原因，我公司先后聘請了省、地有關地質部門進行實地勘測，探明此站下方有五個采煤區，屬于嚴重采空區域，必須改址另建。


鵲兒山變電站周圍10km半徑范圍內全部是煤礦采空區，在此范圍內的所有建筑物均有不同程度的下沉現象，給改建變電站站址的選擇帶來很大困難。根據當地的負荷情況，如果變電站選在10km以外的非采空區內，變電站將偏離負荷中心，加大了供電半徑，不利于經濟運行。經過綜合比較新站站址只能選在采空區內。在采空區內建變電站地基處理相當困難，一是采空區面積大基礎處理成本過高；二是由于是采空區地質在不斷發生變化，無法做長期處理，只能采取過渡方案處理；三是站內地面載荷要盡量減小。


由于上述三個因素的存在，在確定變電站再建方案時我們必須考慮以上因素，必須做好再次搬遷的準備。要搬遷只有建箱式變電站才能滿足要求。箱式站與常規站比較雖然具有運行方便、搬遷容易等優點，但綜合造價要比常規站高，因此要對箱式站進行改型優化，以降低工程造價。箱式站的改型我們考慮了三個方面：一是主變要利舊并置于箱體外，不采用干變，能節約資金；二是10kV、35kV設備按電壓等級分別置于兩個箱體，便于安裝和管理；三是要滿足無人值班和實現調度自動化的要求。


(2)鵲兒山箱式站的設計思路：


在考慮綜合造價和使用方便的同時，對鵲兒山箱式站的設計進行了集中優化，改建規模和原站要相同以滿足當地供電需求，在設備選型上要盡量考慮利舊和改型以降低造價。


①接線方式：站內不設母線架構，35kV進線過隔離開關進箱體，10kV電纜出線，35kV單母接線、10kV單母分接線均設在箱體內部。


②變電站二次采用綜合自動化，具有"四遙"功能，滿足無人值班要求。二次組屏要盡量減少，箱內設保護屏3面、直流屏2面、交流屏、電能表屏各1面、通信柜1面。


③箱體內-次設備盡量利舊，開關柜要具有"五防"功能，主變利用油浸2×3150kVA，載波設備利舊，電容器、TA、TV采用干式置于箱體內，其余設備選用滿足功能要求的國產設備。


④站內采用直流操作，選用全封閉鉛酸免維護蓄電池，控制系統采用微機技術，具有與綜合自動化系統的通訊接口(RS232)，實現遙測、遙信、遙控功能，采集直流屏有關狀態量及模擬量以數字通訊方式發出，為站內各類繼電保護、通訊和各種直流操作機構提供可*的直流電源。


(3)鵲兒山箱式站設備選型的原則：


①主設備盡可能不采用注油設備，但由于變電站投資有限，因此主變仍利舊，不進行增容可滿足要求；斷路器、TV、TA、站變無油化。


②二次采用集中布置的綜合自動化設備，滿足無人值班和實現調度自動化要求。


③站內通信手段仍采用擴頻和載波雙通道，并利用原設備，節省投資，降低造價。


④由于站址仍選在采空區內，在設備選型時要考慮再次搬遷的因素，站內圍墻采用空心墻，以減少地面壓力。


4　箱式變電站與常規站的性能比較


以大同鵲兒山站選用的汕頭金暉隆開關有限公司生產的YB-40.5/12型箱式變電站為例，箱變具有以下功能：


(1)箱內開關柜滿足"四全"功能，即"全絕緣、全隔離、全封閉、全工況"，柜內絕緣隔板使用"SMC"材料，開關柜配有帶電顯示裝置。


(2)箱體內綜合考慮照明、事故照明、通風、防沙、散熱及保溫措施，在每個單元柜內均裝設加熱器，由自動溫度、濕度控制儀控制。為滿足正常運行維護要求，并加裝溫度、濕度、測量顯示表計及加裝凝露器、煙霧報警裝置，并將濕度、煙霧報警探頭信號接入綜合自動化系統。并考慮安裝載波機及擴頻設備的位置。


(3)變電站二次設備集中放入一個具有溫度調節的間隔內，而且采用中間有隔熱層的隔門，玻璃觀察窗均采用雙層玻璃以確保在運行中溫度、濕度完全符合微機保護裝置的使用條件，以確保保護裝置正常可*運行。


(4)箱體采用雙層密封，內部裝有加熱器和通風裝置，并裝有溫度、濕度自動控制儀，當低溫、高濕時，加熱器接通并啟動通風，當低溫度、低濕度時只接通加裝裝置，可保證預裝式變電站內部溫度濕度保持在一定范圍內，以確保在任何情況下，箱體內的高低壓電氣設備不產生影響運行的凝露產生，達到了電力部門運行的要求。箱體頂部制成"∧"形，便于排水。


(5)箱體底架采用熱軋型鋼，柜架采用冷彎型鋼，兩者組裝在一起，并進行嚴格的防腐蝕處理。頂板、側壁選用雙層彩色復合隔熱板，再鉚以鋁合金型材加以裝飾，既保證了高強度和耐久性，又增加了美感。


(6)箱體裝有防盜、防火、煙霧報警裝置。當箱體門被撬時，報警鈴立即長鳴，并同時將信號發至中央控制室。


(7)箱體內裝有一次系統模擬圖，根據需要可制成完全連動的模擬系統圖。這樣當一打開箱體門時，對設備運行情況可以一覽無遺。


(8)箱式變電站供電可*性高。由于箱式變電站均采用戶內設備，配置微機保護裝置，可實現無人值班，并滿足縣調自動化運行要求。


(9)箱式變電站占地面積小。35kV鵲兒山變電站除兩臺主變及35kV進線刀閘布置在室外，其余一、二次設備均安裝在兩個箱體內，站內基礎、架構較少，廠區建筑少。


(10)箱式變電站易于運行，維護工作量小。由于箱變開關均采用戶內真空斷路器，電容器、TA、TV均采用干式產品，所有絕緣材料均采用阻燃性材料，符合供電設備的無油化要求，將火災危險控制到最低點。且設備運行穩定，無需日常維護。


(11)箱式變電站美觀無污染。箱體材料在-40℃～＋40℃間，可保證20年不老化、不腐蝕、不漏雨。


5　箱式變電站與常規站的經濟比較


(1)土建費箱式站大約30萬元，常規站大約70萬元，能節省投資40萬元。


(2)設備購置費箱式站無油設備多投資大，大約需150萬元而常規站需投資100萬元，箱式站比常規站多投資50萬元。


(3)安裝費箱式站需30萬元，常規站由于有室外架構等安裝費要比箱式站投資大，大約需40萬元。


(4)土地占用箱式站要比常規站節約土地50%以上，可節約資金20萬元。


從以上四個方面看綜合造價箱式站要比常規站低，在同容量同設備的前提下可節約投資20萬元。