箱式變電站凝露溫度控制器加熱器

箱式變電站凝露溫度控制器加熱器
10kV箱式開關站在網改中的應用
梅良杰 湖北省孝感供電設計院 (432100)


1　箱式開關站簡介


10kV無人值班箱式開關站(有些廠家又稱箱式變電站)是指將包括開關設備、站用變壓器等在內的高壓一次系統和包括直流電源、控制、保護、計量、遠動等在內的二次系統以及相應的內部連接線均用外殼封閉起來，預裝到一個防潮、防塵、防火、隔熱的鋼結構箱殼內，從而組成一種全封閉、可移動的箱型成套開關設備。作為一種適應兩網改造推出的新產品，它符合農網變電所"小容量、密布點、短半徑"的建設原則和"戶外化、小型化、造價低、安全可*、技術先進"的發展方向，因而深受各部門青睞，近年來在農網改造中獲得了廣泛的應用。


縣級供電企業農網改造用于高壓工程的投資十分緊缺，為在不減小工程規模的前提下，加快工程進度、降低工程成本選用箱式開關站就是一個很好的辦法。目前我局已投運的箱式開關站10個，它們提高了農網的綜合自動化水平，為逐步實現變電所的無人值班打下了基礎。但是，在應用過程中也發現了一些問題，現在結合這些工程中出現的問題，談一點設計體會。


2　部分箱式開關站存在的缺陷


截止2001年底，我局已有10個35kV變電所的箱式開關站投運。


以上箱式開關站中，幾乎每一個開關站都是由不同的廠家生產的。各個開關站名稱、規格、型號不盡相同，如有些廠家稱之為"智能型箱式開關站"；也有一些廠家稱之為"預裝式高壓成套開關柜"；還有一些廠家稱之為"箱式變電站"或簡稱"箱變"。由于各個供貨廠家的技術水平和生產能力參差不齊，所提供的設備質量差異也較大。部分產品存在或多或少的缺陷，有些小廠家甚至在中標后不能生產出符合要求的設備，最后轉包給其他廠家生產。綜合起來，筆者發現如下問題：


2.1　環境測控系統不完善


箱式開關站本身的結構決定了箱體內電氣設備通風散熱條件差的缺點。為了改善箱內設備的運行條件，適應一年四季的工作環境，必須給開關站配置包括加熱器、凝露控制器、去濕調溫功能空調機等在內的完善的環境測控系統，使無人值班的開關站能自動調節環境條件，將箱內溫度控制在合乎要求的范圍之內；同時，當環境參數越限時，相關設備能自動啟動，可以將信號上傳到調度，調度人員能隨時掌握開關站的運行狀態。這些環境測控裝置對于開關站的安全穩定運行具有重要的作用，然而部分供貨廠家對此卻不重視。有的箱式開關站，由于內部沒有設置空調，僅在頂板上安裝了幾臺排風扇用以通風散熱，安裝完工后，夏天開關站在太陽暴曬下，箱體內溫度遠遠高于正常情況下的溫度，這給箱體內設備帶來了惡劣的運行環境，不僅會縮短設備的使用壽命，降低其可*性，而且還給運行維護帶來了麻煩：巡視檢修人員進入開關站猶如進入蒸籠。此外，由于忽略了凝露控制器，外界溫度急劇變化時在箱體內產生凝露，對設備也會造成不良影響。這些問題在相關部門的協調下得到了解決，但也影響了工程的施工進度。


2.2　電容間隔存在安全隱患


選用10kV箱式開關站的35kV變電所絕大多數位于農村電網的末端，為了提高功率因素，降低電網損耗，一般都要求開關站配置Y形接線的密集型并聯電容器作為無功補償裝置。目前多數廠家配置的是密集式電容器；其抗擊穿性強；但是采用的仍然是液體浸漬劑作為絕緣油，事故率較高，有發生電容器爆炸的危險，與開關站內其他設備全部無油化不配套。另外，還有少數廠家以電壓互感器代替專用放電線圈供電容器斷電時放電之用，不能迅速、有效地將電容器上的剩余電壓降至安全值，不符合規程的要求，這些都成為開關站的安全隱患。為了根除這些"安全殺手"，建議選用新型干式無功補償電容，配置電容專用放電線圈，單獨放置在開關站內一個具有防爆功能的加強型間隔內。


2.3　箱體外殼不盡人意


一般來講，箱式開關站外殼防護等級不得低于IP2X，除了達到電氣五防要求外，還應該具備防雨、防潮、防銹、防火、隔熱的功能。為了達到這些目的，開關站的外觀將頂板設計成為"人"字狀，采用整體式金屬框架結構，外露支柱部分及底座部分采用防銹工藝處理，外涂防腐性能良好的裝飾性面漆；內部為金屬板件結構，并為各個主要元件焊接有可*的接地裝置；箱體設置采用新型復合材料有隔熱功能的夾層。部分廠家只注意箱內電氣設備，而對箱體外殼沒有給予應有的重視，雨天沒有相應的排水措施，結果頂部經常積水，不能排盡。后在箱體壁板上安裝了從頂部平臺引下來的排水管，才解決了這一問題。


3　箱式開關站的設計原則及注意事項


為了盡量將產品缺陷消滅在出廠之前，讓產品符合要求，使用部門應與廠家通力合作，將當地供電系統的詳細資料提供給廠家，以便廠家在生產時加以綜合考慮。


在我局選用箱式開關站的均為各縣(市)級供電企業的35kV變電所，各個變電所的總體規模大同小異，基本情況如下：35kV部分為單母線接線，一般終期規模有2回35kV進出線。變壓器為"一控一"運行方式，均采用35kV真空或SF6斷路器控制。變壓器終期規模2臺，單臺容量都在5000kVA以下。10kV部分均采用單母線接線，一般饋線4～5回，電容器1組，電壓互感器1組。考慮到上述實際情況，結合對具體工程所總結的經驗，筆者認為，設計10kV箱式開關站時應該把握好以下幾個方面：


3.1　10kV部分可不設站變


考慮到35kV變電所規劃，最終將實現雙回路"手拉手"環網供電的模式，安裝在35kV電源進線或35kV母線上的直配變已經能夠滿足站內用電可*性及容量的需要。因此，箱式開關站內10kV部分可不設站用變，這樣不但可以節約資金，還可以減少開關站的占地面積和體積，使其結構更加緊湊。


3.2　隔離開關宜選用帶接地刀閘型


為了便于柜后檢修，箱式開關站每一個間隔后部均有可以打開的外門，并且四周設置有檢修平臺。但是由于間隔后部空間均很狹小，檢修時臨時掛接地線較困難。考慮到方便施工及檢修的需要，為確保人員安全，10kV隔離開關宜選用帶接地刀閘型產品，推薦采用雙觸頭型隔離開關，它斷開時能夠形成兩個明顯的隔離斷口，是一種技術先進的新型產品。


3.3　電流互感器宜選用多變比可調產品


我局10kV開關柜內大多采用的是A、C兩相配置的單一固定變比的電流互感器。實踐證明，這種互感器存在著如下弊端：


(1)　農村電網負荷季節性變化很大，低負荷運行時，實際負荷電流遠遠低于電流互感器的額定電流，這將影響計量的精度，導致計量不準確；


(2)　A、C兩相式電流互感器不能與接地選線裝置配合，實現不了10kV線路的接地選線功能，不利于對故障線路的準確查找。


(3)　隨著經濟的發展及供電區域用電負荷的不斷增長，電流互感器的實際負荷電流終究會超過額定電流，原有互感器將不能滿足要求，必須更新為更大變比的新互感器，這不僅會造成停電損失，而且也增大了生產成本。為了克服這些弊端，建議箱式開關站在10kV進出線的A、B、C三相均配置多變比可調的電流互感器，如新型環氧澆注式復比型系列產品，可以做到三個電流比任意可調，如100、200、300/5A；也可做到0.2/0.5/10P，10個準確等級(為了適應農網寬負荷準確計量的要求，計量繞組也可以做成0.2S級)。部分廠家還將計量、監控采用中心抽頭結構，而保護繞組不采用中心抽頭式，從而實現小電流比計量、監控，大電流比保護的目的，提高了計量精度，增大了保護范圍。


3.4　10kV斷路器選擇應優先考慮典型配置


關于10kV斷路器，推薦選用機構與斷路器一體化新型產品，該斷路器能拉到維護走廊進行檢修或更換；機構無需維護，亦可整體更換。在確定斷路器具體型號時，應考慮并尊重開關站典型配置，不可盲目追求進口產品。箱式開關站是一個整體綜合性設備，典型配置已經通過國家標準的型式試驗，性能可*、運行經驗成熟；而改用其他斷路器后，由于可能會與站內的其他元件不配套，反而會降低設備的安全可*性。我省曾經發生過這樣的事故先例，應該從中吸取經驗教訓。


3.5　進出線方式及平面布置應合理


一般來講，如果箱式開關站與變壓器距離較近，并且進線回路電流較大，宜采用架空進線；出線回路數在4回及以上，采用架空出線將占用站內較大的空間時，宜采用電纜出線，可以節約出線走廊，少占耕地。如果站內二期工程還規劃有10kV出線，考慮到箱式開關站擴充增容方便的特點，必須要求廠家考慮二期工程的設備對接；因為很難在已經出廠生產的箱體內再擴大建饋線間隔，只能采用再增加一個箱體與原箱體對接的辦法實現增加的饋線回路。此外，箱式開關站內部各間隔單元布置應合理，一般通信單元和綜合自動化單元應該設置在與門最近的地方，從而便于巡視人員查看實時數據。


3.6　二次系統應考慮電磁兼容性要求


開關站的二次系統多采用綜合自動化系統。可以將各個綜合自動化裝置分散安裝于各進出線單元內，也可以將它們集中組屏。綜合自動化系統具有"四遙"、數據通訊及處理、參數設置、故障錄波、告警、打印等功能，并通過通訊設備與調度連接，從而使開關站真正實現無人值班的功能。為了使開關站內綜合自動化系統穩定運行，應要求廠家提供內部故障電流效應的試驗報告以及電磁兼容性試驗報告，這一點往往容易被大家忽略。實踐表明，綜合自動化系統應該能夠耐受幅值不超過1.6kV的電磁干擾；在高壓開關分、合電流時候，不應該使綜合自動化系統造成損壞或誤動作。這些要求應引起生產廠家及設計人員的重視。