作者：龔進(jìn)

1.概述

　　隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進(jìn)入負(fù)荷中心，形成高壓受電———變壓器降壓———低壓配電的供電格局，所以供電用配電要向節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化、無人值守的方向發(fā)展，箱式變電站(簡稱箱變)正是具有這些特點(diǎn)的最佳產(chǎn)品，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。

　　與此同時(shí)，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展，因此不僅要求箱變安全可靠，同時(shí)要求具有“四遙”(遙測、遙訊、遙調(diào)、遙控)的智能化功能。這種智能箱式變電站(簡稱智能箱變)環(huán)網(wǎng)供電時(shí)，在特定自主軟件配合下，能完成故障區(qū)段自動(dòng)定位、故障切除、負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在一分鐘左右恢復(fù)送電。

　　我廠是“全國智能型箱式變電站聯(lián)合設(shè)計(jì)組”成員，目前制造的智能箱變在結(jié)構(gòu)上吸取了眾多箱變的優(yōu)點(diǎn)，并且在智能化方面做到：

ａ)高壓(12kV)側(cè)能滿足電力系統(tǒng)對于配電網(wǎng)自動(dòng)化的要求；

ｂ)低壓(0.4kV)側(cè)滿足智能化小區(qū)的要求；

ｃ)可以用設(shè)置在中心站或物業(yè)治理處的上位機(jī)對箱變進(jìn)行“四遙”系統(tǒng)治理。

2.箱變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和智能系統(tǒng)
　　智能箱變是由高壓柜、電力變壓器、低壓柜、計(jì)量單元及智能系統(tǒng)等優(yōu)化組合成的完整的智能化供配電成套裝置，它具有小型化、免維護(hù)、高性能、節(jié)能，安裝方便，占地少，壽命長，可作為城市高層建筑、居民小區(qū)、市政設(shè)施、工廠、礦山、公路、碼頭、油田等場所的智能化變配電設(shè)備。

　　智能箱變在結(jié)構(gòu)上，采用模塊方式，每一臺箱變可由以下各種型式組合而成；按高壓開關(guān)接入電網(wǎng)型式分為環(huán)網(wǎng)型或雙電源型或終端型；按設(shè)備布置方式分為“目字型”或“品字型”；按內(nèi)裝變壓器種類分為油浸全密封變壓器或干式變壓器；按箱體外殼材質(zhì)分為金屬外殼或非金屬外殼；按高壓開關(guān)選形分為產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)或壓氣式負(fù)荷開關(guān)或真空式負(fù)荷開關(guān)或ＳＦ6負(fù)荷開關(guān)；按可否配置智能系統(tǒng)分為智能型或緊湊型等。

2.1　布局

　　從布置上看，高壓室、變壓器室、低壓室按“品字形”布置，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝選址、操作和巡檢，當(dāng)變壓器室排布多臺變壓器時(shí)尤為有利；按“目字形”布置，接線較為方便，故大多采用。見圖(一)。

2.2　高壓接線方式

　　高壓(12ｋＶ)側(cè)，采用負(fù)荷開關(guān) 限流熔斷器作為就壓器的主保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護(hù)熔斷器串聯(lián)進(jìn)行分段范圍保護(hù)。限流熔斷器一相熔斷時(shí)必須能聯(lián)動(dòng)跳開三相負(fù)荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運(yùn)行。線路側(cè)負(fù)荷開關(guān)必須配有直流電源(ＤＣ24Ｖ)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動(dòng)。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感器。

　　高壓開關(guān)選用可靠性高和具有自動(dòng)化裝置及智能化接口的先進(jìn)的產(chǎn)品：如ＳＦ6負(fù)荷開關(guān)、壓氣式負(fù)荷開關(guān)、真空負(fù)荷開關(guān)等。

　　環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個(gè)間隔組成，即二個(gè)環(huán)纜進(jìn)出間隔和一個(gè)變壓器回路間隔。圖(二)為環(huán)網(wǎng)供電單元的基本布置，其中，負(fù)荷開關(guān)ＱＬＡ和ＱＬＢ在隔離故障線段時(shí)，能及時(shí)恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負(fù)荷開關(guān)ＱＬＣ相連的熔斷器Ｆ在中壓/低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)起保護(hù)作用；ＱＬＣ對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。

2.3　變壓器的匹配和散熱處理

　　箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將10ＫＶ降至380Ｖ/220Ｖ，變壓器容量一般為160～1600ＫＶＡ，最常用的容量為315～630ＫＶＡ。其器身為三相三柱或三相五柱結(jié)構(gòu)、Ｄｙｎ11或Ｙｙｎ12聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“Δ”外部。三相五柱式Ｄｙｎ11變壓器的優(yōu)點(diǎn)是帶三相不對稱負(fù)荷能力強(qiáng)，不會因三相負(fù)載不對稱造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓器應(yīng)具有齊全的運(yùn)行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強(qiáng)度的真空壓力表等。

　　變壓器選用Ｓ9-Ｍ、Ｓ11Ｍ全密封、免維護(hù)、低噪音、性價(jià)比高的油浸式變壓器(噪音≤50ｄＢ)或新型干式變壓器(噪音≤55ｄＢ)等。采用干式變壓器時(shí)，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。目前，國內(nèi)大多采用新Ｓ9或Ｓ11系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優(yōu)點(diǎn)是空載損耗很小，只有1/4～1/3，但其價(jià)格高出1.3～1.6倍，但隨著制造技術(shù)的提高，一旦價(jià)格下來，非晶合金變壓器會占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

　　變壓器設(shè)置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內(nèi)。后者變壓器室為防日照輻射使室溫升高，采用四面壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計(jì)成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道，裝有自動(dòng)強(qiáng)迫排氣通風(fēng)裝置(軸流風(fēng)機(jī)或幅面風(fēng)機(jī))。通常裝置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按答應(yīng)溫度的80～90設(shè)定；室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風(fēng)來散熱。

　　為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上一般設(shè)置了百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，使氣流能進(jìn)去，而灰塵被分離。有的還在百葉窗處加防塵裝置，如圖(三)中所示。為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處大多加上絕緣防護(hù)罩。

2.4　低壓側(cè)功能特點(diǎn)

　　低壓(0.4ｋＶ)側(cè)，出線保護(hù)可以配多路空氣開關(guān)或刀熔開關(guān)；具有微機(jī)控制，自動(dòng)循環(huán)投切無功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償容量一般為變壓器容量的10～30；具有獨(dú)立電能計(jì)量箱。

　　低壓開關(guān)配置智能控制器可實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，并可提供信號單元及操作控制，同時(shí)還有表計(jì)功能。控制器具有標(biāo)準(zhǔn)的ＲＳ-485接口，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控治理系統(tǒng)的“四遙”功能。

2.5　智能系統(tǒng)配備

　　智能箱變采用的智能型元器件應(yīng)配置電源、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備(上位機(jī)、智能儀表等)以滿足智能化的要求。智能箱變?yōu)椋翰捎肞rofibus-DP標(biāo)準(zhǔn)的、開放型的現(xiàn)場總線技術(shù)將具有通訊能力的元器件(從站)與之連接，從而實(shí)現(xiàn)主站通過總線對開關(guān)、電網(wǎng)的遠(yuǎn)程測量、調(diào)節(jié)、控制、通訊；或采用智能控制儀對高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測量、調(diào)節(jié)、控制、通訊。智能箱變系統(tǒng)如圖(四)所示。
　　在系統(tǒng)方案配置時(shí)考慮到用戶對智能監(jiān)控的要求,采用以下兩種方式之一進(jìn)行：1)高低壓側(cè)分別配置智能系統(tǒng)；2)高低壓側(cè)統(tǒng)一配置智能系統(tǒng)。

　　智能系統(tǒng)的元器件安裝、布置、現(xiàn)場布線等應(yīng)符合有關(guān)要求,對于電磁兼容(ＥＭＣ),須采用先進(jìn)抗干擾技術(shù)。編寫的監(jiān)控軟件主要包括主回路、框架斷路器、控制回路和配電系統(tǒng)信息等遙控界面。

　　裝備智能系統(tǒng)的箱變具有下列智能化功能：ａ)顯示高壓側(cè)系統(tǒng)一次接線圖,反映各高壓開關(guān)分、合閘狀態(tài)；ｂ)“四遙”功能；ｃ)系統(tǒng)治理。

2.6　外殼制造工藝

　　表面防護(hù)層的附著力差、壽命短制約了普通鋼板用于戶外型箱變。氫外殼有的采用不銹鋼板或鋁合金板或聚苯乙烯復(fù)合板,而非金屬外殼(如玻璃纖維增強(qiáng)水泥板、玻璃纖維增強(qiáng)塑料板、彩色板等)的采用是一種流行趨勢。在用玻璃纖維增強(qiáng)水泥板和玻璃纖維增強(qiáng)塑料板時(shí),為了采光和防止雨水淋入,可將頂蓋做成表面光滑的防水滴緣。見圖(五)。
　　當(dāng)然,外殼必須堅(jiān)固,隔熱性能優(yōu)良,防火阻燃,應(yīng)能承受因內(nèi)部故障電弧而引起的沖擊力,其外形和顏色要盡量與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.結(jié)束語

　　我國的箱變市場潛力巨大,但應(yīng)用箱變注重解決好以下幾個(gè)問題：

　　在一般條件下,可使用價(jià)格較便宜的空氣絕緣箱式站,對于氣候條件和地理?xiàng)l件非凡的地方及有非凡安全可靠的場合應(yīng)采用ＳＦ6絕緣開關(guān)設(shè)備。必須解決好環(huán)網(wǎng)供電單元的有機(jī)組成部分———封閉式電纜插接件問題；對高壓室和低壓室要注重凝露問題,防止閃絡(luò)放電；對變壓器室要防止因發(fā)熱而影響變壓器出力；在殼體上考慮安裝防爆膜盒或故障電弧限制器或壓力開關(guān)系統(tǒng)或電子智能保護(hù)系統(tǒng)來防止因內(nèi)部故障引起的殼體爆炸；對于ＳＦ6絕緣開關(guān)設(shè)備還要逐步加裝“氣體監(jiān)測裝置”。同時(shí)注重選用性能好且安全可靠的無件,包括高壓開關(guān)、變壓器和低壓開關(guān),這樣的智能箱變可靠性才會提高、才有旺盛的生命力。

　　顯然,為提高供電的可靠性,高壓環(huán)網(wǎng)及雙電源供電的自動(dòng)化、低壓格式網(wǎng)、低壓網(wǎng)自動(dòng)投切、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)采取的先進(jìn)技術(shù)勢必在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中被廣泛采用。因此,自動(dòng)化控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用也將是我們今后努力方向。