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箱式变电站的应用 |
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| 箱式变电站的应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:32:06  |
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网站广告位 一、概述
一种于上世纪60～70年代发源于欧美的新型变电设备——箱式变电站或称户外成套变电站（也称组合式变电站），由于具有组合灵活、结构简、便于运输、占地面积小、安装便捷、施工期短，运行费低、环保、免维护等优点，近年来在我国发展迅猛，被广泛应用于大规模农村电网改造工程，使广大农民告别了昔日无电的日子,开始享受现代生活。下面就这一新型设备的应用作一简要介绍。
二、箱式变电站的特点
①投资少，占地面积小；箱式变电站不需要建房，10kV设备及变电站二次设备（包括远动通信）均布置在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内。10kV设备无构架，不仅减少了土建工程量，而且也缩小了占地面积，箱式变电站在出厂时已调试完，取消了大量电缆，大大节省了投资。
②施工期短；箱式变电站箱内所有设备在工厂内已一次安好，调试合格，现场安装时，只需将调试好的箱变固定在预埋的土建基础上，进行箱内外设备一二次的连接、保护、整定、校验等调试工作，即完成整个变电站的安装，大大缩短了施工期。
③变电站运行可靠性高；由于箱式变电站采用了控温、防尘、防潮、防腐等一系列措施，使安装在箱体内的二次保护、远动装置及开关设备均处于良好的工作环境中，设备运行不受自然气候及外界环境影响，即使在恶劣的环境下，设备也能正常运行；箱内设备布置紧凑，一次设备采用无油化（如干式变压器）, 二次设备的集成化程度高，减少了不必要的连线，降低了电气回路的故障率，大大提高了变电站运行的可靠性。
④自动化程度高，实现了无人值守；全智能化设计，保护系统采用变电站综合自动化装置，分散安装，可实现“四遥”，每个单元均能独立运行，继电保护功能齐全，增设后备机监控，装置装设485通信接口，计算机已运用到箱式变电站中，可对运行参数进行远方设置，实现了无人值守。
⑤组合方式灵活多样；箱式变电站由于结构紧凑，每个箱均为一个独立单元，使得组合方式灵活多样，可以将变电站所有设备全部采用箱式。
⑥外形美观大方；箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形美观大方，并可根据实际环境要求，选择不同的箱体颜色，使变电站与周围环境相协调。
三、箱式变电站与常规户外变电站方案比较
方案一：
①电气主接线及主要电气设备
35kV一回进线，主变1~2台，10kV线路4~8回，10kV电容补偿1~2回，10kV线路6回以下时，10kV母线采用单母线接线；10kV线路6回及以上且并有2台主变时，10kV母线采用单母线分段或简易分段接线。主变为1台时，35kV侧采用线路变压器组接线；主变为2台时，35kV侧采用单母线接线，变电站设置1台所用变，装于35kV进线侧，在35kV母线或进线及10kV母线，各10kV出线分别装一组避雷器。设备选择上考虑变压器采用节能产品，主变35kV侧采用熔断器和负荷开关配合作控制保护；主变10kV侧及10kV出线采用自动重合器作为线路控制保护；10kV电容器回路采用熔断器和负荷开关配合作控制保护；10kV电容补偿设备采用户外型，避雷器采用合成绝缘金属氧化锌避雷器。
②电气二次：
主变35kV侧采用熔断器作为主保护，重瓦斯，轻瓦斯及温度控制均动作于信号，10kV侧设限时过流保护，同时作为出线的后备保护。10kV出线设置自动重合器，实现10kV线路速断，过流，小电流接地保护，可实现10kV线路现场操作和遥控，遥测等功能，且有自动重合闸功能，自动重合器操作机构选用交流电机弹簧储能机构。
③远动通信
10kV自动重合器留有远动接口，各重合器RS485/232通信口并联后，经屏蔽通信电缆与通信设备相连，将变电所各种数据传至调度端，实现变电所的遥控、遥测、遥信等。
远动通道主要采用载波通信方式，随着无线扩频通信技术的发展，可靠性和性价比相应提高.
方案二:
①电气主接线及主要电气设备
电气主接线方式同方案一。
变压器采用新型节能型产品。主变35kV侧采用快速熔断器和负荷开关配合作控制保护。变电所选用一套无人值班箱式变电所，该设备将35kV变电所的二次系统、10kV一次系统在工厂内安装调试好后，装到一个可移动、全密封、防潮、防腐的箱体内，内部一次系统采用单元真空开关柜结构，二次设备集中或分散布置在箱内。
②电气二次：
全所二次设备采用分层分布式结构、全分散单元机箱配置，单元机箱可集中布置，也可与各一次设备间隔对应分散布置。1～2台主变配置一个保护监控单元箱，主变35kV侧采用快速熔断器作主保护，重瓦斯、轻瓦斯及温升控制均动作于信号，10kV侧设限时过流，同时作为出线的后备保护。每条10kV出线配置一个保护监控单元箱，实现10kV线路速断、过流、小电流接地等保护，可实现10kV线路现场操作和遥控、遥测、遥信等，且有自动重合闸功能。所有断路器操动机构选用交流电机储能弹簧机构。
③远动及通信：
变电所各保护监控单元箱留有远动接口，各单元箱RS485/232通信口并联后经屏蔽通信电缆与通信设备相联，将变电所各种数据传至调度端，实现变电所的遥控、遥测、遥信等。远动通道主要采用载波通信方式。
方案比较
方案一：
优点：造价相对较低，扩建方便。
缺点：所有电气设备均在户外，在气候恶劣、风沙大、污染严重地区使用，可靠性将会降低。
方案二：
优点：占地面积小，减少电缆数量、构架及土建工程量，安装简单，建设周期短。由于箱式变电所采用了控温、防尘、防潮等措施，使箱体内的电气设备处于良好的工作环境中，从而使变电所运行的可靠性提高。箱式变电所可用于各种恶劣环境条件下。
缺点：相对方案一造价较高，且无法扩建。
以上两种设计方案，各变电站可根据自身实际情况进行设计。现在许多变电站已朝无人值守方向发展，为适应新时期的变化要求，箱式变电站也在不断改进，前两种设计方案，只要配置一台后台监控机及相应监控软件，即可变成无人值守变电所。
四、箱式变电站综合自动化产品介绍
目前国内各生产生产箱式变电站的厂家的设计原理基本相同，电气二次已实现微机综合自动化，现以许继集团生产的PSU-2000综合自动化系统为例,介绍其特点：
①系统构成
该系统由保护测控部分PSU、保护主控单元（MCU）和当地工作站部分(WS)组成。其中保护测控部分通过星形网络和保护主控单元连接；保护主控单元和当地工作站连接；调度端通过载波机和MODEM或通过扩频，光纤方式与保护主控单元连接；这样就构成分级多CPU的分布式计算机控制系统。
②系统功能
PSU-2000综合自动化系统集中变电所的所有功能，应用自动控制技术、计算机数字化技术和数字化信息传输技术，将变电所相互有关连的各部分总承为一种有机的整体，用以完成从变电所安全监测、远方监视调度控制到单个点和公共点的操作处理。
各间隔层单元保留应急手动操作跳、合手段,各就地单元互相独立、互不影响，功能上绝不依赖于站控计算机，增强整个系统的可靠性和实用性。
③功能说明
⑴35kV主变后备保护（PSU-2205）
保护：复合电压闭锁过流I、II段；过负荷报警；轻、重瓦斯保护； 有载调压轻、重瓦斯保护；过温保护；压力释放保护；油位异常保护。主变35kV侧缺相保护（另配）
遥信：断路器位置、刀闸位置 、弹簧储能未满 、油位过高、过低信号、保护动作信号、变压器调压开关档位。
遥测：Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、f、Wh、VARh、COSФ、温度。
遥控：断路器、负荷开关、变压器调压开关。
中央信号：轻、重瓦斯；有载调压轻、重瓦斯；过温；压力释放；油位过高、过低；10kv侧弹簧储能未满、控制回路断线；保护动作信号；
⑵10KV线路保护（PSU-2307）
保护：速断(可带小延时); （低压）方向过流I、II段；后加速(检同期，检无压)三相一次重合闸;小电流接地选线；低频减载。
遥信：断路器位置、刀闸位置 、弹簧储能未满 、保护动作信号。
遥测：Ia、 Ic、Ua、Ub、Uc、P、Q、f、Wh、VARh、COSФ。
遥控：断路器。
中央信号：弹簧储能未满、控制回路断线；保护动作信号；
五、箱式变电站的不足
箱式变电站经过多年的应用，其技术已日趋成熟，除了上述优点也存在以下不足：
(1)虽然全部设备无油化且有控温设备的预警，但箱式变电所仍然存在火灾隐患，如：电缆、无功补偿装置也还有发生爆炸的危险等，一旦发生火灾，存在严重后果，应考虑相应的自动灭火系统.
(2)检修空间较小，不利于事故抢修，这是箱变先天的缺陷，无法克服。
(3)出线间隔的扩展裕度小，如想在原出线中增加1～2个出线间隔是比较困难的，必须再增加箱体才能做到。
六、几点建议
(1) 在箱式变电站设计上，厂家应考虑自然排水功能。
(2) 箱体表面应作隔热处理，避免紫外线过强造成箱内温度过高，影响箱内电气设备寿命。
(3) 设计上采用全无油化设备，避免出现安全隐患。
(4) 二次部分采用微机综合自动化系统，应与县调度主站之间有通信规约，采用CDT规约，且同时以数字通讯方式发送信息。
(5) 直流屏采用全封闭免维护铅酸蓄电池，且具有485通信接口，便于上传信号。
(6) 五防闭锁装置应与微机监控装置有机结合，达到采样信息共享、直观、对应、简单易行。
七、结束语
作为一种新型的变电设备,箱式变电站将越来越显示出其强大的生命力,是今后当代电网的主流发展趋势之一。作为一名电力工作者，应在工作中不断总结，完善箱式变电站的各种功能，开发创新，使箱式变电站更快适应发展的需要。
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