箱式變電站結(jié)構(gòu)分析論文

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1歐式箱變的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

歐式箱變(簡(jiǎn)稱歐變)是將已通過(guò)試驗(yàn)的高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器、低壓開(kāi)關(guān)柜組合在一起。我國(guó)自20世紀(jì)80年代初開(kāi)始自行研制這種箱變，并對(duì)此制定了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)有《高壓、低壓預(yù)裝式變電站》(GB/T17467-1998)、《高壓、低壓預(yù)裝箱式變電站選用導(dǎo)則》(DL/T537-2002)、《箱式變電站技術(shù)條件》(SD320-89)和《組合式變電所》(ZBK40001-89)。

1.1歐式箱變的布局與接線

歐變的高壓室、變壓器室和低壓室可按“目字型”或“品字型”布置。“目字型”布置與“品字型”布置相比，“目字型”接線較為方便,故大都采用“目字型”布置。如圖1所示：

歐變有多種高壓接線方式，常用的高壓接線方案有：終端、雙電源、環(huán)網(wǎng)等接線方式。在高壓回路中，通常采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)與限流熔斷器組合的保護(hù)方式，負(fù)荷開(kāi)關(guān)通常采用真空或SF6開(kāi)關(guān)，額定電流為630A，動(dòng)、熱穩(wěn)定電流分別為50kA和20kA。變壓器通常采用常規(guī)的、性價(jià)比高的油浸式或干式變壓器，如S11系列等。低壓接線方案非常繁多，出線保護(hù)多采用空氣開(kāi)關(guān)或刀熔開(kāi)關(guān)，回路最多可達(dá)20路；具有無(wú)功補(bǔ)償和多路計(jì)量功能；目前根據(jù)市場(chǎng)的需求；亦有安裝低壓電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品，可確保重要用戶的供電可靠性。

2歐式箱變的應(yīng)用要點(diǎn)

(1)應(yīng)有降溫措施。歐變的變壓器一般放在箱體內(nèi)，夏季在太陽(yáng)光的照射下變壓器室溫度很高，散熱困難。因此GB/T17467標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定：變壓器在外殼內(nèi)部的溫升超過(guò)同一變壓器在外殼外部測(cè)得溫升的差值，不應(yīng)大于外殼級(jí)別規(guī)定的數(shù)值，如10K、20K或30K，否則必須采取降溫措施。防日照輻射的措施主要有：在變壓器的四周壁添加隔熱材料；采取雙層夾板結(jié)構(gòu)；頂蓋采用空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)。強(qiáng)迫通風(fēng)措施。DL/T537標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻。當(dāng)強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻時(shí)，一般應(yīng)在變壓器隔室內(nèi)裝設(shè)不少于2臺(tái)容量相當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)。強(qiáng)迫通風(fēng)措施大致有兩種：一種以變壓器上部空氣溫度作為風(fēng)扇動(dòng)作整定值；另一種是以變壓器內(nèi)上層油溫不超過(guò)65?C作為動(dòng)作整定值。

(2)應(yīng)有防凝露措施。歐變不是全密封結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)部比較容易發(fā)生凝露。因此歐變的高、低壓室應(yīng)裝設(shè)適當(dāng)?shù)尿?qū)潮裝置(如溫度凝路控制器等)，以防止因凝露而影響電器元件的絕緣性能和對(duì)金屬材料的銹蝕。

2歐式箱變綜合自動(dòng)化的功能

通過(guò)變電站自動(dòng)化，在電力調(diào)度方面，我們能全面實(shí)施“四遙功能”，從而為電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化提供了必要的保證，大大提高了變電站運(yùn)行的可靠性和安全性。

1、繼電保護(hù)功能

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，要具備常規(guī)變電站系統(tǒng)保護(hù)及元件保護(hù)設(shè)備的全部功能，而且要獨(dú)立于監(jiān)控系統(tǒng)。即當(dāng)該系統(tǒng)網(wǎng)各軟、硬件發(fā)生故障退出運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)單元仍然正常運(yùn)。微機(jī)保護(hù)除了所具有的繼電保護(hù)功能外，還需具有其它功能。

（1）模擬量的顯示功能。系統(tǒng)應(yīng)能顯示電流、電壓、有功、無(wú)功、電度等模擬量參數(shù)，當(dāng)通信網(wǎng)退出運(yùn)行時(shí)仍能滿足運(yùn)行監(jiān)視。

（2）故障記錄功能"系統(tǒng)應(yīng)能顯示故障時(shí)間、電流、電壓大小、開(kāi)關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)等。

（3）能儲(chǔ)存多套定值，并能當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ岛惋@示定值。

（4）與監(jiān)控系統(tǒng)通信，能接收監(jiān)控系統(tǒng)命令，選擇并修改定值，發(fā)送故障信息、保護(hù)動(dòng)作情況、當(dāng)時(shí)整定值及自診斷信號(hào)等。除當(dāng)?shù)赝猓€能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方查詢和整定保護(hù)定值，并具有遠(yuǎn)方/就地閉鎖，操作權(quán)限閉鎖等功能。

（5）系統(tǒng)內(nèi)各插件具有自診斷功能。

2、信息采集功能

分散式自動(dòng)化系統(tǒng)的變電站，信息由間隔層I/O單元采集。常規(guī)四遙功能的變電站，信息由RTU采集。電能量的采集宜用單獨(dú)的電能量采集裝置。系統(tǒng)對(duì)安全運(yùn)行中必要的信息進(jìn)行采集，主要包括遙測(cè)量、遙信量、遙控量和電能量等幾個(gè)方面。3、設(shè)備控制及閉鎖功能

設(shè)備控制包括對(duì)斷路器和刀閘進(jìn)行開(kāi)合控制；投、切電容器組及調(diào)節(jié)變壓器分接頭；保護(hù)設(shè)備的檢查及整定值的設(shè)定；輔助設(shè)備的退出和投入(如空調(diào)、照明、消防等)等功能。

以上控制功能可以由運(yùn)行人員通過(guò)CRT屏幕進(jìn)行操作。在設(shè)計(jì)上保留了手動(dòng)操作手段，并具有遠(yuǎn)方/就地閉鎖開(kāi)關(guān)，保證在微機(jī)通信系統(tǒng)失效時(shí)能夠運(yùn)行和操作(包括可手動(dòng)準(zhǔn)同期和捕捉同期操作)。在各間隔的每個(gè)斷路器，設(shè)置按鈕或開(kāi)關(guān)式的一對(duì)一“分”、“合”操作開(kāi)關(guān)和簡(jiǎn)易的強(qiáng)電中央事故和告警信號(hào)。

為了防止誤操作，操作閉鎖主要包括：操作出口具有跳、合閉鎖功能和并發(fā)性操作閉鎖功能；CRT屏幕操作閉鎖功能；當(dāng)站內(nèi)通信網(wǎng)退出運(yùn)行時(shí)，能滿足非CRT屏幕操作、五防閉鎖功能和適應(yīng)一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維修操作的五防閉鎖功能；根據(jù)一次設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)斷路器!隔離開(kāi)關(guān)操作閉鎖功能。

4、自動(dòng)裝置功能

（1）根據(jù)系統(tǒng)潮流進(jìn)行無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，也可人工控制(人工操作可就地、可遠(yuǎn)方)。自動(dòng)控制時(shí)，可根據(jù)電壓、潮流和無(wú)功負(fù)荷、變壓器抽頭位置信號(hào)，由裝置進(jìn)行自動(dòng)控制調(diào)節(jié)變壓器抽頭位置或投退電容器組。

（2）低周減載。110kV、10kV線路可由各自的保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，不用單獨(dú)配置低周減載裝置。整定值由各條線路裝置自行整定。

（3）同期檢測(cè)和同期分閘。同步檢測(cè)斷路器兩側(cè)電壓的幅值、相位和頻率，并發(fā)出同期合閘啟動(dòng)或閉鎖信號(hào)。此功能可進(jìn)行檢無(wú)壓同期，亦能進(jìn)行手動(dòng)準(zhǔn)同期和捕捉同期；既能滿足正常運(yùn)行方式下的同期，亦能滿足系統(tǒng)事故時(shí)的同期。同期功能有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式供選擇，同期裝置與通信網(wǎng)相互獨(dú)立。

（4）小電流接地選線功能。可通過(guò)采取3I0、3U0及其增量來(lái)判斷是否有接地故障，也可用5次諧波方式分析接地故障。小電流接地選線功能與通信網(wǎng)相互獨(dú)立，不依賴通信網(wǎng)的后臺(tái)機(jī)檢測(cè)。規(guī)程規(guī)定，小電流系統(tǒng)當(dāng)單相接地后允許2h帶故障運(yùn)行，2h后要立即切除故障線路。據(jù)有關(guān)綜合自動(dòng)化站的運(yùn)行記錄，在雷雨季節(jié)時(shí)雷擊曾擊壞過(guò)站內(nèi)的通信網(wǎng)。若此時(shí)雷擊又同時(shí)造成10kV線路單相接地，則運(yùn)行人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路單相接地故障，若不及時(shí)處理，則有可能造成故障線路由單相接地發(fā)展成為兩相或三相接地短路故障。因此，小電流接地選線功能要獨(dú)立于通信網(wǎng)。

（5）事故錄波。對(duì)于220kV變電站的主變、220kV線路除了保護(hù)裝置自帶故障錄波外，還設(shè)置了一套獨(dú)立的微機(jī)錄波屏。而110kV線路則用本身裝置記錄。

5、報(bào)警功能

對(duì)站內(nèi)各種越限，開(kāi)關(guān)合、跳閘，保護(hù)及裝置動(dòng)作，上、下行通道故障信息，裝置主電源停電信號(hào)，故障及告警信號(hào)，進(jìn)行處理并作為事件記錄及打印。輸出形式有：音響告警、畫(huà)面告警、語(yǔ)音告警、故障數(shù)據(jù)記錄顯示(畫(huà)面)和光字牌告警。

6、設(shè)備監(jiān)視功能

包括一次設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)、主變油溫監(jiān)測(cè)、火警監(jiān)測(cè)!環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。當(dāng)上述各參量越過(guò)預(yù)置值時(shí)，發(fā)出音響和畫(huà)面告警，并作為事件進(jìn)行記錄及打印。

7、操作票自動(dòng)生成功能

根據(jù)運(yùn)行方式的變化，按規(guī)范程序，自動(dòng)生成正確的操作票，以減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并減少誤操作的可能性。

8、數(shù)據(jù)處理及打印功能

中調(diào)、地調(diào)、市調(diào)、運(yùn)行管理部門(mén)和繼保專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，可以以歷史記錄存檔，并實(shí)現(xiàn)站內(nèi)日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表的生成和打印，可將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、打印及轉(zhuǎn)儲(chǔ)，并可形成各類曲線、棒圖、餅圖、表盤(pán)圖。該功能在變電站內(nèi)及調(diào)度端均能實(shí)現(xiàn)。

9、人機(jī)接口功能

具有良好的人機(jī)界面，運(yùn)行人員可通過(guò)屏幕了解各種運(yùn)行狀況，并進(jìn)行必要的控制操作。人機(jī)聯(lián)系的主要內(nèi)容包括：顯示畫(huà)面與數(shù)據(jù)；人工控制操作；輸入數(shù)據(jù)；診斷與維護(hù)。

當(dāng)有人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行，運(yùn)行人員利用CRT屏幕和鍵盤(pán)或鼠標(biāo)器進(jìn)行操作。當(dāng)無(wú)人值班時(shí)，人機(jī)聯(lián)系功能在上級(jí)調(diào)度中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行。

10、遠(yuǎn)程通信功能

將站內(nèi)運(yùn)行的有關(guān)數(shù)據(jù)及信息遠(yuǎn)傳至調(diào)度中心及設(shè)備運(yùn)行管理單位。其中包括正常運(yùn)行時(shí)和故障狀態(tài)時(shí)的信息，以便調(diào)度中心人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況、進(jìn)行事故處理。

可實(shí)現(xiàn)四遙和遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)值、故障錄波與測(cè)距信號(hào)的遠(yuǎn)傳等。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)可與調(diào)度中心對(duì)時(shí)或采用衛(wèi)星時(shí)鐘GPS。