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箱式变电站的未来——10kV模块化智能型变电站!

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箱式变电站的未来——10kV模块化智能型变电站!

发布日期:2018-05-18 作者: 点击:

近些年来,随着各种新兴产业的出现,箱式变电站的应用场所逐渐变得多样和复杂。

尤其对于寸土寸金的核心商区、电动汽车地下车库等特殊场所的应用,对箱式变电站的安全性、可靠性、智能化等指标都提出了更高的要求。


另外,当前各地环境污染问题严峻,环保性也成为了设备的重要考量指标。

而传统(现有)箱式变电站存在着安全隐患多、体积大、运输不便等诸多问题,已不能完全适应当前高标准的设计需求。

地下车库由于没有光照并伴随有潮湿,通风性能较差,外电源接入难,运输难度大,再加上车辆进出停车场卷起灰尘等问题,对于充电箱式变电站的建设有很大的影响。

因此现有箱式变电站在地下停车场将面临很严峻的设计、运输、安装施工等困难。

为了解决用户的要求,同时提高箱式变电站的适用性,改变思路,对现有箱式变电站的整体结构重新设计改进,将现有箱式变电站设计成模块组合式智能型箱式变电站。

该变电站具有小型化、结构紧凑、外形美观、安装方便、占地少、投资省、见效快等特点,为电动汽车充电站的建设提供了得天独厚的资源优势。

1、10 kV模块化智能型箱式变电站的总体设计


1.1 电气设计


1.1.1 高压部分设计

采用真空灭弧环保型空气绝缘的环网柜取代SF6 环网柜。解决10 kV 模块化智能型箱式变电站应用于户内、地下车库等无专用通风且人员活动频繁场所时SF6 泄漏所造成的安全问题。环网柜采用环网型一进二出方式,分别为进线负荷开关单元、断路器单元、出线负荷开关单元。


1.1.2、低压部分设计

低压设置塑壳断路器作为出线开关,面板式安装方便了板前电器元件的安装维护,采用的不打孔母线挂接系统,具有工艺美观、节省空间、安装方便、维护简单的特点。


一般630 kVA 以下容量时多采用低压计量,低压侧为单母线放射式配电。


低压无功补偿装置采用低压智能并联电容器,其特点为:具有补偿效果更好,体积更小,功耗更低,价格更廉,节约成本更多,使用接线更加简单,维护更加方便,使用寿命更长,可靠性更高的特点,适应了现代电网对无功补偿的更高要求。


哈尔滨箱式变电站低压出线口采用变径电缆护套孔,低压工作接地线引出预置引出孔。


1.1.3、变压器部分设计

常规箱式变电站的变压器采用油浸式,然而油浸式变压器由于发生故障后可能会发生油喷出或泄漏现象,易造成火灾,扩大事故范围,安全性较差,应用范围较小,大多应用在室外、且具备挖设事故油池条件的场所。


而干式变压器广泛应用在需要“防火、防爆”的场所,安全系数高。综合考虑安装环境,因此变压器选用环氧树脂绝缘干式变压器,容量为630 kVA,联结组别为Dyn11。

哈尔滨箱式变电站

1.1.4、智能化设计

10 kV 模块化智能型箱式变电站的智能化就是将计算机技术、微电子技术、电力电子技术、网络技术等应用于断路器等开关电器及配电设备,实现系统的智能化。


使之具备控制、测量、工作状态远传、保护参数远方设定、事故故障判定、保护及记录等功能,并结合网络技术、无线传输技术等实现远方集中监控和分层分级管理。


取代人工值班、查抄仪表,故障即时判断、切除和记录等人工工作,增强10 kV 模块化智能型箱式变电站的供电可靠性、安全性,提高电能质量。


为了实现10 kV 模块化智能型箱式变电站的智能化控制,设置低压采集智能终端对变压器的温度监测、低压出线状态监测及全电量采集;


同时可以监测变压器负荷率,实现电动汽车的有序充电管理,提高供电可靠性,改善供电的质量,提升管理水平。智能化监控管理可以缩短事故处理时间,减少停电范围,降低运营维护的费用。


低压采集智能终端对变压器的温度监测、低压出线状态监测及全电量采集。监测变压器负荷率,实现电动汽车的有序充电管理。可以采取光纤通信、电力载波通信、GPRS 通信(放大器)等多种通信方式。


1.2、结构设计


1.2.1、箱体材料的选择

10 kV 模块化智能型箱式变电站的材料可以是金属、非金属的。


敷镁铝锌钢板材料具有高强度的抗腐蚀性,是一种高耐腐蚀新型环保型钢板,它在严酷的腐蚀环境下仍然保持钢板的原来面貌,减少了一般钢材后期加工工艺,降低了使用后续成本,同时由于减少了电镀,该产品节约了资源亦保护了环境。


玻璃纤维增强水泥箱体是新推出的一种非金属壳体,这种材料机械强度高,耐热抗压,抗紫外线辐射,抗暴晒性能好,可避免因外部温度而引起箱内温度升高;防潮、防冻、防裂、抗腐蚀。


哈尔滨箱式变电站壳体不因冷热交变产生凝露,能适应各种气候条件。综合考虑到玻璃纤维增强水泥箱体模具加工周期较长,不易成型等特点,选择敷镁铝锌钢板是最优的方案。


1.2.2、箱体外形设计

目前箱式变电站箱体的形状呈多样化,除了有统一的造型外,各制造厂又根据使用环境、设备的组合、走线方式、地形特点等因素确定箱体外形。


在箱体外形的设计上要考虑与外界环境相协调,不要因为10 kV 模块化智能型箱式变电站的存在而破坏了环境,一个好的外形设计将成为一道亮丽的风景。


1.2.3、箱体框架设计

箱体外壳与槽钢底座采用预装式结构。箱体零件均为钣金构件,相互之间采用铆接或螺栓连接的方式,达到既便于安装,又可方便更换损坏的部件的要求。


箱体表面无紧固件可供拆卸,防盗性好。箱门四周以密封条密封,门锁为防雨式结构,门开启时有限位拉钩使门便于固定。


10 kV 模块化智能型箱式变电站采用模块化设计,进行分体式运输,以适应典型应用场所复杂的路况变化,以防止10 kV 模块化智能型箱式变电站在运输途中受损,方便现场进行拼装。


小巧的外形设计,合理地对各单元进行优化,使整体体积缩小,解决了有限空间的安装问题。模块间采用专用连接装置,可实现快速、稳定、不打孔安装的要求。


1.2.4、通风设计

10 kV 模块化智能型箱式变电站整体采用自然通风结构设计形式,应用“烟囱效应”热空气上升的原理,将新鲜冷空气从下部通风孔吸入,将热空气从箱体顶部排出。


此种通风只针对热量产生大,对散热要求较高的变压器室。变压器室通风则是整个箱变通风的最重要部分,其采用了门板下侧百叶窗进风,顶盖上侧做整体升高的通风栅,升高部分涵盖了整个变压器大小,且为凸出外观设计。


这种形式极大地提高了变压器室的出风量,也提高了出风速度,增加了变压器室内的空气循环,有效地降低变压器室内部的工作温度。


风的流通方向,由10 kV 模块化智能型箱式变电站的下侧进风孔进风,通过循环,热风经由变压器后从顶盖通风部分排出。


有效地降低了变压器室的温度,而变压器室顶盖较大的散热面积加速了变压器室下侧到顶侧气流的循环速度,从而达到了良好的散热效果,有效地降低了变压器室工作温度,提高了箱变运行的稳定性。


2、特点及应用


10 kV 模块化智能型箱式变电站作为一种新型户外配电设备,集中了现在市面上各类箱变的优点,还具备很多其他箱变没有的优势。


产品的设计,贯彻了以人为本的精神——最大限度地提高了安全可靠性,降低了工人劳动强度,操作简便施工便捷;响应了低碳环保的理念——节能、减排、降耗;想用户所想——少投资、少占地、保证施工质量又能缩短工期。


具有体积小、适用性强、占地面积小、模块化设计、防凝露、安全性高等一系列优点。成功解决了北京老旧小区、胡同、临街便道等地区用电困难的问题。


在以后的发展过程中,模块组合式箱变也将以其物美价廉、模块化等优点被越来越多地使用,具有广阔的发展前景。


10 kV 模块化智能型箱式变电站作为现有箱变的优化升级设备,成功解决了北京核心商区、地下车库等特殊场所的应用。


已向市场提供几十余种产品,经过一段时间运行状况良好,应用场所有天桥剧场、国家大剧院、国家公安部、大栅栏等,对北京城市现代化建设做出了贡献。


3、结束语


研究结果表明,该10 kV 模块化智能型变电站作为一种新型户外配电设备,集中了现在市面上各类箱变的优点,还具备很多其他箱变没有的优势。


模块组合式箱变具有体积小、适用性强、占地面积小、模块化设计、组合样式多样、安全性高、防腐蚀等一系列优点,而且颜色可根据周围环境选择达到与周围建筑的完美协调。


不仅成功解决了北京老旧小区、胡同、临街便道等地区用电困难的问题,还具有美化环境的整体效果,为改善北京空气质量发挥了积极作用。


模块组合式箱变的推广将改变箱变的现状,开拓箱式变电站的设计思路,同时也将成为箱变发展过程中一个全新的亮点。


箱式变电站是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置,按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备,即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起,安装在一个防潮、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,机电一体化,全封闭运行,特别适用于城网建设与改造,是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站,它替代了原有的土建配电房,配电站,成为新型的成套变配电装置。箱式变电站适用于住宅小区、城市公用变、繁华闹市、施工电源等。


特点


箱式变电站主要由多回路高压开关系统、铠装母线、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成,安装在一个防潮、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,机电一体化,全封闭运行,主要有以下特点:


技术先进安全可靠


箱体部分采用目前国内领先技术及工艺,外壳一般采用镀铝锌钢板,框架采用标准集装箱材料及制作工艺,有良好的防腐性能,保证20年不锈蚀,内封板采用铝合金扣板,夹层采用防火保温材料,箱体内安装空调及除湿装置,设备运行不受自然气候环境及外界污染影响,可保证在-40℃~+40℃的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜(如:xgn型)、干式变压器、干式互感器、真空断路器,弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备,产品无裸露带电部分,为全封闭、全绝缘结构,完全能达到零触电事故,全站可实现无油化运行,安全性高,二次采用微机综合自动化系统,可实现无人值守。


自动化程度高


全站智能化设计,保护系统采用变电站微机综合自动化装置,分散安装,可实现"四遥",即遥测、遥信、遥控、遥调,每个单元均具有独立运行功能,继电保护功能齐全,可对运行参数进行远方设置,对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警,满足无人值班的要求;根据需要还可实现图像远程监控。


工厂预制化


设计时,只要设计人员根据变电站的实际要求,作出一次主接线图和箱外设备的设计,就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号,所有设备在工厂一次安装、调试合格,真正实现变电站建设工厂化,缩短了设计制造周期;现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作,整个变电站从安装到投运大约只需5~8天的时间,大大缩短了建设工期。


组合方式灵活


箱式变电站由于结构比较紧凑,每个箱均构成一个独立系统,这就使得组合方式灵活多变,一方面,我们可以全部采用箱式,也就是说,35kv及10kv设备全部箱内安装,组成全箱式变电站;也可以仅用10kv开关箱,35kv设备室外安装,10kv设备及控保系统箱内安装,对于这种组合方式,特别适用于农网改造中的旧站改造,即原有35kv设备不动,仅安装一个10kv开关箱即可达到无人值守的要求。总之,箱式变电站没有固定的组合模式,使用单位可根据实际情况自由组合一些模式,以满足安全运行的需要。


投资省见效快


箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%~50%,以35kv单主变4000kva规模变电所计算,土建工程(包括征地费用)箱式变电站要比常规变电所节约100余万元;若从竣工投产角度分析,保守估计按每站提前4个月投运计算,若平均负荷2000kw,售电利润0.10元/kw.h,三个月可增加净利润60余万元;从运行角度分析,在箱式变电站中,由于先进设备的选用,特别是无油设备运行,从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题,变电站可实行状态检修,减少维护工作量,每年可节约运行维护费用10万元左右,整体经济效益十分可观。


占地面积小


以4000kva单主变规模变电所为例,建设一座常规35kv变电所,大约需占地3000m左右,而且需要进行大规模的土建工程;而选用箱式变电站,主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至100m,包括35kv其他设备总占地面积最大为300m,仅为同规模变电所占地面积的1/10,可充分利用街心、广场及工厂角隅即可安装投产,符合国家节约土地的政策。


外形美观


箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术,外形设计美观,在保证供电可靠性前提下,通过选择箱式变电站的外壳颜色,从而极易与周围环境协调一致,特别适用于城市建设,如:城市居民住宅小区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集地区,它既可作为固定式变电所,也可作为移动式变电所,具有点缀和美化环境的作用。


相关标签:哈尔滨机电设备,哈尔滨箱式变电站

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