对一体化箱式变电站的研究(一)

1、对一体化箱式变电站的研究 一摘要：文章结合城农网开展的实际情况，对一体化箱式变电站进行研 究，探索其开展经历， 阐述其适合国情的改造， 详细描述其结构特点， 组装单元，高科技新产品的运用。重点介绍了永磁操动机构，永磁机 构较其它机构的最大优势是可靠性高，是实现断器免维护功能的技术 途径之一。结构特小使减小箱体尺寸成为可能， 研究新材料和新工艺， 产生出目前比拟科学化和人性化的箱体结构及外观。同时也做了不同 箱体结构的比拟，分析了一体化箱式变电站的经济效益，总结了其存 在的缺乏。关键词：一体化箱式变电站；非金属材料；内部环境；无人值守 目前，随着城农网改造向纵深方向的开展，各有关研究和生产部门积

2、 累了大量的经验，对适合城农网改造的设计方案及所采用的设备应具 备的性能都有了较明确的认识。中压配电网应选用短路容量能满足较 长期开展需要，可靠性高、体积小、维护工作量少和操作简单的新型 设备。在 “关于加快城市电力网改造的假设干意见 中强调“设备的选择要 注意小型化、无人化、自动化、免维护或少维修 ，促进了一体化箱式 变电站的开展及应用。一体化箱式变电站又称户外成套变电站，也有称作组合式变电站，或 者叫预装式箱式变电站，它是于 20 世纪 90 年代中期从欧美等西方发 达国家引进中国 .刚开始并没有被大量推广 ,只是个别地方局小规模试 用.到 90年代末期， 特别是农网改造工程启动后， 科研

3、开发、制造技术 及规模等都进入了高速开展。各个厂家也先后推出各自比拟成熟的产 品 ,箱内布局更加合理 ,箱体结构更加牢固 ,随着新型高压开关设备以及 高科技自动化产品的出现 ,箱式变电站充分满足用户需求 ,在国内大量 推广也成为可能。1 一体化箱式变电站的结构 具有代表性的做法有两种 : 一体化箱式变电站箱体大局部采用普通的彩钢板材料，骨架采用硬金属材料整体焊接工艺，外层用0.81.0mm的彩钢板，或者用镀锌钢板，或用钢板在金属底层经过热喷锌及表层喷塑处理，中间夹层采用 聚胺脂材料、聚苯乙烯泡沫材料。这种方式存在抗曝晒、抗阳光幅射 性差，隔热保温性能差，且容易产生凝露的缺陷。 一种箱体外墙材料

4、采用金邦板 它是以水泥、粉煤灰、硅粉、珍珠 岩为主要原料，参加复合纤维增强，经真空高压挤出成型，并经高温 高压蒸汽养护、精细加工与多层喷涂而成。它具有绿色环保、轻质高 强、隔音隔热、耐水防火、耐候抗冻等方面的特点。整个箱体采用高 强度型钢工字钢组成的骨架构成根本承重框架，以保证箱体具有 出色的抗震、抗风性能。采用外保温方式，整个箱体的墙壁是由金邦 板、通气层、防湿密封薄膜、 欧松板、保温材料、 钢结构薄壁方管、 纸面石膏板等材料组成。因此它具有卓越的气密性和隔热性，能有效 地防止室内产生结露现象的发生，更不用担忧长期使用会导致箱体腐 朽，同时具有防尘、 防腐、防潮、防火性能。对环境有良好的协调

5、性， 能美化环境，可适应各种气候条件，外形美观 ,可与周围环境颜色相协 调的。世界上很多国家，尤其是欧共体国家的箱式变电站、户外配电 箱的箱体，几乎很少使用金属材料制作，而采用非金属材料，大多为 玻纤特种水泥结构的箱体。提高其人性化的程度。2 一体化箱式变电站的内部环境 箱体内部环境应满足照明、通风、防沙、防火、防盗、防鼠、散热， 应满足正常运行、 维护要求，并应加装温度、 湿度测量表计、 凝露器、 烟雾报警装置，并将温度、湿度、凝露、烟雾报警探头信号接入综合 自动化系统，可考虑远程图像监控 ,同时还要考虑安装通讯设备的位置。 照明回路应设置可控的事故照明，即无人值守站维修人员到场时再 投入事

6、故照明。防止消耗蓄电池能量， 甚至影响保护设备的正常运行。 可通过设计定时通风的通风系统，在不太损害室内温度的根底上， 通过把多余的水蒸气排放到户外，起到改善箱体内部环境的作用。 有火患时只需通过烟雾报警将信号远传同时启动音响告警即可，值 班人员即可做出相应的处理。 维护环境要合理，更趋人性化.观察走廊至少大于900mm,柜后维修通 道不小于500mm,最好是能够做到在箱内维护，不受恶劣天气影响。应设 置必要的平安护栏及标志。 预留必要的空间 ,为将来因科技的开展而出现的新设备预留一定的 空间.防止出现无处安装新设备的现象。 要有可靠的接地环境 ,防止因接地不可靠而造成设备或人身损害， 观 察

7、走廊和维修通道应铺设绝缘胶皮。 箱体内安装空调、 除湿装置及必要的自动加热设备 ,这样设备运行不 受自然气候环境及外界污染影响，可保证在-45C+70C的恶劣环境下 正常运行。3 一体化箱式变电站的高压一次设备 主变压器采用自然冷却、低噪音。断路器可选用真空断路器，电流、 电压互感器、站用变压器选用干式设备， 10kV 进线采用电缆连接， 35kV 及 10kV 母线上分别装设避雷器各一组。 开关柜主要是中置柜和固定柜 , 真空断路器取代了早期的多油或少油断路器，无爆炸火灾的危害，免 维护和检验周期长， 操作寿命及开断次数到达万次， 是常规设备的 50 100 倍。在 10kV 电压等级主要是

8、弹簧机构以及永磁操作机构。 户外设备主要是主变压器 ,电容器,通常这两种设备由用户自行提供 . 因其裸露局部比拟多 ,易燃易爆系数比拟高 ,所以置于箱体外是比拟科 学的做法。但也有厂家应用户要求把电容器置于箱体内 ,为符合国家相 关规定 ,箱体无形中就扩大了许多 ,致使投资本钱增加 ,运输困难加大。 开关柜采用固定柜或中置柜 , 配置弹簧机构几乎已经成为一种模式。 但因其柜体宽大 弹柜：800/1000*1200/1500mm),机构复杂，造成箱体 庞大,因此只能把柜体的维护置于箱体外 ,即在箱体上开假设干对应的维 护门,其结果是箱体大 ,维护环境差 ,受气候影响比拟大 ,开门过多造成箱 体密

9、封性不好 ,加大内部环境的不易控制。 随着科技的开展 ,目前开关柜采用真空断路器 ,配永磁机构也成为一 种潮流。该产品具有开断性能好、可靠性高、机械和电气寿命长、免 维护等优点；具有代表性的 ZN78 型永磁操动机构的真空断路器 ,是我国引进国外先 进技术设计并合作生产的一种新型的真空断路器，这种设计可以使真 空断路器的电气特性更优良、机械结构更简单，可以大大提高机械可 靠性，使断路器可到达少维护或免维护。ZN78型真空断路器的永磁操动机构与常规的操作机构结构有着根本的 不同。其主要不同点在于动铁心与真空灭弧室上下直接连接。这种结 构形式有助于简化断路器的机械结构，取消拐臂、转轴和轴承。 它是

10、一种采用电磁合闸、永磁保持及弹簧分闸的操动机构。大大减少 运动和传动部件，分合闸时只需要较少的中间转换连接机构，减少了 操作时电能的大量消耗，且只有几个运动部件，可以大大提高机械可 靠性。柜体结构设计：采用断路器纵向布置、直动式隔离开关、新型防误操 作闭锁等先进的技术，因此体积 (350*550)比传统产品大大缩小；断路 器采用固定式安装，移动抽出式结构，便于现场的维护。4 一体化箱式变电站的自动化设备 为适应无人值守和调度自动化的需要，在电气二次局部，采用微机保 护和综合自动化系统，实时监控，保障电网平安。融监控、保护、远 动、通信等功能为一体的综合自动化系统。在中低压变电站实现全分 散监控。系统分为变电站层和间隔层，层间用通信网相接，极大减化 变电站的二次接线， 取消常规的中央信号屏 ,马赛克模拟屏的设备 ,缩小 了二次控制室面积，节省了综合造价，也提高了整个综合自动化系统 运行可靠性和实用性。 综合自动化系统与县调主站之间的通讯规约可采用 CDT、 101 等规 约，CDT 101规约为调度端和站端之间的信息传输制定了标准，建议 今后变电站自动化设备的远方调度传输协议上应采用 101 规约。通讯 通道可采用模拟载波、数字载波、无线电台、光纤网、微波、扩频、 专线等 ,其中光纤网、载波投资比拟大 , 专线比拟经济