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箱式变电站的未来——10kV模块化智能型变电站!
[  发布时间:2020-11-27 09:33:00    信息来源:全德电气股份  ]

文章导读

近些年来,随着各种新兴产业的出现,美式变压器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,对配电柜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 高压配电柜 低压配电柜高压部分设计

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。

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。

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。

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。

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