3 淺談風(fēng)電場箱式變電站的設(shè)計.doc

淺談風(fēng)電場箱式變電站的設(shè)計中山市明陽電器有限公司 付云冬 郵編：582437摘要：箱式變壓器是將傳統(tǒng)變壓器、高低壓開關(guān)柜集中設(shè)計在箱式殼體中，具有體積小、重量輕、低噪聲、低損耗、高可靠性等特點。廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電場、住宅小區(qū)、商業(yè)中心、輕軌站、機(jī)場、廠礦、企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校等場所。關(guān)鍵詞：組合式變壓器 自動化 一體化 電氣設(shè)備Abstract: The traditional transformer, box-type transformer high and low pressure switch cabinet centralized design in the box casing, has the advantages of small volume, light weight, low noise, low loss, high reliability. widely used in wind farms, residential quarters, commercial center, the light rail station, airports, factories and mines, enterprises, hospitals, school and other places.Key words: combined transformer; Automation; Integrated; Electrical equipment一.簡單介紹 1.組合式變壓器(俗稱美式箱變也叫箱式變壓器)是將變壓器、高壓受電部分的負(fù)荷開關(guān)及保護(hù)裝置、低壓配電裝置、低壓計量系統(tǒng)和無功補(bǔ)償裝置組合在一起的成套變配電設(shè)備。2.組合式變壓器(俗稱美式箱變)主要特點：全密封、全絕緣、結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、體積僅為箱式變電站（歐式箱變）的1/3左右。無須配電房，可直接安放在室內(nèi)或室外，也可安放在街道兩旁和綠化帶內(nèi)，可靠地保證了人身安全，既是供電設(shè)施，又可裝點環(huán)境。組合式變壓器(俗稱美式箱變也叫箱式變壓器)可用于終端供電和環(huán)網(wǎng)供電，轉(zhuǎn)換十分方便，保證了供電的可靠性、靈活性。3.采用雙熔絲全范圍保護(hù)方式，大大降低了運行成本。熔芯安裝在玻璃纖維圓筒內(nèi)與變壓器油分離，熔芯的安裝和更換在變壓器油箱外通過絕緣手柄操作，可方便的在現(xiàn)場更換熔芯。采用不同的熔芯串聯(lián)的全范圍熔芯，可以為變壓器提供過載和短路故障的保護(hù)。10kV套管電纜頭可在200A負(fù)荷電流下多次插拔，在緊急情況下作負(fù)荷開關(guān)使用，并具有隔離開關(guān)的特點。組合式變壓器(俗稱美式箱變也叫箱式變壓器)采用國內(nèi)9型、11型配電變壓器，損耗低，噪音低，使用壽命長。二.箱式變電站的特點 箱式變電站主要由多回路高壓開關(guān)系統(tǒng)、鎧裝母線、變電站綜合自動化系統(tǒng)、通訊、遠(yuǎn)動、計量、電容補(bǔ)償及直流電源等電氣單元組合而成，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機(jī)電一體化，全封閉運行，主要有以下特點： （1）技術(shù)先進(jìn)安全可靠 箱體部分采用目前國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)及工藝，外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板，框架采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱材料及制作工藝，有良好的防腐性能，保證20年不銹蝕，內(nèi)封板采用鋁合金扣板，夾層采用防火保溫材料，箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，設(shè)備運行不受自然氣候環(huán)境及外界污染影響，可保證在-40+40的惡劣環(huán)境下正常運行。 箱體內(nèi)一次設(shè)備采用全封閉高壓開關(guān)柜(如：XGN型)、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器，彈簧操作機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)等國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先設(shè)備，產(chǎn)品無裸露帶電部分，為全封閉、全絕緣結(jié)構(gòu)，完全能達(dá)到零觸電事故，全站可實現(xiàn)無油化運行，安全性高，二次采用微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)無人值守。 (2)自動化程度高 全站智能化設(shè)計，保護(hù)系統(tǒng)采用變電站微機(jī)綜合自動化裝置，分散安裝，可實現(xiàn)四遙，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，每個單元均具有獨立運行功能，繼電保護(hù)功能齊全，可對運行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)置，對箱體內(nèi)濕度、溫度進(jìn)行控制和遠(yuǎn)方煙霧報警，滿足無人值班的要求；根據(jù)需要還可實現(xiàn)圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控。(3) 工廠預(yù)制化設(shè)計時，只要設(shè)計人員根據(jù)變電站的實際要求，做出一次主接線圖和箱外設(shè)備的設(shè)計，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號，所有設(shè)備在工廠一次安裝、調(diào)試合格，真正實現(xiàn)變電站建設(shè)工廠化，縮短了設(shè)計制造周期；現(xiàn)場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護(hù)定值校驗、傳動試驗及其它需調(diào)試的工作，整個變電站從安裝到投運大約只需58天的時間，大大縮短了建設(shè)工期。(4)組合方式靈活箱式變電站由于結(jié)構(gòu)比較緊湊，每個箱均構(gòu)成一個獨立系統(tǒng)，這就使得組合方式靈活多變，一方面，我們可以全部采用箱式，也就是說，35kV及10kV設(shè)備全部箱內(nèi)安裝，組成全箱式變電站；也可以僅用10kV開關(guān)箱，35kV設(shè)備室外安裝，10kV設(shè)備及控保系統(tǒng)箱內(nèi)安裝，對于這種組合方式，特別適用于農(nóng)網(wǎng)改造中的舊站改造，即原有35kV設(shè)備不動，僅安裝一個10kV開關(guān)箱即可達(dá)到無人值守的要求?？傊涫阶冸娬緵]有固定的組合模式，使用單位可根據(jù)實際情況自由組合一些模式，以滿足安全運行的需要。(5)投資省見效快箱式變電站較同規(guī)模常規(guī)變電所減少投資40%50%，以35kV單主變4000kVA規(guī)模變電所計算，土建工程(包括征地費用)箱式變電站要比常規(guī)變電所節(jié)約100余萬元；若從竣工投產(chǎn)角度分析，保守估計按每站提前4個月投運計算，若平均負(fù)荷2000kW，售電利潤0.10元，三個月可增加凈利潤60余萬元；從運行角度分析，在箱式變電站中，由于先進(jìn)設(shè)備的選用，特別是無油設(shè)備運行，從根本上徹底解決了常規(guī)變電所中的設(shè)備滲漏問題，變電站可實行狀態(tài)檢修，減少維護(hù)工作量，每年可節(jié)約運行維護(hù)費用10萬元左右，整體經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。(6) 占地面積小以4000kVA單主變規(guī)模變電所為例，建設(shè)一座常規(guī)35kV變電所，大約需占地3000m2左右，而且需要進(jìn)行大規(guī)模的土建工程；而選用箱式變電站，主變箱和開關(guān)箱兩箱體占地面積最小可至100m2，包括35kV其他設(shè)備總占地面積最大為300m2，僅為同規(guī)模變電所占地面積的1/10，可充分利用街心、廣場及工廠角隅即可安裝投產(chǎn)，符合國家節(jié)約土地的政策。(7) 外形美觀，易與環(huán)境協(xié)調(diào)箱體外殼采用鍍鋁鋅鋼板及集裝箱制造技術(shù)，外形設(shè)計美觀，在保證供電可靠性前提下，通過選擇箱式變電站的外殼顏色，從而極易與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，特別適用于城市建設(shè)，如：城市居民住宅小區(qū)、車站、港口、機(jī)場、公園、綠化帶等人口密集地區(qū)，它既可作為固定式變電所，也可作為移動式變電所，具有點綴和美化環(huán)境的作用。3. 一體化箱式變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有代表性的做法有兩種: （1）一體化箱式變電站箱體大部分采用普通的彩鋼板材料，骨架采用硬金屬材料整體焊接工藝，外層用0.81.0mm的彩鋼板，或者用鍍鋅鋼板，或用鋼板在金屬底層經(jīng)過熱噴鋅及表層噴塑處理，中間夾層采用聚胺脂材料、聚苯乙烯泡沫材料。這種方式存在抗曝曬、抗陽光輻射性差，隔熱保溫性能差，且容易產(chǎn)生凝露的缺陷。 （2）一種箱體外墻材料采用金邦板它是以水泥、粉煤灰、硅粉、珍珠巖為主要原料，加入復(fù)合纖維增強(qiáng)，經(jīng)真空高壓擠出成型，并經(jīng)高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)、精細(xì)加工與多層噴涂而成。它具有綠色環(huán)保、輕質(zhì)高強(qiáng)、隔音隔熱、耐水防火、耐候抗凍等方面的特點。整個箱體采用高強(qiáng)度型鋼（工字鋼）組成的骨架構(gòu)成基本承重框架，以保證箱體具有出色的抗震、抗風(fēng)性能。采用外保溫方式，整個箱體的墻壁是由金邦板、通氣層、防濕密封薄膜、歐松板、保溫材料、鋼結(jié)構(gòu)（薄壁方管）、紙面石膏板等材料組成。因此它具有卓越的氣密性和隔熱性，能有效地防止室內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生，更不用擔(dān)心長期使用會導(dǎo)致箱體腐朽，同時具有防塵、防腐、防潮、防火性能。對環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性，能美化環(huán)境，可適應(yīng)各種氣候條件，外形美觀,可與周圍環(huán)境顏色相協(xié)調(diào)的。世界上很多國家，尤其是歐共體國家的箱式變電站、戶外配電箱的箱體，幾乎很少使用金屬材料制作，而采用非金屬材料，大多為玻纖特種水泥結(jié)構(gòu)的箱體。提高其人性化的程度。4. 風(fēng)電場35kV華式箱式變電氣設(shè)備的選擇1.風(fēng)電場華式箱式變電站集合了美式變電站和歐式變電站的優(yōu)點，俗稱緊湊型箱式變電站，一般采用一機(jī)一變方式；變壓器部分裸露在柜外，可充分利用風(fēng)電風(fēng)大的特點，自然散熱，節(jié)約投資成本。配電室內(nèi)，高壓側(cè)設(shè)有XGN-35型出線柜。其主要參數(shù)如下：系統(tǒng)電壓：35kV高壓側(cè)最高工作電壓：40.5kV低壓側(cè)額定電壓：0.69kV（風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出口電壓）額定頻率：50Hz額定絕緣水平變壓器高壓側(cè) 工頻耐壓：95kV沖擊峰值耐壓：200kV變壓器低壓側(cè)：工頻耐壓：5kV35kV電源從出線側(cè)用電纜引入35kV集線開關(guān)柜。箱內(nèi)裝有電纜接頭和HY5W-51/134金屬氧化物避雷器，柜正面裝有GSN-35型感應(yīng)式電壓指示燈。配變控制柜內(nèi)，裝有帶接地連鎖的35kV負(fù)荷開關(guān)，它作為配變檢修時與電源有明顯斷開點并安全接地。配變高壓側(cè)選用FZRN21-40.5/630-25kA型戶內(nèi)交流高壓負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器。開關(guān)為彈簧儲能機(jī)構(gòu)，可手動或電動跳、合閘，作為配變投、切使用。熔斷器的熔絲額定電流按配變高壓側(cè)額定電流的1.5倍選擇，作為配變高壓側(cè)過負(fù)荷保護(hù)。變壓器室內(nèi)，安裝S11節(jié)能型三相、雙繞組、油浸、自冷、低損耗、全密封、免維護(hù)銅芯繞組電力變壓器。 2.根據(jù)目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力容量1.5MW，2MW，3MW機(jī)組，變壓器容量按1600kVA，2200kVA，3300kVA選擇。低壓配電室內(nèi)，安裝有中山市明陽電器有限公司生產(chǎn)的GGD3型低壓進(jìn)線配電柜。進(jìn)線柜內(nèi)裝有KFW2-3200/3P型框架式斷路器，該斷路器可在低溫-40正常工作，非常適合我國北方地區(qū)和西北地區(qū)風(fēng)電資源豐富的地區(qū)選擇。斷路器具有完善的長、短延時、接地保護(hù)等各種保護(hù)功能，并有分合閘狀態(tài)和故障跳閘狀態(tài)遠(yuǎn)傳接點，并引出至箱變低壓間隔電纜進(jìn)線處端子排。便于箱變監(jiān)控單元采集信號，實現(xiàn)風(fēng)電場的無人值班要求。低壓側(cè)裝設(shè)有低壓電流互感器、電壓互感器，主要用于檢測電流箱變的各種電量參數(shù)。為了便于箱式變電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的檢修和照明需求，在低壓可加裝照明檢修變壓器，容量一般為5kVA為宜，出線柜內(nèi)裝有QSA型隔離開關(guān)和KFM2-250M/330D型斷路器，開關(guān)內(nèi)有過載、短路的過流保護(hù)。另外可根據(jù)風(fēng)電變配電自動化的需求，加裝箱變智能監(jiān)控單元，該單元可以實現(xiàn)電量參數(shù)的測量和顯示、非電量保護(hù)功能、信號收集功能及遠(yuǎn)傳。其最