智能電網(wǎng)是一個(gè)完整的信息架構和基礎設施體系,它能實(shí)現對電力系統中運行的電力設備進(jìn)行持續監測和控制,提高電網(wǎng)運營(yíng)部門(mén)對電網(wǎng)管理的工作效率和管理水平,提高電網(wǎng)運行的可靠性。低壓臺區綜合配電箱是實(shí)現智能電網(wǎng)基礎設施的一個(gè)組成部分,它通常安裝在戶(hù)外配電變壓器臺區具有電能分配、控制、保護、監測功能以及對電網(wǎng)進(jìn)行低壓無(wú)功功率補償功能。低壓臺區綜合配電箱運行可靠性直接影響到智能電網(wǎng)的可靠性和安全性。 

  1 農網(wǎng)低壓綜合配電箱運行現狀 

  通過(guò)湖北省6個(gè)地市供電部門(mén)對農網(wǎng)低壓臺區綜合配電箱的運行狀況進(jìn)行調研,發(fā)現普遍存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 

  (1)有些箱體表面的油漆脫落,銹蝕嚴重,箱體箱門(mén)關(guān)不嚴,對箱內電器元件起不到應有的保護;  
  (2)低壓無(wú)功功率補償單元控制電器元件老化、損壞較多;  
  (3)因箱體散熱不良,刀開(kāi)關(guān)、斷路器等電器元件在夏季高溫氣候以及重負荷情況下故障較多;  
  (4)剩余電流動(dòng)作保護器的安裝率不高、投運率較低、帶重合閘功能的保護器較少,達不到農電配網(wǎng)運行的要求;  
  (5)綜合配電箱的方案復雜,有部分方案設計不合理;  
  (6)自動(dòng)化程度較低,監控方式落后或者根本沒(méi)有監控配置。 

  因此在農網(wǎng)綜合配電箱的設計和配置等方面進(jìn)行研究,提出幾點(diǎn)要求和意見(jiàn),供相關(guān)部門(mén)在改造設計和配置農網(wǎng)配電箱時(shí)參考。 

  2 綜合配電箱箱體的結構設計 

  2. 1 綜合配電箱箱體高溫的原因 

  綜合配電箱在運行中由于高溫的原因產(chǎn)生較多故障,造成箱體內高溫的主要因素有: 

  (1)低壓臺區的綜合配電箱在戶(hù)外運行受到陽(yáng)光直射產(chǎn)生高溫,特別在盛夏高溫季節,箱體內的空氣溫度達到50℃以上;  
  (2)隨著(zhù)用電負荷的持續增長(cháng),相當一部分配電變壓器及其綜合配電箱重載甚至過(guò)載運行,造成電器元器件嚴重發(fā)熱。 

  2. 2 抑制箱體高溫以及過(guò)熱電器元件損壞的對策 

  (1)改善箱體結構,增強散熱效果:在不降低箱體防護等級的前提下,加大散熱開(kāi)口進(jìn)風(fēng)面積和出風(fēng)面積。在箱體的側面用于散熱的百葉窗開(kāi)口一般小于2 mm,通風(fēng)的效果不好。將其開(kāi)口加大到4～5 mm,散熱效果會(huì )有顯著(zhù)的提高。為避免因加大開(kāi)口造成防護等級下降,在箱體內側再焊接小擋板,用于防止雨水直接侵入箱體,擋板的上方用1. 0 mm的不銹鋼紗網(wǎng)覆蓋,箱體頂部的通風(fēng)截面也應適當加大,并在內面裝網(wǎng)孔直徑≤2. 0 mm不銹鋼紗網(wǎng)防止昆蟲(chóng)等進(jìn)入。 

  (2)電器元件降低容量使用。箱體在戶(hù)外使用,箱體內產(chǎn)生的高溫會(huì )大大超過(guò)電器元件的正常工作環(huán)境溫度,電器元件應降低容量使用,箱內的導流銅排截面也相應加大。 

  (3)優(yōu)化電器元件布置。試驗證明熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)、斷路器等發(fā)熱元件的上部端子接頭的溫升比下部端子接頭的溫升要高近20 K,因此應盡可能為其提供好的散熱條件,在安裝時(shí)盡可能使其離箱體頂部距離大一些。 

  2. 3 功能擴展的箱體方案選擇 

  綜合配電箱擴展無(wú)功功率補償功能有兩種方案:一種為大箱體方案,即箱體先只安裝配電和計量、監控部分,預留無(wú)功功率補償部分的元件安裝位量和相應的安裝孔洞等,在需要的時(shí)候再在箱體內加裝無(wú)功功率補償部分的電器;另一種為拼裝式方案,即將配電部分和計量監控部分安裝在一個(gè)箱體內,當需要增加無(wú)功功率補償部分功能時(shí),將該部分做成獨立的箱體,并和原來(lái)的配電和監控部分的箱體拼裝成一個(gè)整體。兩種方案的比較見(jiàn)表1。 

  3 配電部分電器元件的選擇 

  3. 1 選用電器元件的原則 

  電器元件的選用主要考慮以下幾點(diǎn): ( 1)由線(xiàn)路額定容量計算出線(xiàn)路電流來(lái)確定斷路器額定電流; (2)斷路器過(guò)流整定值應躲過(guò)線(xiàn)路的正常工作啟動(dòng)電流; ( 3)按線(xiàn)路最大短路電流來(lái)配置具有相應分斷能力的低壓斷路器; ( 4)按線(xiàn)路最小短路電流來(lái)校驗斷路器動(dòng)作的靈敏性,即線(xiàn)路最小短路電流應不小于斷路器短路整定電流的1. 3倍; ( 5)按照線(xiàn)路上的短路沖擊電流(即短路全電流最大瞬時(shí)值)來(lái)校驗斷路器的額定短路接通能力(最大電流預期峰值) ,即后者應大于前者; ( 6)當電器元件安裝在不利于散熱的條件(外殼或環(huán)境)下,應注意制造廠(chǎng)提供的約定封閉發(fā)熱電流或降低容量系數。 

  3. 2 進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的選擇 

  主進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)電器主要在斷路器和熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)等幾種電器之間選擇。其使用要求必須滿(mǎn)足: 

  (1)有短路保護和過(guò)載保護功能,用于保護配電變壓器; (2)有明顯斷開(kāi)點(diǎn)和隔離功能,用于低壓電器設備和線(xiàn)路檢修安全的需求。 

  當選擇熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)作為進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)時(shí),其限流特性明顯,選擇性好,與保護線(xiàn)路能達到最優(yōu)化的保護特性匹配。選用熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)時(shí),根據實(shí)際使用條件選擇相應型號的開(kāi)關(guān)外,還應確定熔斷器的類(lèi)型,包括類(lèi)別和分斷范圍,在保證熔斷器的最大分斷電流大于線(xiàn)路中可能出現的有效值和峰值短路電流的前提下,選定熔體的額定電流。 

  使用中,熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)存在溫升偏高、熔芯發(fā)熱較嚴重、熔芯熔斷電流分散性較大的現象。因此應選擇質(zhì)量較穩定的熔斷器式隔離開(kāi)關(guān)及熔芯。 

[$page]  3. 3 出線(xiàn)開(kāi)關(guān)的選擇 

  出線(xiàn)開(kāi)關(guān)應滿(mǎn)足: ( 1)有短路保護和過(guò)載保護功能; (2)有剩余電流動(dòng)作保護功能,以適應農村配網(wǎng)的運行管理要求。 

  出線(xiàn)開(kāi)關(guān)可選擇剩余電流動(dòng)作斷路器或斷路器加剩余電流動(dòng)作保護器組合等。根據具體使用條件選擇使用類(lèi)別,選擇額定工作電壓、額定電流、過(guò)流、分勵、欠電壓脫扣器參數等。還應參照產(chǎn)品樣本提供的保護特性曲線(xiàn)選用保護特性,并對短路特性進(jìn)行校驗。 

  出線(xiàn)開(kāi)關(guān)考慮3路的安裝位置,實(shí)際安裝數量根據用戶(hù)的要求為2～3路。 

  通過(guò)在湖北省6個(gè)地市供電公司調研發(fā)現,大部分綜合配電箱只有2路出線(xiàn),當配電變壓器安裝在負荷中心也會(huì )出現一定比例的3 回路出線(xiàn)。但是,有的用戶(hù)出于以后維修更換備件的費用問(wèn)題考慮,訂貨時(shí)把備用開(kāi)關(guān)直接安裝在配電箱內,這樣不僅造成較大浪費,而且長(cháng)時(shí)間的惡劣環(huán)境可能造成其絕緣下降,一旦投入使用,可能帶來(lái)安全隱患。 

  4 無(wú)功功率補償部分電器元件的選擇 

  4. 1 農網(wǎng)無(wú)功功率的特點(diǎn) 

  據大量調查統計分析,一般農網(wǎng)的總無(wú)功消耗中,中壓配電變壓器約占41. 4% ,低壓用戶(hù)的感性負荷約占43. 4%?？梢?jiàn),配電變壓器和用戶(hù)的無(wú)功消耗約占84. 8%,應作為農電配網(wǎng)無(wú)功補償的重點(diǎn)。 

  在低壓母線(xiàn)上裝設自動(dòng)投切的并聯(lián)電容器成套裝置,主要補償變壓器本身空載無(wú)功功率以及輸電線(xiàn)路上的無(wú)功功率損耗。農網(wǎng)配變輕載或空載時(shí),無(wú)功負荷主要是變壓器的空載勵磁無(wú)功,這時(shí)投入的無(wú)功補償容量不要超過(guò)配變的空載無(wú)功功率。 

  4. 2 補償電容器組的容量選擇 

  農網(wǎng)具有分布范圍廣、節點(diǎn)多、負荷特性不一、負荷變化大等特點(diǎn),以往僅僅根據人工短時(shí)測量的方法對配電網(wǎng)進(jìn)行監視,可靠性與準確度均較低,無(wú)法了解三相有功、無(wú)功負荷的變化情況。 

  目前農網(wǎng)配電臺區的測量?jì)x表,記錄的參數不完整及測量的不同時(shí)性等對配網(wǎng)的潮流計算和無(wú)功優(yōu)化計算帶來(lái)很大困難,因此普遍采用按變壓器容量的一定比例( 10% ～40% )配備無(wú)功功率補償容量。具體應該配備多少,沒(méi)有更多的運行參數供參考,這也是影響低壓無(wú)功補償應用效果的重要原因。 

  由于配網(wǎng)負荷普遍存在三相負荷不平衡情況,在配變臺區安裝具有分相投切的無(wú)功功率補償器，根據“取平補齊”原則,以共補3 ～4 組、分補1組為宜。其中1組共補專(zhuān)門(mén)補償變壓器的空載消耗的無(wú)功功率, 2～3組共補用于補償用戶(hù)所消耗的無(wú)功功率。分補在三相負荷不平衡時(shí)進(jìn)行分相補償以及在三相負荷平衡且重載時(shí)也投入補償。 

  4. 3 電容器投切開(kāi)關(guān)選擇 

  低壓無(wú)功功率補償電容器的投切開(kāi)關(guān)主要有投切電容器組專(zhuān)用接觸器、復合開(kāi)關(guān)、晶閘管等,其性能、壽命和造價(jià)也相差很大,表3中分別加以說(shuō)明。 

  5 結語(yǔ) 

  按照上述配置方案試制的樣機已經(jīng)在湖北省多個(gè)農網(wǎng)配電臺區運行,經(jīng)過(guò)了寒冬酷暑,至今運行良好、穩定。 

  后臺主站通過(guò)對安裝在綜合配電箱中的配電監控終端的各種運行數據進(jìn)行統計與分析,為管理部門(mén)全面及時(shí)掌握配電網(wǎng)運行情況提供了強大的技術(shù)支撐。這是實(shí)現農電配網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟運行的基本措施,是建設環(huán)境友好、使用安全的智能電網(wǎng)的重要步驟。

   電力變壓器、干式變壓器、油浸式變壓器、箱式變壓器、美式變壓器、高低壓配電柜等電力設備制造專(zhuān)家

   江蘇全德電氣股份有限公司24小時(shí)全天候為您服務(wù)