kV箱式变电站设计探讨(NXPowerLite

'青岛特锐德电气股份有限公司 国民经济发展迅速，拉动电力系统的快速发展电力系统对设备的要求日益提高从可靠性、小型化、智能化等角度对电力设备提出更高的要求课题的提出 课题的提出配电室模式35/10kV变电站如果采用配电室模式：需要建设：高低压配电室、自动化室、值班室等占地：900平方米建站周期：从设计规划、土建施工、设备安装、系统调试到验收送电至少需要120天。现场工作：自行采购开关柜、保护、电源、电缆等设备，由有安装资质的单位进行现场施工，协调工作量大。扩展性能：配电室一旦建成，要么事先预留未来发展空间，否则扩展就比较困难。 箱式设备模式课题的提出35/10kV变电站如果采用户外箱式电力设备：采用箱变模式，布局紧凑，无房、无架构、无人值守，无浪费空间。占地：600平方米建站周期：实现工厂化建设，安装调试均在工厂内进行，变电站需要做箱变和变压器基础，连接一次电缆，从开始施工到送电仅需要20天。现场工作：变电站实现工厂化建设，一次、二次、电源及整个系统高度集成，由箱变厂家保证系统的可靠性和整体的完善。无协调工作量。扩展性能：根据发展需要，通过扩展一个箱体来扩大出线路数，经济、快捷、简单、方便。 课题的提出 10/0.4kV箱式变电站10kV箱式环网柜10kV电缆分接箱35/10kV箱式变电站10kV箱式开闭所10kV箱式开闭所、35/10kV箱式变电站是在城市配电网中重要性最高，结构最复杂要求智能化最高的户外箱式电力设备课题的提出箱式设备 箱式开闭所形式简易改装结构将房屋改成金属箱体主变户外布置内部设置户内开关柜，二次设备屏等开关柜前和柜后均按照室内变电站设计方案预留检修通道开关柜布置方式柜后维护通道柜前操作通道固定式手车式单排布置8001500单车长度+1200双排面对面布置8002000双车长度+900双排背对背布置10001500单车长度+120010kV高压配电室内各种通道最小宽度（mm）注：1、固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm；2、通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。 箱体体积非常大双排开关柜布置的箱式开闭所宽度甚至达到6m以上将箱变拆成若干块运输，运输到现场后再进行现场拼接箱式开闭所形式简易改装结构1200mm2000mm800mm800mmXGN2-12走廊XGN2-12 箱式开闭所形式集装箱式结构采用集装箱作为箱变的外壳主变户外布置内部设置户内开关柜，二次设备屏等布置形式：柜前、柜后预留检修走廊直接开关柜靠墙布置，开关柜前部检修 由于采用了集装箱作为箱变的外壳箱体很少开门，检修不是很方便由于集装箱的宽度受限，一半采用开关柜单排布置，部分出线路数较多的开闭所，可能从外形尺寸较长。箱式开闭所形式集装箱式结构 箱式开闭所形式一体焊接结构所有开关柜与外箱体为一体焊接式结构开关柜双排布置，中间设置检修走廊开关柜柜前设置操作检修走廊1m，柜后直接对外开门检修1000mm走廊800mm 体积小、检修方便可同时打开前后门进行检修缺点是不能在雨天进行检修箱式开闭所形式一体焊接结构 （1）占地面积尽可能小→可便于运输、现场吊装（2）系统集成度高→缩短现场的施工周期→减少现场施工的工作量（3）箱体密封性能好→防尘、防潮、防凝露→模拟室内运行环境（4）要方便现场的检修、试验（5）箱变内设备稳定、可靠→减少故障几率，减少检修时间（6）实现无人职守，实现“五遥”设计原则 （1）检修通道的宽度问题；（2）箱体内环境的控制问题；（3）箱体密封、通风矛盾的问题；（4）二次设备布置的问题；（5）箱体防腐的问题；（6）箱内设备接地的问题；（7）箱体整体强度的问题。设计难点 检修通道要满足检修空间的要求由于箱式变电站的检修绝大部分为打开外门进入开关柜内检修，通道仅为巡视和操作用。检修通道要满足内部发生火灾的逃逸要求开关柜的前后门一般不会同时打开，因此通道在运行状态下保持畅通，火灾时可顺利逃逸。解决方案检修通道问题的探讨参照GB/T17467-1998《高低压预装式变电站》：该通道的宽度应为800mm或更大些。 箱式变电站箱体内的环境主要包括温度、湿度、烟雾等，箱体内要求模拟室内运行环境，保证一、二次设备的正常运行。湿度控制：设置自动凝露控制装置，湿度超限，自动启动加热装置进行除潮，防止凝露产生。解决方案箱内环境问题的探讨 温度控制：双层保温箱体，夏天隔温，冬天保温；设置自动温控装置，配置空调设备，可根据环境温度自动调节运行，系统断电重新加电后可自动启动，可远程控制。严寒地区，例如东北、内蒙地区，可要配置加热器升温解决方案箱内环境问题的探讨 烟雾控制：设置烟雾报警系统，设置在PT、所变等容易产生火灾的单元内或附近，信息上传，防止事故扩大。在PT、站变柜里增加气溶胶灭火，烟雾报警启动自动喷洒灭火。解决方案箱内环境问题的探讨 通风：箱式变电站内部安装空调设备，具备冬季加热，夏季制冷，并具备换气的功能，实现通风。干燥炎热地区，例如新疆、内蒙，可配置多页调节阀换气。解决方案防尘通风问题的探讨 密封：采用轿车密封胶条，对门缝进行处理，并在框架和顶盖的结合处采用密封胶条处理；在所有开关柜的底板在连接完电缆后，使用封板进行封堵，使用绝缘防火胶泥进行密封处理；防止基础内的潮气、灰尘侵入箱体。解决方案防尘通风问题的探讨 以分散安装为主：将线路保护、PT切换、所用变保护、分段保护等装置，分别安装到相应的开关柜中。缩短二次线的长度，减少线路损耗，现场操控直观，并便于故障查找和现场调试。解决方案二次设备布置问题的探讨 集中组屏：变电站内的涉及到主变保护或户外的35kV设备的保护，以及通讯控制装置等，可集中组屏，安装到箱式变电站内。解决方案二次设备布置问题的探讨 方案一：采用非金属箱体（又称GRC箱体或水泥箱体），优点是不会锈蚀；缺点是体积大后，不便于运输吊装，存在裂纹漏水隐患，且其门板采用铝合金复合板强度低，防护差。解决方案箱体防腐问题的探讨 方案二：采用不锈钢箱体，优点是无漏水隐患，不会生锈，强度高；缺点是造价高，焊接容易变形，且表面喷涂不易长久保留，外观质量差。方案三：采用冷轧钢板箱体，进行喷砂（增加锌和油漆的附着力）、热喷锌（增加金属的表面防腐能力）防腐处理，优点是造价低，无漏水隐患，强度高，且防腐能力较强，可保证20年不锈蚀；缺点是磕碰处容易生锈，摩擦处容易生锈。推荐方案三：其缺点可通过适当的防护，以及箱体安装就位后的补漆等方式避免磕碰生锈，摩擦处可以采用增加不锈钢附件使摩擦点均为不锈钢接触，可防止摩擦处生锈，这些缺点得以解决，冷轧钢板制作的箱体确实为箱式变电站首选。解决方案箱体防腐问题的探讨 变电站和配电所的设计规范：每个单元柜内都需要设置接地母排，并且每个电气设备均需要接到接地母排上。采用金属整体焊接结构，其箱体成为一个牢固接触的整体。将元器件直接连接到焊接到箱体上的接地螺栓；将各个单元中的其中一个接地栓连接到整体的接地母排上；母排与箱体的接地螺栓可靠连接；箱体外部的接地排与接地网可靠连接；综上：每一个元器件就可靠的接地了，达到了接地标准的要求，并简化了箱体内的结构布局。解决方案设备接地问题的探讨将元器件直接连接到焊接到箱体上的接地螺栓；将各个单元中的其中一个接地栓连接到整体的接地母排上；母排与箱体的接地螺栓可靠连接；箱体外部的接地排与接地网可靠连接； 结构形式一：将开关柜组装完毕后，安装到箱体内进行固定、并柜。利于提前准备生产，可缩短工期，但由于开关柜与箱体为松散的组装结构，箱体的整体强度不高，在吊装、运输、安装的过程中容易受力变形，可能会导致开关柜变形，使柜内的元件受力，而阻塞操作，使开关柜出现故障。机构形式二：开关柜与箱体整体焊接结构，搭成框架，再把元件安装到开关柜内。由于为整体焊接框架式结构，箱体的整体强度高，不易变形，柜内的元件不会受到变形影响，但其生产必须箱体框架整体完毕后方可进行装配，生产周期较长。解决方案整体强度问题的探讨 实现方式变电站整体布局常规配套：□35kV箱变一台□35/10kV主变□10kV箱变一台□10/0.4kV欧式箱变一台（选配）□接地消弧装置（选配）□无功补偿装置（选配） 实现方式35kV箱式变电站 35kV箱内结构实现方式 开关柜采用中置式手车结构开关柜单元尺寸：1300×2000×2600（mm）开关柜采用固定式结构开关柜单元尺寸：1800×2150×2600（mm）开关柜单排布置柜前设置1m宽检修走廊检修走廊内设置700×700（mm）地基下人孔检修走廊内安装空调整体框架焊接式结构，箱变强度更好箱变箱体宽度只有3000mm，便于运输、安装35kV箱内结构实现方式 35kV箱式结构平面布局实现方式长×宽：8900×2900mm 35kV箱式结构平面布局实现方式长×宽：18900×3200mm 实现方式10kV箱式变电站 10kV箱内结构实现方式 10kV箱内结构实现方式开关柜采用固定紧凑结构开关柜单元尺寸：1000×800×2600（mm）10kV开关柜采用双排、面对面布置；中间设置1m宽检修走廊；走廊上方设置中置封闭母线；检修走廊内设置700×700（mm）地基下人孔检修走廊内安装空调整体框架焊接式结构，箱变强度更好箱变箱体宽度只有2700mm，便于运输 10kV箱式结构平面布局实现方式 实现方式自动化系统 实现方式五遥——实现无人值守遥控：实现远方控制遥测：实现测量量上传，可监控遥信：实现信号量上传，可监控遥调：实现远方调节遥视：在箱变走廊内和箱变外设置遥视，监视现场情况和主变运行情况开门报警烟雾报警超温报警凝露报警 箱式变电站内部可设置交直流电源系统。直流屏、交流屏、UPS电源可直接安装到箱体内。直流电源系统后备电池容量可选。交流UPS电源选择工业级在线式UPS，容量2～3kVA，后备电池容量根据需要可选。实现方式电源系统 实现方式箱体结构金属箱体双层结构密封处理防腐工艺 硅酸铝和聚胺脂双层侧板（门）夏天隔温冬天保温双层金属焊接结构实现方式 双层箱体内温度变化曲线单层箱体双层箱体环境温度T℃60504030209:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00(白天时间)实现方式 箱变的高低压室均采用密封处理采用轿车密封工艺实现防尘、防潮、防凝露密封结构实现方式 1.第一道工序：喷砂；目的：除锈、除油、拉毛，增强锌和漆的附着力2.第二道工序：除灰；3.第三道工序：边角棱热喷锌；目的：防锈、耐磨4.第四道工序：平面喷锌加；目的：防锈5.第五道工序：喷锌加漆浆；目的：增强钢板、锌加和漆的附着力6.第六道工序：喷进口聚胺脂面漆。防腐工艺实现方式双层钢板保温材料热喷锌层锌加涂料锌加漆浆面漆 未来发展一二次系统集成化装配模块化建设过程工厂化施工简单化110kV箱式变电站 1、设备智能化——电子式互感器＋智能开关2、信息传输网络化——光纤通信网络替代二次电缆3、信息模型、通信协议标准化——IEC61850数字化变电站未来发展 更智能：电子式互感器、智能化开关的使用、智能化合并单元与间隔层设备的选用，使得数字化变电站更智能更节约：光纤取代电缆，更经济、更方便更小型化：110kV及以上设备采用户外架构或GIS模式，35kV及以下设备均选用箱式变电站设备，集成化程度高，占地面积小，施工周期短变电站发展方向未来发展 发展目标现有水平 '