智能電網(wǎng)是一個(gè)完整的信息架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施體系,它能實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中運(yùn)行的電力設(shè)備進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測和控制,提高電網(wǎng)運(yùn)營部門對(duì)電網(wǎng)管理的工作效率和管理水平,提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。低壓臺(tái)區(qū)綜合配電箱是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)組成部分,它通常安裝在戶外配電變壓器臺(tái)區(qū)具有電能分配、控制、保護(hù)、監(jiān)測功能以及對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行低壓無功功率補(bǔ)償功能。低壓臺(tái)區(qū)綜合配電箱運(yùn)行可靠性直接影響到智能電網(wǎng)的可靠性和安全性。 

  1 農(nóng)網(wǎng)低壓綜合配電箱運(yùn)行現(xiàn)狀 

  通過湖北省6個(gè)地市供電部門對(duì)農(nóng)網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)綜合配電箱的運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)普遍存在以下幾個(gè)方面的問題。 

  (1)有些箱體表面的油漆脫落,銹蝕嚴(yán)重,箱體箱門關(guān)不嚴(yán),對(duì)箱內(nèi)電器元件起不到應(yīng)有的保護(hù);  
  (2)低壓無功功率補(bǔ)償單元控制電器元件老化、損壞較多;  
  (3)因箱體散熱不良,刀開關(guān)、斷路器等電器元件在夏季高溫氣候以及重負(fù)荷情況下故障較多;  
  (4)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的安裝率不高、投運(yùn)率較低、帶重合閘功能的保護(hù)器較少,達(dá)不到農(nóng)電配網(wǎng)運(yùn)行的要求;  
  (5)綜合配電箱的方案復(fù)雜,有部分方案設(shè)計(jì)不合理;  
  (6)自動(dòng)化程度較低,監(jiān)控方式落后或者根本沒有監(jiān)控配置。 

  因此在農(nóng)網(wǎng)綜合配電箱的設(shè)計(jì)和配置等方面進(jìn)行研究,提出幾點(diǎn)要求和意見,供相關(guān)部門在改造設(shè)計(jì)和配置農(nóng)網(wǎng)配電箱時(shí)參考。 

  2 綜合配電箱箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

  2. 1 綜合配電箱箱體高溫的原因 

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

  (1)低壓臺(tái)區(qū)的綜合配電箱在戶外運(yùn)行受到陽光直射產(chǎn)生高溫,特別在盛夏高溫季節(jié),箱體內(nèi)的空氣溫度達(dá)到50℃以上;  
  (2)隨著用電負(fù)荷的持續(xù)增長,相當(dāng)一部分配電變壓器及其綜合配電箱重載甚至過載運(yùn)行,造成電器元器件嚴(yán)重發(fā)熱。 

  2. 2 抑制箱體高溫以及過熱電器元件損壞的對(duì)策 

  (1)改善箱體結(jié)構(gòu),增強(qiáng)散熱效果:在不降低箱體防護(hù)等級(jí)的前提下,加大散熱開口進(jìn)風(fēng)面積和出風(fēng)面積。在箱體的側(cè)面用于散熱的百葉窗開口一般小于2 mm,通風(fēng)的效果不好。將其開口加大到4～5 mm,散熱效果會(huì)有顯著的提高。為避免因加大開口造成防護(hù)等級(jí)下降,在箱體內(nèi)側(cè)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(yīng)適當(dāng)加大,并在內(nèi)面裝網(wǎng)孔直徑≤2. 0 mm不銹鋼紗網(wǎng)防止昆蟲等進(jìn)入。 

  (2)電器元件降低容量使用。箱體在戶外使用,箱體內(nèi)產(chǎn)生的高溫會(huì)大大超過電器元件的正常工作環(huán)境溫度,電器元件應(yīng)降低容量使用,箱內(nèi)的導(dǎo)流銅排截面也相應(yīng)加大。 

  (3)優(yōu)化電器元件布置。試驗(yàn)證明熔斷器式隔離開關(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(yīng)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(kuò)展的箱體方案選擇 

  綜合配電箱擴(kuò)展無功功率補(bǔ)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(jì)量、監(jiān)控部分,預(yù)留無功功率補(bǔ)償部分的元件安裝位量和相應(yīng)的安裝孔洞等,在需要的時(shí)候再在箱體內(nèi)加裝無功功率補(bǔ)償部分的電器;另一種為拼裝式方案,即將配電部分和計(jì)量監(jiān)控部分安裝在一個(gè)箱體內(nèi),當(dāng)需要增加無功功率補(bǔ)償部分功能時(shí),將該部分做成獨(dú)立的箱體,并和原來的配電和監(jiān)控部分的箱體拼裝成一個(gè)整體。兩種方案的比較見表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)由線路額定容量計(jì)算出線路電流來確定斷路器額定電流; (2)斷路器過流整定值應(yīng)躲過線路的正常工作啟動(dòng)電流; ( 3)按線路最大短路電流來配置具有相應(yīng)分?jǐn)嗄芰Φ牡蛪簲嗦菲? ( 4)按線路最小短路電流來校驗(yàn)斷路器動(dòng)作的靈敏性,即線路最小短路電流應(yīng)不小于斷路器短路整定電流的1. 3倍; ( 5)按照線路上的短路沖擊電流(即短路全電流最大瞬時(shí)值)來校驗(yàn)斷路器的額定短路接通能力(最大電流預(yù)期峰值) ,即后者應(yīng)大于前者; ( 6)當(dāng)電器元件安裝在不利于散熱的條件(外殼或環(huán)境)下,應(yīng)注意制造廠提供的約定封閉發(fā)熱電流或降低容量系數(shù)。 

  3. 2 進(jìn)線開關(guān)的選擇 

  主進(jìn)線開關(guān)電器主要在斷路器和熔斷器式隔離開關(guān)等幾種電器之間選擇。其使用要求必須滿足: 

  (1)有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能,用于保護(hù)配電變壓器; (2)有明顯斷開點(diǎn)和隔離功能,用于低壓電器設(shè)備和線路檢修安全的需求。 

  當(dāng)選擇熔斷器式隔離開關(guān)作為進(jìn)線開關(guān)時(shí),其限流特性明顯,選擇性好,與保護(hù)線路能達(dá)到最優(yōu)化的保護(hù)特性匹配。選用熔斷器式隔離開關(guān)時(shí),根據(jù)實(shí)際使用條件選擇相應(yīng)型號(hào)的開關(guān)外,還應(yīng)確定熔斷器的類型,包括類別和分?jǐn)喾秶?在保證熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏鞔笥诰€路中可能出現(xiàn)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,熔斷器式隔離開關(guān)存在溫升偏高、熔芯發(fā)熱較嚴(yán)重、熔芯熔斷電流分散性較大的現(xiàn)象。因此應(yīng)選擇質(zhì)量較穩(wěn)定的熔斷器式隔離開關(guān)及熔芯。 

[$page]  3. 3 出線開關(guān)的選擇 

  出線開關(guān)應(yīng)滿足: ( 1)有短路保護(hù)和過載保護(hù)功能; (2)有剩余電流動(dòng)作保護(hù)功能,以適應(yīng)農(nóng)村配網(wǎng)的運(yùn)行管理要求。 

  出線開關(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(hù)器組合等。根據(jù)具體使用條件選擇使用類別,選擇額定工作電壓、額定電流、過流、分勵(lì)、欠電壓脫扣器參數(shù)等。還應(yīng)參照產(chǎn)品樣本提供的保護(hù)特性曲線選用保護(hù)特性,并對(duì)短路特性進(jìn)行校驗(yàn)。 

  出線開關(guān)考慮3路的安裝位置,實(shí)際安裝數(shù)量根據(jù)用戶的要求為2～3路。 

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

  4 無功功率補(bǔ)償部分電器元件的選擇 

  4. 1 農(nóng)網(wǎng)無功功率的特點(diǎn) 

  據(jù)大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析,一般農(nóng)網(wǎng)的總無功消耗中,中壓配電變壓器約占41. 4% ,低壓用戶的感性負(fù)荷約占43. 4%。可見,配電變壓器和用戶的無功消耗約占84. 8%,應(yīng)作為農(nóng)電配網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹攸c(diǎn)。 

  在低壓母線上裝設(shè)自動(dòng)投切的并聯(lián)電容器成套裝置,主要補(bǔ)償變壓器本身空載無功功率以及輸電線路上的無功功率損耗。農(nóng)網(wǎng)配變輕載或空載時(shí),無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵(lì)磁無功,這時(shí)投入的無功補(bǔ)償容量不要超過配變的空載無功功率。 

  4. 2 補(bǔ)償電容器組的容量選擇 

  農(nóng)網(wǎng)具有分布范圍廣、節(jié)點(diǎn)多、負(fù)荷特性不一、負(fù)荷變化大等特點(diǎn),以往僅僅根據(jù)人工短時(shí)測量的方法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視,可靠性與準(zhǔn)確度均較低,無法了解三相有功、無功負(fù)荷的變化情況。 

  目前農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)的測量儀表,記錄的參數(shù)不完整及測量的不同時(shí)性等對(duì)配網(wǎng)的潮流計(jì)算和無功優(yōu)化計(jì)算帶來很大困難,因此普遍采用按變壓器容量的一定比例( 10% ～40% )配備無功功率補(bǔ)償容量。具體應(yīng)該配備多少,沒有更多的運(yùn)行參數(shù)供參考,這也是影響低壓無功補(bǔ)償應(yīng)用效果的重要原因。 

  由于配網(wǎng)負(fù)荷普遍存在三相負(fù)荷不平衡情況,在配變臺(tái)區(qū)安裝具有分相投切的無功功率補(bǔ)償器，根據(jù)“取平補(bǔ)齊”原則,以共補(bǔ)3 ～4 組、分補(bǔ)1組為宜。其中1組共補(bǔ)專門補(bǔ)償變壓器的空載消耗的無功功率, 2～3組共補(bǔ)用于補(bǔ)償用戶所消耗的無功功率。分補(bǔ)在三相負(fù)荷不平衡時(shí)進(jìn)行分相補(bǔ)償以及在三相負(fù)荷平衡且重載時(shí)也投入補(bǔ)償。 

  4. 3 電容器投切開關(guān)選擇 

  低壓無功功率補(bǔ)償電容器的投切開關(guān)主要有投切電容器組專用接觸器、復(fù)合開關(guān)、晶閘管等,其性能、壽命和造價(jià)也相差很大,表3中分別加以說明。 

  5 結(jié)語 

  按照上述配置方案試制的樣機(jī)已經(jīng)在湖北省多個(gè)農(nóng)網(wǎng)配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行,經(jīng)過了寒冬酷暑,至今運(yùn)行良好、穩(wěn)定。 

  后臺(tái)主站通過對(duì)安裝在綜合配電箱中的配電監(jiān)控終端的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析,為管理部門全面及時(shí)掌握配電網(wǎng)運(yùn)行情況提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。這是實(shí)現(xiàn)農(nóng)電配網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本措施,是建設(shè)環(huán)境友好、使用安全的智能電網(wǎng)的重要步驟。

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