基于電力系統(tǒng)的smc環(huán)網(wǎng)的改進(jìn)

基于電力系統(tǒng)的smc環(huán)網(wǎng)的改進(jìn)

一、網(wǎng)絡(luò)供電方式的發(fā)展1.開環(huán)網(wǎng)的變電站初期環(huán)網(wǎng)是一個(gè)開放的環(huán)結(jié)構(gòu)，是中壓電網(wǎng)最常用的坍塌結(jié)構(gòu)。開環(huán)結(jié)構(gòu)操作簡(jiǎn)單,配有低成本的中壓開關(guān)柜。這種環(huán)網(wǎng)提供至少兩個(gè)可供選擇的電源連到每個(gè)中壓/低壓變電站的母線上,可聯(lián)接到一個(gè)環(huán)網(wǎng)的變電站數(shù)最大是20個(gè)。變電站和環(huán)網(wǎng)通過負(fù)荷開關(guān)聯(lián)接。除一個(gè)負(fù)荷開關(guān)作為正常開斷點(diǎn)斷開外,其他閉合。在環(huán)網(wǎng)的每一區(qū)域都有一簡(jiǎn)單的具有保護(hù)作用的輻射式配電母線,作為一次變電站中的反時(shí)限過電流保護(hù)(簡(jiǎn)稱IDMT)。任何一個(gè)中壓電纜的故障都可引起一次母線開關(guān)的跳閘,和與之相連的所有變電站母線斷開。通過打開故障電纜各端的開關(guān),隔離故障點(diǎn),然后關(guān)閉一次母線開關(guān)和正常開斷點(diǎn),可以把電力供應(yīng)恢復(fù)到系統(tǒng)正常工作的狀態(tài)。通常這種開環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)恢復(fù)電力供應(yīng)用手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn),要耗時(shí)數(shù)小時(shí)。這種供電方式及采用的開關(guān)設(shè)備已逐漸被淘汰。2.柜和變壓器采用浸油式熔斷器保護(hù)環(huán)網(wǎng)供電開環(huán)供電逐步淘汰后,大多采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)。最初的閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的環(huán)網(wǎng)單元是由兩臺(tái)開關(guān)柜和一臺(tái)變壓器構(gòu)成。通過浸油式熔斷器來保護(hù)變壓器。1980年后期出現(xiàn)了帶有旋轉(zhuǎn)電弧的三工位SF6斷路器,配熔斷器后的環(huán)網(wǎng)單元具備斷路器的開斷短路電流的功能。這個(gè)技術(shù)在維修和操作安全方面有很多優(yōu)點(diǎn)并成功地使用于環(huán)網(wǎng)供電中,取代了舊式的浸油式熔斷器保護(hù)環(huán)網(wǎng)單元。3.開環(huán)分布網(wǎng)的電路設(shè)計(jì)在環(huán)網(wǎng)柜上的應(yīng)用,可以提高用戶的可靠性為提高電網(wǎng)性能,傳統(tǒng)的SF6環(huán)網(wǎng)單元的設(shè)計(jì)被進(jìn)一步優(yōu)化。第2代SF6環(huán)網(wǎng)單元的重要特點(diǎn)在于采用了可接地的封閉式環(huán)氧樹脂外殼,以SF6為絕緣介質(zhì),將兩個(gè)三工位的負(fù)荷開關(guān)和一個(gè)三工位的旋弧斷路器封于一體,并裝有防爆安全閥,在滅弧失敗時(shí),可釋放封閉殼體內(nèi)的壓力,確保在柜前的操作員安全。由于這種環(huán)網(wǎng)柜具有聯(lián)接系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)零件數(shù)量少、密封氣體容量小、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、成本低等優(yōu)點(diǎn),在過去的十多年中,已被廣泛使用,且證明具有很高的穩(wěn)定性和安全性。通過監(jiān)視和控制開環(huán)分布網(wǎng)中幾個(gè)關(guān)鍵位置的環(huán)網(wǎng)單元,利用遠(yuǎn)程控制分布網(wǎng)絡(luò)的方式,可確保電網(wǎng)中的用戶在故障發(fā)生后幾分鐘內(nèi)恢復(fù)供電。通過減少在判別和隔離電網(wǎng)故障點(diǎn)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間,減少用戶的損失。4.“網(wǎng)格化”規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)SF6環(huán)網(wǎng)供電作為網(wǎng)格化供電的雛形和初級(jí)階段,擁有向更高的供電可靠率發(fā)展的基礎(chǔ)。“網(wǎng)格化”規(guī)劃以城市控制性規(guī)劃為基礎(chǔ),滿足用戶高可靠性需求為目標(biāo),是一種“自下而上”的配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理新模式。通過“網(wǎng)格化”規(guī)劃建設(shè)改造,適當(dāng)提高配電設(shè)備的平均利用率,并使各“網(wǎng)格”內(nèi)及“網(wǎng)格”間有定向的轉(zhuǎn)供能力,從而最大限度提高下級(jí)電網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的支撐。對(duì)于更好地引導(dǎo)配網(wǎng)建設(shè),保障配網(wǎng)可靠供電,促進(jìn)配電網(wǎng)發(fā)展,打造以“網(wǎng)格化布局、精心化保障、便利化接入”為主要特征的堅(jiān)強(qiáng)配電網(wǎng),具有重要的意義。二、機(jī)械開關(guān)柜、機(jī)械程序鎖在供電系統(tǒng)中,高壓柜,特指空氣絕緣中置柜的“五防”聯(lián)鎖已日漸成熟,也趨于多樣化,如采用微機(jī)閉鎖,利用電腦編好的程序?qū)﹂_關(guān)柜進(jìn)行預(yù)定的操作;利用機(jī)械閉鎖、機(jī)械程序鎖以及二者的配合使用,滿足高壓柜“五防”的要求;可即使如此,還是會(huì)遇到的一些“五防”問題,特別是容易被人忽視的問題,例如:1.接地開關(guān)被誤入柜,容易被發(fā)現(xiàn)中置柜出線柜帶有接地開關(guān),有的進(jìn)線柜也帶有接地開關(guān),此時(shí)接地開關(guān)的防誤操作(尤其是下進(jìn)線的開關(guān)柜),常常被忽視。在SF6環(huán)網(wǎng)柜由于進(jìn)線包含接地閉鎖及可能的邏輯鎖,不存在此問題。2.環(huán)網(wǎng)柜使變壓器室門不裝,引起五防聯(lián)鎖失效在帶有中置柜的箱式變電站,沒有獨(dú)立的工作電源。其工作電源往往來源于變壓器的低壓端,此時(shí)的電磁鎖沒有起到應(yīng)有的作用。變壓器室有電,電磁門鎖打不開,變壓器室無電,帶電顯示器的工作電源也沒有了,電磁鎖沒電,電磁鎖還是打不開。此時(shí)停電開門需用解鎖鑰匙解開電磁門鎖,打開變壓器室,因此存在安全隱患。SF6環(huán)網(wǎng)柜采用變壓器室門不裝電磁門鎖,而是加裝門行程開關(guān),此行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)和變壓器柜的跳閘回路相連,此時(shí)跳閘回路的工作電源可以取自變壓器低壓端。一旦變壓器室的門被打開,門行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)就會(huì)接通變壓器柜的跳閘回路,變壓器柜立即跳閘,切斷變壓器室的電,達(dá)到了防止誤入帶電間隔的目的。綜上所述,采用環(huán)網(wǎng)柜能有效的降低五防聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)難度,減少了因?yàn)橹兄霉窈鲆暋拔宸馈眴栴},或五防聯(lián)鎖失效帶來的人身傷害。再加上環(huán)網(wǎng)柜特有的高壓帶電部分無法被直接接觸到的特點(diǎn),進(jìn)一步樹立了環(huán)網(wǎng)柜在面對(duì)專業(yè)或非專業(yè)運(yùn)維人員保護(hù)上相對(duì)中置柜的優(yōu)勢(shì)。三、中置柜和環(huán)網(wǎng)柜1.六氟化硫絕緣環(huán)網(wǎng)柜所有的一次帶電部分(負(fù)荷開關(guān)、母線等)均被封閉在SF6氣室中,不受任何外界環(huán)境(濕度、鹽霧、粉塵等)的影響,同時(shí)確保高可靠性的人身安全,真正做到免維護(hù)。核心部件可做到20年免維護(hù)。用于配電室可實(shí)現(xiàn)無人值守運(yùn)行。2.六氟化硫絕緣環(huán)網(wǎng)柜緊湊、體積小。每面柜寬僅325mm(計(jì)量柜為696mm寬)。減少了配電室寶貴的占地空間,更適合于狹小地方使用。開關(guān)柜與箱體在工廠內(nèi)組裝完成,運(yùn)輸有吊耳固定,現(xiàn)場(chǎng)只需將箱體吊到所需位置,安裝方便。現(xiàn)以一個(gè)典型的項(xiàng)目做介紹:新建10kV配電房,考慮土建面積環(huán)網(wǎng)柜與中置柜的比較:電源兩進(jìn)六出,母聯(lián)分段形式;采用KYN28中置柜:需10臺(tái),每臺(tái)占地面積800mm寬,1500mm深。中置柜本體占地面積共計(jì):12平方米。再考慮柜前手車操作距離,按照最小值1500mm考慮;考慮柜后電纜維護(hù)距離,按照最小值600mm考慮;中置柜額外操作占地面積共計(jì):16.8平方米。需考慮與中置柜配套的直流屏占地面積,此處按照最小值800*800兩面計(jì)算;中置柜配套設(shè)備占地面積共計(jì):2平方米。中置柜總計(jì)占地面積共計(jì):30.2平方米。采用SF6環(huán)網(wǎng)柜,每臺(tái)占地面積325mm寬,750mm深,因母聯(lián)隔離提升一臺(tái)柜體可完成,故只需9個(gè)間隔的環(huán)網(wǎng)柜,占地面積共計(jì):2.20平方米?？紤]柜前電纜維護(hù)距離,同樣按照600mm考慮;此距離同樣可滿足日常巡視。環(huán)網(wǎng)柜額外操作占地面積共計(jì):1.75平方米。無需考慮與環(huán)網(wǎng)柜配套的直流屏,因環(huán)網(wǎng)柜可配置自供電保護(hù)裝置。環(huán)網(wǎng)柜總計(jì)占地面積共計(jì):3.95平方米。即采用環(huán)網(wǎng)柜較中置柜,在本項(xiàng)目可節(jié)約26.2平方米。3.SF6全密封結(jié)構(gòu)(性能特點(diǎn)見上所述),不需加熱器,無凝露問題,電纜頭為密封防水型,不怕浸水。六氟化硫絕緣環(huán)網(wǎng)柜防護(hù)等級(jí)高,開關(guān)柜不銹鋼封閉氣室部分,包括熔斷器柜熔絲套筒在內(nèi),其防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67,在國(guó)外順利通過水下5米、24小時(shí)浸水通電試驗(yàn)。中置柜與斷路器組裝在一起使用,屬于戶內(nèi)式設(shè)備。一臺(tái)開關(guān)柜發(fā)生事故往往導(dǎo)致多臺(tái)設(shè)備損壞,甚至擴(kuò)大成變電所停電事故.近年斷路器運(yùn)行事故表明,6、10和35kV級(jí)所占次數(shù)最多,事故率也較高,其中屬于絕緣方面引起的不少。導(dǎo)致絕緣閃絡(luò)擊穿的共因,多是在惡劣潮濕環(huán)境條件下發(fā)生,加上設(shè)備本身結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密,防水防潮性能差,外絕緣沿面泄漏距離小,空氣間隙絕緣裕度不足,材質(zhì)選擇不當(dāng)?shù)?。環(huán)網(wǎng)柜,因有帶電封閉,戶外使用的特點(diǎn),不僅天然不存在上述問題,而且在實(shí)際使用中,在沿海的臺(tái)風(fēng)、暴雨侵蝕,仍保證正常供電。此點(diǎn)相對(duì)中置柜優(yōu)勢(shì)大。4.六氟化硫絕緣環(huán)網(wǎng)柜電氣性能好、技術(shù)參數(shù)高。斷路器柜短路開斷能力可達(dá)25KA。負(fù)荷開關(guān)機(jī)械壽命可達(dá)5000次,遠(yuǎn)大于國(guó)標(biāo)要求的2000次