智能電網(wǎng)是一個完整的信息架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施體系,它能實現(xiàn)對電力系統(tǒng)中運行的電力設(shè)備進行持續(xù)監(jiān)測和控制,提高電網(wǎng)運營部門對電網(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(qū)綜合配電箱是實現(xiàn)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的一個組成部分,它通常安裝在戶外配電變壓器臺區(qū)具有電能分配、控制、保護、監(jiān)測功能以及對電網(wǎng)進行低壓無功功率補償功能。低壓臺區(qū)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(nóng)網(wǎng)低壓綜合配電箱運行現(xiàn)狀 

  通過湖北省6個地市供電部門對農(nóng)網(wǎng)低壓臺區(qū)綜合配電箱的運行狀況進行調(diào)研,發(fā)現(xiàn)普遍存在以下幾個方面的問題。 

  (1)有些箱體表面的油漆脫落,銹蝕嚴重,箱體箱門關(guān)不嚴,對箱內(nèi)電器元件起不到應(yīng)有的保護;  
  (2)低壓無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(nóng)電配網(wǎng)運行的要求;  
  (5)綜合配電箱的方案復(fù)雜,有部分方案設(shè)計不合理;  
  (6)自動化程度較低,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)計和配置等方面進行研究,提出幾點要求和意見,供相關(guān)部門在改造設(shè)計和配置農(nóng)網(wǎng)配電箱時參考。 

  2 綜合配電箱箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)高溫的主要因素有: 

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

  2. 2 抑制箱體高溫以及過熱電器元件損壞的對策 

  (1)改善箱體結(jié)構(gòu),增強散熱效果:在不降低箱體防護等級的前提下,加大散熱開口進風面積和出風面積。在箱體的側(cè)面用于散熱的百葉窗開口一般小于2 mm,通風的效果不好。將其開口加大到4～5 mm,散熱效果會有顯著的提高。為避免因加大開口造成防護等級下降,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,箱體頂部的通風截面也應(yīng)適當加大,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(jiān)控部分,預(yù)留無功功率補償部分的元件安裝位量和相應(yīng)的安裝孔洞等,在需要的時候再在箱體內(nèi)加裝無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(jiān)控部分安裝在一個箱體內(nèi),當需要增加無功功率補償部分功能時,將該部分做成獨立的箱體,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: ( 1)由線路額定容量計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電流; ( 3)按線路最大短路電流來配置具有相應(yīng)分斷能力的低壓斷路器; ( 4)按線路最小短路電流來校驗斷路器動作的靈敏性,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值)來校驗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 進線開關(guān)的選擇 

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

  當選擇熔斷器式隔離開關(guān)作為進線開關(guān)時,其限流特性明顯,選擇性好,與保護線路能達到最優(yōu)化的保護特性匹配。選用熔斷器式隔離開關(guān)時,根據(jù)實際使用條件選擇相應(yīng)型號的開關(guān)外,還應(yīng)確定熔斷器的類型,包括類別和分斷范圍,在保證熔斷器的最大分斷電流大于線路中可能出現(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)有短路保護和過載保護功能; (2)有剩余電流動作保護功能,以適應(yīng)農(nóng)村配網(wǎng)的運行管理要求。 

  出線開關(guān)可選擇剩余電流動作斷路器或斷路器加剩余電流動作保護器組合等。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、欠電壓脫扣器參數(shù)等。還應(yīng)參照產(chǎn)品樣本提供的保護特性曲線選用保護特性,并對短路特性進行校驗。 

  出線開關(guān)考慮3路的安裝位置,實際安裝數(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,當配電變壓器安裝在負荷中心也會出現(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用問題考慮,訂貨時把備用開關(guān)直接安裝在配電箱內(nèi),這樣不僅造成較大浪費,而且長時間的惡劣環(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 無功功率補償部分電器元件的選擇 

  4. 1 農(nóng)網(wǎng)無功功率的特點 

  據(jù)大量調(diào)查統(tǒng)計分析,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)無功補償?shù)闹攸c。 

  在低壓母線上裝設(shè)自動投切的并聯(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,無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功,這時投入的無功補償容量不要超過配變的空載無功功率。 

  4. 2 補償電容器組的容量選擇 

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

  目前農(nóng)網(wǎng)配電臺區(qū)的測量儀表,記錄的參數(shù)不完整及測量的不同時性等對配網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化計算帶來很大困難,因此普遍采用按變壓器容量的一定比例( 10% ～40% )配備無功功率補償容量。具體應(yīng)該配備多少,沒有更多的運行參數(shù)供參考,這也是影響低壓無功補償應(yīng)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(qū)安裝具有分相投切的無功功率補償器，根據(jù)“取平補齊”原則,以共補3 ～4 組、分補1組為宜。其中1組共補專門補償變壓器的空載消耗的無功功率, 2～3組共補用于補償用戶所消耗的無功功率。分補在三相負荷不平衡時進行分相補償以及在三相負荷平衡且重載時也投入補償。 

  4. 3 電容器投切開關(guān)選擇 

  低壓無功功率補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已經(jīng)在湖北省多個農(nóng)網(wǎng)配電臺區(qū)運行,經(jīng)過了寒冬酷暑,至今運行良好、穩(wěn)定。 

  后臺主站通過對安裝在綜合配電箱中的配電監(jiān)控終端的各種運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析,為管理部門全面及時掌握配電網(wǎng)運行情況提供了強大的技術(shù)支撐。這是實現(xiàn)農(nóng)電配網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟運行的基本措施,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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