基于電力系統(tǒng)的smc環(huán)網的改進

基于電力系統(tǒng)的smc環(huán)網的改進

一、網絡供電方式的發(fā)展1.開環(huán)網的變電站初期環(huán)網是一個開放的環(huán)結構，是中壓電網最常用的坍塌結構。開環(huán)結構操作簡單,配有低成本的中壓開關柜。這種環(huán)網提供至少兩個可供選擇的電源連到每個中壓/低壓變電站的母線上,可聯接到一個環(huán)網的變電站數最大是20個。變電站和環(huán)網通過負荷開關聯接。除一個負荷開關作為正常開斷點斷開外,其他閉合。在環(huán)網的每一區(qū)域都有一簡單的具有保護作用的輻射式配電母線,作為一次變電站中的反時限過電流保護(簡稱IDMT)。任何一個中壓電纜的故障都可引起一次母線開關的跳閘,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,隔離故障點,然后關閉一次母線開關和正常開斷點,可以把電力供應恢復到系統(tǒng)正常工作的狀態(tài)。通常這種開環(huán)網絡中的開關恢復電力供應用手動操作實現,要耗時數小時。這種供電方式及采用的開關設備已逐漸被淘汰。2.柜和變壓器采用浸油式熔斷器保護環(huán)網供電開環(huán)供電逐步淘汰后,大多采用閉環(huán)結構。最初的閉環(huán)網絡中的環(huán)網單元是由兩臺開關柜和一臺變壓器構成。通過浸油式熔斷器來保護變壓器。1980年后期出現了帶有旋轉電弧的三工位SF6斷路器,配熔斷器后的環(huán)網單元具備斷路器的開斷短路電流的功能。這個技術在維修和操作安全方面有很多優(yōu)點并成功地使用于環(huán)網供電中,取代了舊式的浸油式熔斷器保護環(huán)網單元。3.開環(huán)分布網的電路設計在環(huán)網柜上的應用,可以提高用戶的可靠性為提高電網性能,傳統(tǒng)的SF6環(huán)網單元的設計被進一步優(yōu)化。第2代SF6環(huán)網單元的重要特點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,將兩個三工位的負荷開關和一個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,可釋放封閉殼體內的壓力,確保在柜前的操作員安全。由于這種環(huán)網柜具有聯接系統(tǒng)中運動零件數量少、密封氣體容量小、結構緊湊、功能齊全、成本低等優(yōu)點,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)分布網中幾個關鍵位置的環(huán)網單元,利用遠程控制分布網絡的方式,可確保電網中的用戶在故障發(fā)生后幾分鐘內恢復供電。通過減少在判別和隔離電網故障點時所花費的時間,減少用戶的損失。4.“網格化”規(guī)劃建設目標SF6環(huán)網供電作為網格化供電的雛形和初級階段,擁有向更高的供電可靠率發(fā)展的基礎?！熬W格化”規(guī)劃以城市控制性規(guī)劃為基礎,滿足用戶高可靠性需求為目標,是一種“自下而上”的配網規(guī)劃建設與運營管理新模式。通過“網格化”規(guī)劃建設改造,適當提高配電設備的平均利用率,并使各“網格”內及“網格”間有定向的轉供能力,從而最大限度提高下級電網對上級電網的支撐。對于更好地引導配網建設,保障配網可靠供電,促進配電網發(fā)展,打造以“網格化布局、精心化保障、便利化接入”為主要特征的堅強配電網,具有重要的意義。二、機械開關柜、機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”聯鎖已日漸成熟,也趨于多樣化,如采用微機閉鎖,利用電腦編好的程序對開關柜進行預定的操作;利用機械閉鎖、機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.接地開關被誤入柜,容易被發(fā)現中置柜出線柜帶有接地開關,有的進線柜也帶有接地開關,此時接地開關的防誤操作(尤其是下進線的開關柜),常常被忽視。在SF6環(huán)網柜由于進線包含接地閉鎖及可能的邏輯鎖,不存在此問題。2.環(huán)網柜使變壓器室門不裝,引起五防聯鎖失效在帶有中置柜的箱式變電站,沒有獨立的工作電源。其工作電源往往來源于變壓器的低壓端,此時的電磁鎖沒有起到應有的作用。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)網柜采用變壓器室門不裝電磁門鎖,而是加裝門行程開關,此行程開關的常閉觸點和變壓器柜的跳閘回路相連,此時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,門行程開關的常閉觸點就會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,達到了防止誤入帶電間隔的目的。綜上所述,采用環(huán)網柜能有效的降低五防聯鎖的設計難度,減少了因為中置柜忽視“五防”問題,或五防聯鎖失效帶來的人身傷害。再加上環(huán)網柜特有的高壓帶電部分無法被直接接觸到的特點,進一步樹立了環(huán)網柜在面對專業(yè)或非專業(yè)運維人員保護上相對中置柜的優(yōu)勢。三、中置柜和環(huán)網柜1.六氟化硫絕緣環(huán)網柜所有的一次帶電部分(負荷開關、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,同時確保高可靠性的人身安全,真正做到免維護。核心部件可做到20年免維護。用于配電室可實現無人值守運行。2.六氟化硫絕緣環(huán)網柜緊湊、體積小。每面柜寬僅325mm(計量柜為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。開關柜與箱體在工廠內組裝完成,運輸有吊耳固定,現場只需將箱體吊到所需位置,安裝方便?，F以一個典型的項目做介紹:新建10kV配電房,考慮土建面積環(huán)網柜與中置柜的比較:電源兩進六出,母聯分段形式;采用KYN28中置柜:需10臺,每臺占地面積800mm寬,1500mm深。中置柜本體占地面積共計:12平方米。再考慮柜前手車操作距離,按照最小值1500mm考慮;考慮柜后電纜維護距離,按照最小值600mm考慮;中置柜額外操作占地面積共計: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*800兩面計算;中置柜配套設備占地面積共計:2平方米。中置柜總計占地面積共計:30.2平方米。采用SF6環(huán)網柜,每臺占地面積325mm寬,750mm深,因母聯隔離提升一臺柜體可完成,故只需9個間隔的環(huán)網柜,占地面積共計:2.20平方米?？紤]柜前電纜維護距離,同樣按照600mm考慮;此距離同樣可滿足日常巡視。環(huán)網柜額外操作占地面積共計:1.75平方米。無需考慮與環(huán)網柜配套的直流屏,因環(huán)網柜可配置自供電保護裝置。環(huán)網柜總計占地面積共計:3.95平方米。即采用環(huán)網柜較中置柜,在本項目可節(jié)約26.2平方米。3.SF6全密封結構(性能特點見上所述),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)網柜防護等級高,開關柜不銹鋼封閉氣室部分,包括熔斷器柜熔絲套筒在內,其防護等級達到IP67,在國外順利通過水下5米、24小時浸水通電試驗。中置柜與斷路器組裝在一起使用,屬于戶內式設備。一臺開關柜發(fā)生事故往往導致多臺設備損壞,甚至擴大成變電所停電事故.近年斷路器運行事故表明,6、10和35kV級所占次數最多,事故率也較高,其中屬于絕緣方面引起的不少。導致絕緣閃絡擊穿的共因,多是在惡劣潮濕環(huán)境條件下發(fā)生,加上設備本身結構不嚴密,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,材質選擇不當等。環(huán)網柜,因有帶電封閉,戶外使用的特點,不僅天然不存在上述問題,而且在實際使用中,在沿海的臺風、暴雨侵蝕,仍保證正常供電。此點相對中置柜優(yōu)勢大。4.六氟化硫絕緣環(huán)網柜電氣性能好、技術參數高。斷路器柜短路開斷能力可達25KA。負荷開關機械壽命可達5000次,遠大于國標要求的2000次