摘要 文章從六個方面就箱式變電站設(shè)計、安裝施工、運行中存在的不足和安全隱患進行了分析,提出了一些解決方法、看法和建議,對箱變安全、可靠經(jīng)濟運行有一定的積極作用。
0 引言
箱式變電站是一種把高、低壓配電裝置和配電變壓器按一定的接線方式組裝成一體的預(yù)裝式變電站。具有環(huán)境適應(yīng)性強、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、建設(shè)驗收送電周期短、運行安全可靠、維護方便、占地面積小、投資少、見效快等特點。因此在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是由于城市進程的加快、土地升值過快,城市規(guī)劃美化、安全要求高等多方因素,使得安裝方便、占地面積小的小容量箱式變電站(1000kVA以下)已成為用戶的首選。這就使市場需求逐年擴大,因此眾多廠家紛紛生產(chǎn)箱式變電站,各種各樣的箱式變電站在市場應(yīng)運而生。
這樣在實際的工程設(shè)計設(shè)備選型、施工建設(shè)中的一些要求和驗收接電投運中,不免會出現(xiàn)一些問題和不足,從而使工程建設(shè)達不到預(yù)期效果,甚至存在一些安全隱患造成損失。
1 箱式變電站箱體存在的一些問題
1.1 箱體材料選用存在的防腐問題
(1)箱式變電站箱體現(xiàn)在選用金屬材料的較多。金屬箱體也有選用鋁材的,絕大多數(shù)首選的是鐵板加填充物。鐵板材一般選用的是鍍鋅鐵板,由于箱變安裝地點往往條件較差,一般運行2-5年后箱體底部容易出現(xiàn)銹蝕,有的還相當(dāng)嚴重。這樣只有修補和作防腐處理,但是越修補越容易出問題,損毀更快。
(2)為了防止銹蝕,箱式變電站箱體也有選用水泥的,但重量較大,不易于運輸和安裝。所以較傾向于玻璃鋼等合成材料的箱體。玻璃鋼等合成材料的箱變箱體使用運行效果較好些。但價格較貴,費用較高。同時材質(zhì)不容易鑒別,有些材質(zhì)較差一些的也被箱變選用,運行效果就大打折扣了。
1.2 箱體存在防火的問題
作為防火一是箱體材料的耐火阻燃能力,再是箱體對燃燒的隔阻能力。一些變電站的箱體選用鋼板、鋁合金板是防火的,但其鋼板、鋁合金板中間的填充物往往使用的是一些阻燃效果不好,或根本不阻燃的保溫材料,這樣就達不到阻燃的效果。按規(guī)程規(guī)定:箱式變電站的箱體填充物應(yīng)使用玻璃纖維、石棉或合成材料,但合成材料應(yīng)按IS01210:1990方法A進行阻燃試驗,符合要求方可。否則是不可以的。
變電站的箱體必須要內(nèi)外封閉嚴密。特別是油浸變壓器隔間,按規(guī)程規(guī)定為一類防火隔間,既要耐火又要嚴格封閉隔離。一些變電站的箱體中的變壓器隔間在防火方面就有三個薄弱方面:一是選用小于2ram厚的鋼板作隔板,焊接縫隙不嚴,不符合防火的要求;二是沿箱體下底部或上部連接部分封閉不嚴,一旦著火順著連接縫隙和孔洞危及其它設(shè)備安全,三是變電站的箱體為了防水和好看頂部往往做成三角脊頂,一些箱體的隔板和頂板之間縫隙較大,甚至有的三角脊頂部根本沒有封堵,起不到防火作用。
1.3 存在著油浸變壓器箱體隔間防火導(dǎo)油設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)
對于油浸變壓器,容量100kVA以上時儲油量應(yīng)在100kg以上,容量1000kVA時儲油量應(yīng)近1000kg,規(guī)程規(guī)定就有一個防火的問題。按規(guī)程DL/T537~2002規(guī)定“應(yīng)采取措施防止油從箱式變電站內(nèi)漏出,應(yīng)將發(fā)生火災(zāi)的可能性降至最小”。如果按此規(guī)定,發(fā)生著火時如果做到防止近1000kg的變壓器油從箱體內(nèi)流出是比較困難的,因為變壓器間隔內(nèi)本身就有一個與外界較大的散熱空氣流孔洞。如果發(fā)生火災(zāi)時把油導(dǎo)出至地下安全儲油設(shè)備內(nèi)應(yīng)該是比較可行的。GB50229~1996的5.6.7條規(guī)定:屋內(nèi)單臺設(shè)備總油量為100kg以上的電氣設(shè)備,應(yīng)設(shè)置貯油或擋油設(shè)施。按此規(guī)定箱式變電站油浸變壓器隔間應(yīng)設(shè)置擋油或?qū)в脱b置。
裝設(shè)箱式變電站的場所一般都是地處繁華街道或特殊場所,為防止電氣設(shè)備事故殃及周邊,造成更大的事故發(fā)生,及時把變壓器油導(dǎo)出至安全地方應(yīng)該是一個比較妥善的方法。
1.4 箱體存在防潮的問題
變電站箱體按規(guī)程規(guī)定:應(yīng)防止水分的浸入。一些變電站的箱體底部封閉不夠嚴密,箱體下部基礎(chǔ)中間一般有600mm左右深的空間,相對比較潮濕,往往造成箱體內(nèi)的潮濕度較高,特別是高、低壓開關(guān)隔間內(nèi)凝露較多,有些箱變內(nèi)部絕緣件出現(xiàn)閃絡(luò)故障,同時刀閘刀口出現(xiàn)氧化銹蝕現(xiàn)象。有的變壓器隔間內(nèi)為了自然通風(fēng)散熱,底部留有較大的網(wǎng)孔狀通風(fēng)面,加之變壓器隔間的上部封閉不嚴,潮濕侵入高、低壓開關(guān)室,也是造成高、低壓開關(guān)室潮濕的一個原因。 信息來源:
2 箱式變電站內(nèi)部安全防護的問題
2.1 箱式變電站母線應(yīng)用絕緣材料封閉,母線最好是采用封閉式母線
按規(guī)程規(guī)定:無絕緣裸導(dǎo)體距地面高度大于2.3m時應(yīng)加裝不低于IP2X等級的防護裝置。箱式變電站高度一般不超過2.5m,再加上箱式變電站內(nèi)設(shè)備安裝緊湊、密集,留有的操作、維護通道距離較小,所以采用全封閉母線是很有必要的。
2.2 箱式變電站內(nèi)高低壓配電設(shè)備中帶電裸露導(dǎo)體部分應(yīng)采取防護措施
箱式變電站配電設(shè)備隔間內(nèi)的盤柜較多,這些盤柜側(cè)面和后面有許多是開啟式的,當(dāng)人們維護、操作時可能觸及時應(yīng)加裝防護裝置,否則,由于箱體內(nèi)空間較小,留有安全隱患容易發(fā)生安全事故。這些盤柜之間的連接線路相對比較多,線路布置走向應(yīng)加裝相應(yīng)的防護,以防出現(xiàn)損傷造成安全事故。特別是一些運行年限相對長一些的箱變,運行檢修中,容易造成人員觸電燒傷和設(shè)備事故。
2.3 箱式變電站高壓部分宜為全封閉絕緣組合電器。
我們現(xiàn)在應(yīng)用的箱式變電站大多為35kV、10kV兩個電壓等級。由于這兩個電壓等級的設(shè)備相間距離相對較小,出現(xiàn)單相接地故障的次數(shù)占其故障總數(shù)的60%以上。為了減少故障時設(shè)備停電次數(shù)和停電時間,且其設(shè)備絕緣制造也較便宜,所以現(xiàn)行的運行系統(tǒng)基本上是小接地運行系統(tǒng)。規(guī)程規(guī)定該系統(tǒng)一般不加裝單相接地故障切除的繼電保護裝置,而是采用拉路查找方式,并且允許單相接地運行最長時間2h。這樣就大大地提高了該系統(tǒng)的供電可靠性。然而這種小接地運行系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時有其三個固有的缺陷:一是當(dāng)小接地運行系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時,其它兩非故障相對地電壓會升高,其最高會升高到線電壓,危及設(shè)備安全運行;二是單相接地故障大多數(shù)情況下都是斷續(xù)接地現(xiàn)象,這相就會很容易引起系統(tǒng)諧振發(fā)生,造成系統(tǒng)諧振過電壓,損壞系統(tǒng)設(shè)備;三是當(dāng)出現(xiàn)接地故障時一般不采用裝設(shè)繼電保護裝置動作斷開線路,切除故障設(shè)備。這樣使單相接地故障在較長的時間內(nèi)一直危害線路設(shè)備。
由以上小接地系統(tǒng)固有缺陷我們知道,高壓配電設(shè)備是不具備采用I類設(shè)備的觸電防護條件,因為它沒有配置接地故障時快速切斷線路設(shè)備的繼電保護裝置。當(dāng)采用高壓配電柜時即為0類設(shè)備無防護運行,這樣出現(xiàn)接地故障時將會嚴重危害人身和設(shè)備安全。由于箱式變 電站大多在人員稠密的公共場所,所以一旦造成損害,后果會很嚴重。因此采用Ⅱ類防護電氣設(shè)備十分必要。所以箱式變電站的高壓配電裝置選用六氟化硫等全絕緣組合電器將會有效防止高壓配電系統(tǒng)接地故障的危害。
3 箱式變電站接地問題
(1)要正確地選用低壓公共接地母線。《高壓/低壓預(yù)裝箱式變電站選用導(dǎo)則》DL/T537 2002第5.1條規(guī)定:接地導(dǎo)體應(yīng)使用銅導(dǎo)體,其最小截面積不應(yīng)小于30mm2。有些箱變?yōu)榱斯?jié)省成本選用鋁材質(zhì)是不符合規(guī)程要求的。有些人認為這條線不通過工作電流,無足輕重,這是錯誤的。同時這條線有著有效降低故障接觸電壓,防止觸電傷害的重要作用。加大了這條線的截面積后,經(jīng)過核算就可大大降低箱變內(nèi)導(dǎo)電線路的選擇面積,因而降低總體造價,應(yīng)該是比較合算的。
(2)箱式變電站的接地網(wǎng)應(yīng)深埋在1m以下
箱式變電站基礎(chǔ)一般在10m2以下,尺寸相對較小,而其接地網(wǎng)則相對較大,要擴展到周邊較遠一些的地方,為了降低接地電阻還要加打一些垂直接地極。為了減小接地電壓分布不應(yīng)向周邊造成其它損害,接地網(wǎng)應(yīng)盡量埋深一些。
同時接地網(wǎng)與箱變的連接點,按照反措要求至少應(yīng)在兩處以上牢固連接,且連接面積要符合要求。箱式變電站箱體內(nèi)部按要求做好地電位連接,創(chuàng)造一個等電位環(huán)境,保護箱變運行和檢修安全。
4 箱式變電站應(yīng)加裝安全防護遮欄
對于箱式變電站,低壓部分采取接地防護,出現(xiàn)接地故障時應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)自動切除故障,這部分應(yīng)該是I類防護電氣設(shè)備。對于高壓設(shè)備如采用封閉絕緣組合電器應(yīng)該是Ⅱ類防護電氣設(shè)備。配電變壓器裝設(shè)在封閉間隔單元內(nèi),這樣整個箱式變電站的觸電防護應(yīng)該說是形成了一個完整的防護體系。但是對于處于人員密集的公共地帶的箱式變電站,還應(yīng)該在其周圍加裝防護遮欄,一是防止出現(xiàn)電氣故障時造成對周圍的傷害,二是防止來自外界對箱變造成的機械傷害。因此裝設(shè)的這個防護遮欄應(yīng)有三個要點:一是要有一定的機械強度;二是導(dǎo)電體遮欄應(yīng)單獨加裝接地線與接地體相連,而不應(yīng)和箱變共用一條接地引下線,且最好與其接地網(wǎng)的連接點有一定的距離;三是要與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào),美觀好看。
對于箱式變電站的高壓配電設(shè)備如果采用是的開關(guān)柜,沒有配接地故障時自動切除的繼電保護裝置,就要屬于0類防護設(shè)備。那么加裝防護遮欄就尤顯重要了。這種情況還應(yīng)注意以下幾個要點:一是遮欄應(yīng)為絕緣體的較好;二是遮欄的防護等級應(yīng)在IP2X以上;三是遮欄距離箱變箱體的距離相對較大一些,遮欄的高度相應(yīng)高一些,在1.7m以上為好。以有效防止人們接觸到箱變。
一些在公共區(qū)域或街道上的箱式變電站沒有加裝防護遮欄,這是不正確的,還有的雖加裝了遮欄但不夠規(guī)范,不能起到相應(yīng)的防護作用。
5 箱式變電站安裝存在的問題
(1)裝有油浸變壓器的箱式變電站的基礎(chǔ)下的空間部分沒能分隔,出現(xiàn)變壓器火災(zāi)事故時變壓器油漏進該空間引起箱變各部分著火,造成較大的損失。變壓器安裝間隔下空間應(yīng)單獨隔離起來,做成貯油池,一旦出現(xiàn)泄油故障由導(dǎo)油管導(dǎo)入其間,以防事故擴大。同時嚴禁高、低壓電纜從其間通過。這樣可有效防止火災(zāi)危害其它設(shè)備。
(2)進出箱變的電纜孔洞較大,不能有效防止潮濕和異物進入。按規(guī)定要求進出箱變箱體的電纜應(yīng)穿管,電纜管應(yīng)進行封堵。同時對多余電纜應(yīng)按要求盤好放在下部空間內(nèi)。進入箱變基礎(chǔ)的電纜入口也要做好封堵,特別是電纜溝縛設(shè)的電纜。電纜進入箱變基礎(chǔ)的入口還應(yīng)注意防水,應(yīng)在電纜溝上沿引入箱變基礎(chǔ)。
(3)一些箱變的基礎(chǔ)留有施工工藝孔,施工完成后沒能封堵,或封堵不嚴,或封堵設(shè)施損壞后給異物進入留有通道,對箱變造成危害。有些箱變開關(guān)間隔內(nèi)的操作、維護站板下留有進入基礎(chǔ)下部空間的活動開門,可以通過此處進行施工。這樣箱變基礎(chǔ)上就不用預(yù)留施工孔洞,從而減少了不必要的隱患。
(4)一些箱式變電站的基礎(chǔ)過高,進行相應(yīng)的操作時很不方便,同時也不安全。一些箱變的箱門對著道路開門,人員進出時不安全。所以箱變門不宜向道路開門?；A(chǔ)較高的箱變應(yīng)加裝相應(yīng)的活動站臺的懸掛環(huán),并加裝打設(shè)安全帶的掛環(huán),并配置活動站臺,以利進出箱變維護和操作。
6 箱式變電站運行存在的問題
(1)應(yīng)防止箱變超負荷運行
箱變運行中最大的缺點就是散熱能力相對較差,超負荷運行會使箱變的熱量產(chǎn)生過多,熱量不能及時散出去將會嚴重影響箱變設(shè)備安全運行。所以應(yīng)高頻度地監(jiān)測箱變電流大小和三相負荷平衡情況,既不允許三相過負荷,也不允許單相過負荷運行。
箱變過負荷的理解絕不是僅僅以配變?nèi)萘繛榻缦?應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度不同做好相應(yīng)規(guī)定。環(huán)境溫度較高的夏天,配變的負荷一般不能超過80%,對于寒冷的冬天,配變最大負荷是可以按要求提高到額定容量運行。其實配變的負荷情況應(yīng)以配變的溫度為最終判據(jù),當(dāng)配變溫度較高,散熱風(fēng)扇開啟后配變溫度仍在高溫時,配變負荷就應(yīng)該加以嚴格限制,降低負荷運行。 (2)箱式變電站運行靈活性較差也是其一個弱點,負荷較小時箱變運行經(jīng)濟性較差。所以箱變在設(shè)計之初就應(yīng)注意其安裝地點和高、低壓電源的聯(lián)絡(luò)。當(dāng)負荷較小時,經(jīng)核算確實使用聯(lián)絡(luò)電源較經(jīng)濟時應(yīng)及時報停,切換至聯(lián)絡(luò)電源供電。
也有在一臺箱變中設(shè)置兩臺配變的,分別裝在兩個隔間內(nèi)。這樣箱變的運行方式就比較靈活了,負荷適應(yīng)性也就較強了,同時也提高了供電可靠性。缺點是最初投資較高一些。
(3)箱式變電站一般都承諾免維修運行15年,但也應(yīng)根據(jù)運行環(huán)境的情況進行相應(yīng)的清掃。許多箱式變電站運行時間較長后積垢較多,因此造成絕緣子件閃絡(luò)故障較多;有些刀閘出現(xiàn)發(fā)熱故障較多。因而形成事故,造成較大損失。
(4)一些箱式變電站配置有較完整的信息采集、傳輸和在線測控功能,但是對于用戶的箱變并沒有得到相應(yīng)的開發(fā)和應(yīng)用,如果用戶箱變能和一些區(qū)域性的開閉所進行信息聯(lián)網(wǎng),統(tǒng)一管理,這樣會使資源得到優(yōu)化,取得較好的整體效益。
總之,箱式變電站在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的今天得到了越來越廣泛的應(yīng)用,但由于引入應(yīng)用時間較短,發(fā)展較快也存在著一些問題和不足,從設(shè)計、安裝、運行方面不斷查找不足、完善提高將會使我同箱變制造產(chǎn)業(yè)得到更好地發(fā)展,為國民經(jīng)濟的發(fā)展作出貢獻。
（轉(zhuǎn)載）
