基于电力系统的smc环网的改进

基于电力系统的smc环网的改进

一、网络供电方式的发展1.开环网的变电站初期环网是一个开放的环结构，是中压电网最常用的坍塌结构。开环结构操作简单,配有低成本的中压开关柜。这种环网提供至少两个可供选择的电源连到每个中压/低压变电站的母线上,可联接到一个环网的变电站数最大是20个。变电站和环网通过负荷开关联接。除一个负荷开关作为正常开断点断开外,其他闭合。在环网的每一区域都有一简单的具有保护作用的辐射式配电母线,作为一次变电站中的反时限过电流保护(简称IDMT)。任何一个中压电缆的故障都可引起一次母线开关的跳闸,和与之相连的所有变电站母线断开。通过打开故障电缆各端的开关,隔离故障点,然后关闭一次母线开关和正常开断点,可以把电力供应恢复到系统正常工作的状态。通常这种开环网络中的开关恢复电力供应用手动操作实现,要耗时数小时。这种供电方式及采用的开关设备已逐渐被淘汰。2.柜和变压器采用浸油式熔断器保护环网供电开环供电逐步淘汰后,大多采用闭环结构。最初的闭环网络中的环网单元是由两台开关柜和一台变压器构成。通过浸油式熔断器来保护变压器。1980年后期出现了带有旋转电弧的三工位SF6断路器,配熔断器后的环网单元具备断路器的开断短路电流的功能。这个技术在维修和操作安全方面有很多优点并成功地使用于环网供电中,取代了旧式的浸油式熔断器保护环网单元。3.开环分布网的电路设计在环网柜上的应用,可以提高用户的可靠性为提高电网性能,传统的SF6环网单元的设计被进一步优化。第2代SF6环网单元的重要特点在于采用了可接地的封闭式环氧树脂外壳,以SF6为绝缘介质,将两个三工位的负荷开关和一个三工位的旋弧断路器封于一体,并装有防爆安全阀,在灭弧失败时,可释放封闭壳体内的压力,确保在柜前的操作员安全。由于这种环网柜具有联接系统中运动零件数量少、密封气体容量小、结构紧凑、功能齐全、成本低等优点,在过去的十多年中,已被广泛使用,且证明具有很高的稳定性和安全性。通过监视和控制开环分布网中几个关键位置的环网单元,利用远程控制分布网络的方式,可确保电网中的用户在故障发生后几分钟内恢复供电。通过减少在判别和隔离电网故障点时所花费的时间,减少用户的损失。4.“网格化”规划建设目标SF6环网供电作为网格化供电的雏形和初级阶段,拥有向更高的供电可靠率发展的基础。“网格化”规划以城市控制性规划为基础,满足用户高可靠性需求为目标,是一种“自下而上”的配网规划建设与运营管理新模式。通过“网格化”规划建设改造,适当提高配电设备的平均利用率,并使各“网格”内及“网格”间有定向的转供能力,从而最大限度提高下级电网对上级电网的支撑。对于更好地引导配网建设,保障配网可靠供电,促进配电网发展,打造以“网格化布局、精心化保障、便利化接入”为主要特征的坚强配电网,具有重要的意义。二、机械开关柜、机械程序锁在供电系统中,高压柜,特指空气绝缘中置柜的“五防”联锁已日渐成熟,也趋于多样化,如采用微机闭锁,利用电脑编好的程序对开关柜进行预定的操作;利用机械闭锁、机械程序锁以及二者的配合使用,满足高压柜“五防”的要求;可即使如此,还是会遇到的一些“五防”问题,特别是容易被人忽视的问题,例如:1.接地开关被误入柜,容易被发现中置柜出线柜带有接地开关,有的进线柜也带有接地开关,此时接地开关的防误操作(尤其是下进线的开关柜),常常被忽视。在SF6环网柜由于进线包含接地闭锁及可能的逻辑锁,不存在此问题。2.环网柜使变压器室门不装,引起五防联锁失效在带有中置柜的箱式变电站,没有独立的工作电源。其工作电源往往来源于变压器的低压端,此时的电磁锁没有起到应有的作用。变压器室有电,电磁门锁打不开,变压器室无电,带电显示器的工作电源也没有了,电磁锁没电,电磁锁还是打不开。此时停电开门需用解锁钥匙解开电磁门锁,打开变压器室,因此存在安全隐患。SF6环网柜采用变压器室门不装电磁门锁,而是加装门行程开关,此行程开关的常闭触点和变压器柜的跳闸回路相连,此时跳闸回路的工作电源可以取自变压器低压端。一旦变压器室的门被打开,门行程开关的常闭触点就会接通变压器柜的跳闸回路,变压器柜立即跳闸,切断变压器室的电,达到了防止误入带电间隔的目的。综上所述,采用环网柜能有效的降低五防联锁的设计难度,减少了因为中置柜忽视“五防”问题,或五防联锁失效带来的人身伤害。再加上环网柜特有的高压带电部分无法被直接接触到的特点,进一步树立了环网柜在面对专业或非专业运维人员保护上相对中置柜的优势。三、中置柜和环网柜1.六氟化硫绝缘环网柜所有的一次带电部分(负荷开关、母线等)均被封闭在SF6气室中,不受任何外界环境(湿度、盐雾、粉尘等)的影响,同时确保高可靠性的人身安全,真正做到免维护。核心部件可做到20年免维护。用于配电室可实现无人值守运行。2.六氟化硫绝缘环网柜紧凑、体积小。每面柜宽仅325mm(计量柜为696mm宽)。减少了配电室宝贵的占地空间,更适合于狭小地方使用。开关柜与箱体在工厂内组装完成,运输有吊耳固定,现场只需将箱体吊到所需位置,安装方便。现以一个典型的项目做介绍:新建10kV配电房,考虑土建面积环网柜与中置柜的比较:电源两进六出,母联分段形式;采用KYN28中置柜:需10台,每台占地面积800mm宽,1500mm深。中置柜本体占地面积共计:12平方米。再考虑柜前手车操作距离,按照最小值1500mm考虑;考虑柜后电缆维护距离,按照最小值600mm考虑;中置柜额外操作占地面积共计:16.8平方米。需考虑与中置柜配套的直流屏占地面积,此处按照最小值800*800两面计算;中置柜配套设备占地面积共计:2平方米。中置柜总计占地面积共计:30.2平方米。采用SF6环网柜,每台占地面积325mm宽,750mm深,因母联隔离提升一台柜体可完成,故只需9个间隔的环网柜,占地面积共计:2.20平方米。考虑柜前电缆维护距离,同样按照600mm考虑;此距离同样可满足日常巡视。环网柜额外操作占地面积共计:1.75平方米。无需考虑与环网柜配套的直流屏,因环网柜可配置自供电保护装置。环网柜总计占地面积共计:3.95平方米。即采用环网柜较中置柜,在本项目可节约26.2平方米。3.SF6全密封结构(性能特点见上所述),不需加热器,无凝露问题,电缆头为密封防水型,不怕浸水。六氟化硫绝缘环网柜防护等级高,开关柜不锈钢封闭气室部分,包括熔断器柜熔丝套筒在内,其防护等级达到IP67,在国外顺利通过水下5米、24小时浸水通电试验。中置柜与断路器组装在一起使用,属于户内式设备。一台开关柜发生事故往往导致多台设备损坏,甚至扩大成变电所停电事故.近年断路器运行事故表明,6、10和35kV级所占次数最多,事故率也较高,其中属于绝缘方面引起的不少。导致绝缘闪络击穿的共因,多是在恶劣潮湿环境条件下发生,加上设备本身结构不严密,防水防潮性能差,外绝缘沿面泄漏距离小,空气间隙绝缘裕度不足,材质选择不当等。环网柜,因有带电封闭,户外使用的特点,不仅天然不存在上述问题,而且在实际使用中,在沿海的台风、暴雨侵蚀,仍保证正常供电。此点相对中置柜优势大。4.六氟化硫绝缘环网柜电气性能好、技术参数高。断路器柜短路开断能力可达25KA。负荷开关机械寿命可达5000次,远大于国标要求的2000次