摘要 文章从六个方面就箱式变电站设计、安装施工、运行中存在的不足和安全隐患进行了分析,提出了一些解决方法、看法和建议,对箱变安全、可靠经济运行有一定的积极作用。
0 引言
箱式变电站是一种把高、低压配电装置和配电变压器按一定的接线方式组装成一体的预装式变电站。具有环境适应性强、体积小、结构紧凑、建设验收送电周期短、运行安全可靠、维护方便、占地面积小、投资少、见效快等特点。因此在城乡电网中得到了广泛的应用。特别是由于城市进程的加快、土地升值过快,城市规划美化、安全要求高等多方因素,使得安装方便、占地面积小的小容量箱式变电站(1000kVA以下)已成为用户的首选。这就使市场需求逐年扩大,因此众多厂家纷纷生产箱式变电站,各种各样的箱式变电站在市场应运而生。
这样在实际的工程设计设备选型、施工建设中的一些要求和验收接电投运中,不免会出现一些问题和不足,从而使工程建设达不到预期效果,甚至存在一些安全隐患造成损失。
1 箱式变电站箱体存在的一些问题
1.1 箱体材料选用存在的防腐问题
(1)箱式变电站箱体现在选用金属材料的较多。金属箱体也有选用铝材的,绝大多数首选的是铁板加填充物。铁板材一般选用的是镀锌铁板,由于箱变安装地点往往条件较差,一般运行2-5年后箱体底部容易出现锈蚀,有的还相当严重。这样只有修补和作防腐处理,但是越修补越容易出问题,损毁更快。
(2)为了防止锈蚀,箱式变电站箱体也有选用水泥的,但重量较大,不易于运输和安装。所以较倾向于玻璃钢等合成材料的箱体。玻璃钢等合成材料的箱变箱体使用运行效果较好些。但价格较贵,费用较高。同时材质不容易鉴别,有些材质较差一些的也被箱变选用,运行效果就大打折扣了。
1.2 箱体存在防火的问题
作为防火一是箱体材料的耐火阻燃能力,再是箱体对燃烧的隔阻能力。一些变电站的箱体选用钢板、铝合金板是防火的,但其钢板、铝合金板中间的填充物往往使用的是一些阻燃效果不好,或根本不阻燃的保温材料,这样就达不到阻燃的效果。按规程规定:箱式变电站的箱体填充物应使用玻璃纤维、石棉或合成材料,但合成材料应按IS01210:1990方法A进行阻燃试验,符合要求方可。否则是不可以的。
变电站的箱体必须要内外封闭严密。特别是油浸变压器隔间,按规程规定为一类防火隔间,既要耐火又要严格封闭隔离。一些变电站的箱体中的变压器隔间在防火方面就有三个薄弱方面:一是选用小于2ram厚的钢板作隔板,焊接缝隙不严,不符合防火的要求;二是沿箱体下底部或上部连接部分封闭不严,一旦着火顺着连接缝隙和孔洞危及其它设备安全,三是变电站的箱体为了防水和好看顶部往往做成三角脊顶,一些箱体的隔板和顶板之间缝隙较大,甚至有的三角脊顶部根本没有封堵,起不到防火作用。
1.3 存在着油浸变压器箱体隔间防火导油设计薄弱环节
对于油浸变压器,容量100kVA以上时储油量应在100kg以上,容量1000kVA时储油量应近1000kg,规程规定就有一个防火的问题。按规程DL/T537~2002规定“应采取措施防止油从箱式变电站内漏出,应将发生火灾的可能性降至最小”。如果按此规定,发生着火时如果做到防止近1000kg的变压器油从箱体内流出是比较困难的,因为变压器间隔内本身就有一个与外界较大的散热空气流孔洞。如果发生火灾时把油导出至地下安全储油设备内应该是比较可行的。GB50229~1996的5.6.7条规定:屋内单台设备总油量为100kg以上的电气设备,应设置贮油或挡油设施。按此规定箱式变电站油浸变压器隔间应设置挡油或导油装置。
装设箱式变电站的场所一般都是地处繁华街道或特殊场所,为防止电气设备事故殃及周边,造成更大的事故发生,及时把变压器油导出至安全地方应该是一个比较妥善的方法。
1.4 箱体存在防潮的问题
变电站箱体按规程规定:应防止水分的浸入。一些变电站的箱体底部封闭不够严密,箱体下部基础中间一般有600mm左右深的空间,相对比较潮湿,往往造成箱体内的潮湿度较高,特别是高、低压开关隔间内凝露较多,有些箱变内部绝缘件出现闪络故障,同时刀闸刀口出现氧化锈蚀现象。有的变压器隔间内为了自然通风散热,底部留有较大的网孔状通风面,加之变压器隔间的上部封闭不严,潮湿侵入高、低压开关室,也是造成高、低压开关室潮湿的一个原因。 信息来源:
2 箱式变电站内部安全防护的问题
2.1 箱式变电站母线应用绝缘材料封闭,母线最好是采用封闭式母线
按规程规定:无绝缘裸导体距地面高度大于2.3m时应加装不低于IP2X等级的防护装置。箱式变电站高度一般不超过2.5m,再加上箱式变电站内设备安装紧凑、密集,留有的操作、维护通道距离较小,所以采用全封闭母线是很有必要的。
2.2 箱式变电站内高低压配电设备中带电裸露导体部分应采取防护措施
箱式变电站配电设备隔间内的盘柜较多,这些盘柜侧面和后面有许多是开启式的,当人们维护、操作时可能触及时应加装防护装置,否则,由于箱体内空间较小,留有安全隐患容易发生安全事故。这些盘柜之间的连接线路相对比较多,线路布置走向应加装相应的防护,以防出现损伤造成安全事故。特别是一些运行年限相对长一些的箱变,运行检修中,容易造成人员触电烧伤和设备事故。
2.3 箱式变电站高压部分宜为全封闭绝缘组合电器。
我们现在应用的箱式变电站大多为35kV、10kV两个电压等级。由于这两个电压等级的设备相间距离相对较小,出现单相接地故障的次数占其故障总数的60%以上。为了减少故障时设备停电次数和停电时间,且其设备绝缘制造也较便宜,所以现行的运行系统基本上是小接地运行系统。规程规定该系统一般不加装单相接地故障切除的继电保护装置,而是采用拉路查找方式,并且允许单相接地运行最长时间2h。这样就大大地提高了该系统的供电可靠性。然而这种小接地运行系统出现单相接地故障时有其三个固有的缺陷:一是当小接地运行系统出现单相接地故障时,其它两非故障相对地电压会升高,其最高会升高到线电压,危及设备安全运行;二是单相接地故障大多数情况下都是断续接地现象,这相就会很容易引起系统谐振发生,造成系统谐振过电压,损坏系统设备;三是当出现接地故障时一般不采用装设继电保护装置动作断开线路,切除故障设备。这样使单相接地故障在较长的时间内一直危害线路设备。
由以上小接地系统固有缺陷我们知道,高压配电设备是不具备采用I类设备的触电防护条件,因为它没有配置接地故障时快速切断线路设备的继电保护装置。当采用高压配电柜时即为0类设备无防护运行,这样出现接地故障时将会严重危害人身和设备安全。由于箱式变 电站大多在人员稠密的公共场所,所以一旦造成损害,后果会很严重。因此采用Ⅱ类防护电气设备十分必要。所以箱式变电站的高压配电装置选用六氟化硫等全绝缘组合电器将会有效防止高压配电系统接地故障的危害。
3 箱式变电站接地问题
(1)要正确地选用低压公共接地母线。《高压/低压预装箱式变电站选用导则》DL/T537 2002第5.1条规定:接地导体应使用铜导体,其最小截面积不应小于30mm2。有些箱变为了节省成本选用铝材质是不符合规程要求的。有些人认为这条线不通过工作电流,无足轻重,这是错误的。同时这条线有着有效降低故障接触电压,防止触电伤害的重要作用。加大了这条线的截面积后,经过核算就可大大降低箱变内导电线路的选择面积,因而降低总体造价,应该是比较合算的。
(2)箱式变电站的接地网应深埋在1m以下
箱式变电站基础一般在10m2以下,尺寸相对较小,而其接地网则相对较大,要扩展到周边较远一些的地方,为了降低接地电阻还要加打一些垂直接地极。为了减小接地电压分布不应向周边造成其它损害,接地网应尽量埋深一些。
同时接地网与箱变的连接点,按照反措要求至少应在两处以上牢固连接,且连接面积要符合要求。箱式变电站箱体内部按要求做好地电位连接,创造一个等电位环境,保护箱变运行和检修安全。
4 箱式变电站应加装安全防护遮栏
对于箱式变电站,低压部分采取接地防护,出现接地故障时应在规定时间内自动切除故障,这部分应该是I类防护电气设备。对于高压设备如采用封闭绝缘组合电器应该是Ⅱ类防护电气设备。配电变压器装设在封闭间隔单元内,这样整个箱式变电站的触电防护应该说是形成了一个完整的防护体系。但是对于处于人员密集的公共地带的箱式变电站,还应该在其周围加装防护遮栏,一是防止出现电气故障时造成对周围的伤害,二是防止来自外界对箱变造成的机械伤害。因此装设的这个防护遮栏应有三个要点:一是要有一定的机械强度;二是导电体遮栏应单独加装接地线与接地体相连,而不应和箱变共用一条接地引下线,且最好与其接地网的连接点有一定的距离;三是要与周围的环境相协调,美观好看。
对于箱式变电站的高压配电设备如果采用是的开关柜,没有配接地故障时自动切除的继电保护装置,就要属于0类防护设备。那么加装防护遮栏就尤显重要了。这种情况还应注意以下几个要点:一是遮栏应为绝缘体的较好;二是遮栏的防护等级应在IP2X以上;三是遮栏距离箱变箱体的距离相对较大一些,遮栏的高度相应高一些,在1.7m以上为好。以有效防止人们接触到箱变。
一些在公共区域或街道上的箱式变电站没有加装防护遮栏,这是不正确的,还有的虽加装了遮栏但不够规范,不能起到相应的防护作用。
5 箱式变电站安装存在的问题
(1)装有油浸变压器的箱式变电站的基础下的空间部分没能分隔,出现变压器火灾事故时变压器油漏进该空间引起箱变各部分着火,造成较大的损失。变压器安装间隔下空间应单独隔离起来,做成贮油池,一旦出现泄油故障由导油管导入其间,以防事故扩大。同时严禁高、低压电缆从其间通过。这样可有效防止火灾危害其它设备。
(2)进出箱变的电缆孔洞较大,不能有效防止潮湿和异物进入。按规定要求进出箱变箱体的电缆应穿管,电缆管应进行封堵。同时对多余电缆应按要求盘好放在下部空间内。进入箱变基础的电缆入口也要做好封堵,特别是电缆沟缚设的电缆。电缆进入箱变基础的入口还应注意防水,应在电缆沟上沿引入箱变基础。
(3)一些箱变的基础留有施工工艺孔,施工完成后没能封堵,或封堵不严,或封堵设施损坏后给异物进入留有通道,对箱变造成危害。有些箱变开关间隔内的操作、维护站板下留有进入基础下部空间的活动开门,可以通过此处进行施工。这样箱变基础上就不用预留施工孔洞,从而减少了不必要的隐患。
(4)一些箱式变电站的基础过高,进行相应的操作时很不方便,同时也不安全。一些箱变的箱门对着道路开门,人员进出时不安全。所以箱变门不宜向道路开门。基础较高的箱变应加装相应的活动站台的悬挂环,并加装打设安全带的挂环,并配置活动站台,以利进出箱变维护和操作。
6 箱式变电站运行存在的问题
(1)应防止箱变超负荷运行
箱变运行中最大的缺点就是散热能力相对较差,超负荷运行会使箱变的热量产生过多,热量不能及时散出去将会严重影响箱变设备安全运行。所以应高频度地监测箱变电流大小和三相负荷平衡情况,既不允许三相过负荷,也不允许单相过负荷运行。
箱变过负荷的理解绝不是仅仅以配变容量为界限,应根据环境温度不同做好相应规定。环境温度较高的夏天,配变的负荷一般不能超过80%,对于寒冷的冬天,配变最大负荷是可以按要求提高到额定容量运行。其实配变的负荷情况应以配变的温度为最终判据,当配变温度较高,散热风扇开启后配变温度仍在高温时,配变负荷就应该加以严格限制,降低负荷运行。 (2)箱式变电站运行灵活性较差也是其一个弱点,负荷较小时箱变运行经济性较差。所以箱变在设计之初就应注意其安装地点和高、低压电源的联络。当负荷较小时,经核算确实使用联络电源较经济时应及时报停,切换至联络电源供电。
也有在一台箱变中设置两台配变的,分别装在两个隔间内。这样箱变的运行方式就比较灵活了,负荷适应性也就较强了,同时也提高了供电可靠性。缺点是最初投资较高一些。
(3)箱式变电站一般都承诺免维修运行15年,但也应根据运行环境的情况进行相应的清扫。许多箱式变电站运行时间较长后积垢较多,因此造成绝缘子件闪络故障较多;有些刀闸出现发热故障较多。因而形成事故,造成较大损失。
(4)一些箱式变电站配置有较完整的信息采集、传输和在线测控功能,但是对于用户的箱变并没有得到相应的开发和应用,如果用户箱变能和一些区域性的开闭所进行信息联网,统一管理,这样会使资源得到优化,取得较好的整体效益。
总之,箱式变电站在我国经济高速发展的今天得到了越来越广泛的应用,但由于引入应用时间较短,发展较快也存在着一些问题和不足,从设计、安装、运行方面不断查找不足、完善提高将会使我同箱变制造产业得到更好地发展,为国民经济的发展作出贡献。
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