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试论10 kV柱上变压器台高压侧智能化技术

作者: 发布时间:2019-12-21 17:35:23 阅读: 60 次

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试论10 kV柱上变压器台高压侧智能化技术

 

摘要:当前,智能化技术不断发展,利用其优化10kV柱上变压器台高压侧的保护受到了更多的关注。基于此,本文分析了10kV柱上变压器台的技术现状,并利用三工位负荷开关、限流熔断器、负荷开关-熔断器组合装置、肘型避雷器、配电网控制终端单元等设计了一套基于智能化技术的10kV柱上变压器台高压侧保护方案。

关键词:变压器台;高压侧;智能化技术;保护

 

引言:在传统的10kV柱上变压器台中,普遍应用了跌落式的熔断器完成变压器的保护,但是,这样的保护方式具有一定的风险。当安装质量不高、后期养护不到位、熔断器老旧或破损等情况发生时,熔断器会发生失效问题,最终导致停电范围进一步扩大。特别是在变压器台的高压侧,在高温、紫外线辐射等环境下,十分容易发生导体腐蚀,提升大规模事故发生的可能性。当前,智能化技术不断发展,且在电力系统中得到了应用,并取得了较好的效果。因此,利用智能化技术优化10kV柱上变压器台高压侧的保护具有较高的讨论意义与现实价值。

一、10kV柱上变压器台的技术现状分析

现阶段,我国的电力消费已经由高速增长逐渐转向中低速增长,同时,人们对供电质量以及稳定性有了更高的要求。诚然,一部分地区出现电力产能过程的问题,但是配电台区域依旧面广量大。同时,配电台区建设、运维与改造工作量大与配电网运行人员不足之间的矛盾也限制了相关电力企业的发展。

就当前的情况来看,10kV柱上变压器台主要由跌落式熔断器、配电变压器、低压综合配电箱、避雷器、金属附件等构成[1]。这些构件都应用了招标的方式完成采购,所以存在着安装工期相对较长、不同构件到货时间不一致、安装精度相对较低、运行维护工作量较大等问题。特别是跌落式熔断器在实际的使用中发生熔丝熔断后无法自动跌落的情况较为普遍,导致了烧管故障的发生概率明显提升。另外,在当前的10kV柱上变压器台保护设计中,由于保险器与开关保险管接触部分的尺寸不匹配,导致异常跌落的现象较为常见。可以看出,这种设计已经不再适用于现在的实际需求,必须要展开进一步优化。

因此,相关电力企业必须要结合配电网“四个一”标准化改造的实际要求,引入智能化技术,实现对10kV柱上变压器台高压侧的智能化改造与保护。

二、10kV柱上变压器台高压侧的智能化保护方案设计

(一)高压侧保护的方案设计原理

为了进一步实现对10kV柱上变压器台高压侧的智能化保护,笔者设计了一套基于智能化技术的保护方案。其中,在10kV柱上变压器台的高压侧,加设了高压开关柜,并在其中放置了三工位负荷开关以及限流熔断器,通过这样的方式能够实现对变压器以及线路的有效保护。对于三工位负荷开关来说,由于其整合了接地开关以及负荷开关的功能,实现了户外三工开关结构的构建。此时,储能与合闸完成了合二为一,缩减了实际操作步骤,更大程度的避免了相关工作人员出现操作失误的问题[2]。基于这样的方式,当完成合闸后发生故障,储能依旧得以实现,此时,熔丝熔断后负荷开关实现了联动断开,避免了缺相运行问题的发生。

这一智能化保护设计中,应用了负荷开关-熔断器组合装置,此时,能够将对电器要求的保护与操作两种功能的实现元件分离,应用了两种结构简单、造价低廉的元件来完成控制。换言之,就是利用负荷开关完成对大量负荷合操作的实现,同时,应用熔断器对较少发生的短路进行保护。通过这样的方式,实现了满足现实需求的基础上减少了智能化改造的成本,降低了后期维护的难度。

笔者还在其中加设了肘型避雷器,其主要由肘型橡胶外套、接地引线、螺栓、紧缩螺母、插入式导电杆、柱形氧化物电阻片等结构组成,属于一种全绝缘的避雷器。由于该避雷器的外层以及内层靠近导电杆连接部分均使用了半导电材料,所以当接地孔接地的条件下,能够形成全屏蔽结构。

(二)高压侧保护方案的总体设计

笔者设计的10kV柱上变压器台高压侧智能化保护的具体设计如下:在10kV柱上变压器台高压侧,应用了高压绝缘引流线通过正面引下的方式连接于高压柜一体式套管;对于高压柜来说,其设置与变压器的正上方,并通过U型连接器完成与变压器的连接;对于低压综合配电箱来说,主要应用了悬挂的方式,设置与变压器的正下方。

同时,为了确保该高压侧保护设计与配电网自动化的配适性更高,并进一步提升配电的安全可靠性,笔者还在新型高压柜中加设了电动机构、配电网控制终端单元、TV等。需要注意的是,这些设备的加设要结合配电与保护的实际需求完成。在这些系统设备的支持下,10kV柱上变压器台高压侧保护装置中具备了“三遥”的功能,能够实现对主元件运行状态及故障的远程监控,也促进了远程操作、远程抄表等成为现实。

(三)高压侧保护方案的详细设计

    1.高压柜的设计

10kV侧的高压柜构建中,引入了SF6环网开关柜技术。通过这种紧凑式的结构设计,推动了户外柱上安装成为的现实。其具体的结构设计如下:在正面正立时,高压柜的结构可以依照“田”字的形式分成四个区域。其中,高压柜的左上区域包含着三工位负荷开关、操作连锁机构等。对于操动机构来说,由于使用了耐腐蚀性强的金属,且在转动部分的轴承处应用了自润滑设计,所以,其运行不受外界环境的影响,不需要组织定期养护[3]。在这样的设计支持下,高压柜及其内部结构与外界的连接更加便捷,操作功相对较小,运行可靠性与使用年限提升。

在高压柜的右上区域为熔仓,内部设置了三相熔丝。对于三相熔丝来说,其每一个熔断器上都设置了撞击器,并利用连杆实现与分闸传动轴的连接。此时,若是存在一相熔断器熔断时,熔断器上的撞针会带动熔仓连杆以及行程开关运行,使得负荷开关的三相同时完成分闸,更大程度的避免了缺相运行的发生。

在高压柜的左下区域为高压小室,主要的功能在于为配电自动化安装模块预留出空间;在高压柜的右下区域为避雷器室,在内部设置了交流无间隙氧化物肘型避雷器。在这样的设计支持下,带点插拔成为了现实,且能够为配电变压器提供更好的保护,更大程度的避免其受到雷击过压、系统操作过压的损坏。

2.高压进线端子与出线的设计

该结构设置于高压柜后部,主要使用了一体式的套管设计。此时,高压引下线可以使用基于美式肘型电缆头的高压绝缘引流线,为高压柜进线的一体式套管插拔结合提供更为方面的条件。

对于高压柜出线端来说,其设置于高压柜的左侧面,同样使用一体式套管设计,并通过U型连接器实现与变压器后部的高压进线端连接。为了更好的实现高压侧的智能化保护,可以在高压柜户外三工位负荷开关上加设远程监控装置,实现对运行状态的实时监控,以及数据信息的收集。

3.三工位负荷开关的设计

对于三工位负荷开关来说,其弹簧操作机构的运行主要通过已经完成储能的弹簧实现,能够完成开关的分闸操作。对于这种弹簧操作机来说,其具有结构简单、操作灵活、使用年限长等优势,能够为该高压侧保护装置提供更好的支持。在实际的运行中,高压侧负荷开关的状态信息采集实现方式具体如下:负荷开关、储能开关、行程开关与接触器的辅助接触点相配合,完成无源开关量信号的输出,并利用10芯航空插传输至FTU内部。

4.熔断器状态信号的采集

    为了实现这一功能,必须要实现无源开关量信号的增加。实现方式具体如下:在熔丝同连锁推杆上完成开孔操作,实现能够推动微动开关的拨动板的固定。在这样的设计下,当熔丝熔断,位于熔丝端部的撞针会顶出,并推动推杆向上部移动。此时,调动了拨动板完成微动开关的推动操作,实现了熔断器的熔断状态的显示。

总结:综上所述,利用智能化技术优化10kV柱上变压器台高压侧的保护具有较高的讨论意义与现实价值。通过设置三工位负荷开关、限流熔断器、负荷开关-熔断器组合装置、肘型避雷器、配电网控制终端单元等,为配电变压器提供了更好的智能化保护,更大程度的避免其受到雷击过压、系统操作过压的损坏,实现了对运行状态的远程监控,促进了远程操作、远程抄表等成为现实。

参考文献:

[1]刘士福,邓富强,王海燕.配电变压器智能化技术的分析[J].通讯世界,2018(07):200-201.

[2]赵奇,陈永杰,郗亮.电力变压器智能化技术对策研究[J].通信电源技术,2018,35(05):225-226.

[3]臧猛,鲍伟.10 kV柱上变压器台高压侧智能化技术研究[J].科技与创新,2017(19):35-36+40-41.