110kV智能移动式变电站设计探析何嘉杰

110kV智能移动式变电站设计探析何嘉杰

(广州西电高压电气制造有限公司广东省广州市511455)

摘要:相较于传统固定式的变电站,移动式变电站能够通过车载的方式,实现变电控制灵活性的大幅度提升,是智能化变电站建设发展的主要方向。本文结合智能变电站的建设思路,对目前国内电网结构当中110KV电网下的移动式变电站设计方式进行总结,提出适用于智能电网环境的变电站设计思路,打造智能型、自动化、灵活度高的变电工作方式。

关键词:智能电网;移动式变电站;变电运行;自动化

在目前电网环境当中,常见的移动变电站模式主要集成避雷装置、电源屏幕、变压器、高压开关、测量监控保护装置等多个环节,这些环节通过信息技术进行整合,再借助车载的方式完成移动变电工作。对于智能电网环境来说,移动变电站可以根据变电需求,实时赶往变电现场,通过现场连接的方式完成快速接入,完成变电控制工作。

一、110KV智能移动式变电站的配电类型设置

(一)车载智能移动式变电站的基本形态

智能移动式变电站既要满足变电站自身的移动运行需求,同时还应当满足110KV电网环境下对于变电站变压器的应用要求。因此在配电类型设计方面,车载便电闸的变压器需要同时控制承重水平、变电站高度乃至于防震性能[1]。在配电类型设计方面,本文将车载环节当中的变压器与车体之间进行了联合固定,并设置了专门的链接螺栓,使其内部的中控保护装置、车体以及组合电器等部分都能够拥有稳定形态,避免在车辆运行过程中受到震动发生移位。图1为现代车载智能移动式变电站的基本形态。

图1车载智能移动式变电站的基本形态

(二)移动变电站各个环节的车载设计

在车体当中,各个变电环节需要利用集成方式进行连接。例如高压开关、中压开关、控制室以及主变压器等,根据其使用规则,需要在统一的车载环境当中完成整体连接,因此在车体内部,这几个部分主要采用槽钢和支撑架两个强度单元,完成了车内架构;而避雷针等设备,由于其整体形态较为细长,则主要以高度安装方式,控制重心位置,保证其稳定性;而对于断路器、操动机构等,作为变电站的控制环节,则应当设计在车内底板当中,利用统一底板的设计方式,避免断路器与操动机构之间发生相对位移。例如可以采用空间框架体系,将构架和金属支架作为断路器、操动机构的固定主体,以此来实现防震能力。

二、智能移动式变电站的电气一次设计

一次电气机构主要包含主变设备和开关设备等部分,在车载移动变电站当中需要对这两个环节进行结构调整。

(一)车载变压器设计

车载变压器应当满足我国公路行驶的一般规定,通过控制高度、宽度、载重等数值,使移动变电站能够拥有公路运输条件。结合目前我国颁布的《公路运输管理条例》,车载变压器的总高度应当低于450cm,总宽度不得超过300cm,加速度则低于3g[2]。

此外,为了满足车载变电站的实际使用要求,在变压器的可靠性方面还应当进行一系列的设计规范。首先,车载变压器的供电方式主要以临时供电为主,在保证其输出功率和使用能力的前提之下,尽可能多地进行体积的缩减,从而提高其耐热能力,避免变压器在使用过程中出现老化问题。

同时,车载变压器的阻抗应当与其内部的匝数成正比,而与变压器自身的高度成反比。这种控制方式下要求车载变压器需要加大铁芯直径来获取电动力。相较于一般固定变电站的变压器,车载移动变压器铁芯直径需要增加三个等级以上。对于部分采用铁轭进行螺杆结构设置的变压器来说,这种结构变压器噪声得到大幅度降低,可以提高车载运行的可靠性。在设计当中,可以转变原有的变压器绕组方式,改变绕组应力环境,从而达到更为理想的变压器运行效果。其铁芯设置方式可参考图2进行设置。

图2铁轭螺杆结构中变压器铁芯设置结构

(二)车载开关柜设计

车载智能移动式变电站的开关柜需要具备一般变电站的功能单元,其中母线室、低压室、开关室等单元齐备,提高其正常运行能力,同时方便后续检修。

其中母线室当中,需要考虑母线的截面情况,母线自身需要具备良好的散热性能和机械强度,因此本文在设计当中选用了具有性能优势的单极绝缘插入式母线,并通过螺栓进行固定。开关室当中,应当具备较为详尽的开关单元,以此满足变电站的实际变电运行控制要求。其中断路器、接触器、隔离开关和负荷开关,应当具备优异功能,满足变电需求。

三、智能移动式变电站的电气二次设计

本文在进行电气二次设计当中,主要将控制中心和挂车系统作为主要的设计单元,开展了设计分析。

(一)控制中心设计

信息技术发展、变电运行的客观要求,引导智能变电站需要借助信息共享和自动化控制建设的方式,打造智能变电运行能力。车载移动式变电站应当遵循智能化的信息共享根本要求,利用分布式结构完成操作体系和信息共享机制的建设。本文结合系统平台建设的要求,设定了智能化信息共享结构,其中包括变电层、间隔层和控制层三个阶段。间隔层和控制层主要借助国际通信协议进行控制通信,再利用以太网架构与变电层进行连接,形成以太网传输下的信息控制方案模型。在控制模型当中,电子装置发挥主要的控制功能,其中智能终端设备、MU设备、电气保护装置设备等,均装设在智能组件柜当中,利用统一直流电源完成供电,进行控制层指令动作的有效执行。

(二)挂车系统设计

作为车载运行公路运输当中的动力单元,挂车设计应当满足移动式变电站的实际运输需求,同时还应当具有美观、大方等外观特色。目前常见的变电站挂车为了满足户外运行需求,通常采用集装箱机构,利用集装箱打造防盗、防损耗、美观等要求。集装箱外观采用外露的钢结构,能够满足在大气腐蚀环境下长期运行工作的要求,达到二十五年不生锈的标准。同时在挂车运行过程中,集装箱内部采用的金属框架焊接模式能够与碳钢板之间完成协同,通过中间注入橡胶的方式,实现减震运行,保证内部变电站各个机组的实际使用安全。

结论

综上所述,作为智能电网建设当中的一个环节,智能移动式变电站需要借助挂车车载的方式,完成变电运行灵活性的提升。变电站内部的变压器、开关装置以及中央控制系统等,需要依托车载公路运输的根本需求进行重新设计,以满足移动变电的根本需要,从而实现智能变电工作。

参考文献

[1]王军,张英,黄永烈等.面向智能变电站仿真技术的移动可视化监控系统设计与研究[J].通信电源技术,2018,35(02):89-90.

[2]李晓峰,张焕青,江渊等.移动便携终端在智能变电站二次系统集成测试中的应用[J].电子技术与软件工程,2016(19):96-97.

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