智能型箱式变电站-铁路

铁路智能型箱式变电站分析摘要：随着我国国民经济快速而持续的发展，对铁路的运输能力提出了更高的要求。我国铁路的运行速度经过六次大提速，现已达到了350公里/小时，跨入了世界先进行列。由于铁路大提速和跨越式的发展，对铁路运输生产设备供电的安全可靠性提出了更高的要求，对原有铁路设备分散式供电、一般型箱变控制的模式提出更高要求，随着信息化、网络化和智能化技术的高速发展，集箱式变电站安全可靠，同时具有“四遥”(遥测、遥信、遥调、遥控)的智能化箱变越来越得到广泛应用。关键字：箱变，环网柜，变压器，配电柜，智能监控装置，通信1概述铁路高速发展的需要对铁路信号供电的安全可靠性提出了更高的需要，加快实现铁路信号供电远程监控和自控，提高铁路信号供电的安全可靠性，使之适应现代化铁路快速发展的要求。智能型箱式变电站针对目前铁路信号供电分散，维修及操作难度大，设备所处环境差等因素而将铁路信号供电远程监控和自控作为提高铁路信号供电的安全可靠性手段的产物。智能型箱式变电站为普通箱式变电站增加了智能化功能（即遥测、遥信、遥调、遥控功能）。智能箱式变电站环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在短时间内恢复送电。它是集高压开关柜、变压器、低压开关柜于一体，具有成套性强、体积小、结构紧凑、可靠性高、现场安装工作量小、安装调试周期短以及可移动等特点。铁路智能型箱式变电站将铁路自动闭塞和电力贯通线路的供电信息有机纳入铁路集中调度系统中，大大提高了铁路信号电源系统运行的可靠性。2系统结构铁路信号智能型箱式变电站由高压环网柜、变压器、低压配电开关柜、智能监控系统以及箱变箱体组成。2．1箱体布局图22．2电气结构图MVVVVVMMMAAAVAAAAAMVVVVM10/0.4kVSC11-63kVA10/0.4kVSC11-63kVA3系统技术要点33.1箱式变电站3.1.1主要技术条件1)额定电压:10kV/400V；2)额定电流:高压630A，低压200A；3)温升：主回路在额定电流下和额定频率下的温升除应遵守GB763《交流高压电器在长期工作时的发热》的规定外，并作如下补充：a)柜内各组件的温升值不得超过该组件相应标准的规定；b)可触及的外壳和盖板的温升不得超过20k。4)相数：三相；5)电源频率：50Hz；6)控制及操作电压：AC220V,DC220V；7)主接线方式：单母线；8)进出线方式：交联聚乙烯电缆＋可触摸电缆连接头；9)额定热稳定电流：高压回路25kA/4s；低压回路6kA/1s；10)额定动稳定电流：高压回路63kA；低压回路10.2kA；11)测量回路电压电流精度：0.5级；12)两路电源自动切换时间小于100ms；13)工频耐压：对地及相间为42kV，隔离断口间为48kV；14)采用在线式UPS后备操作电源，其容量应能满足断路器检修状态合闸和分闸的需要，UPS选用在线式工业级产品，保证在箱变内部高、低温情况下可靠运行，UPS配置电池保证在全箱变全部停电的状态下能够正常供电3小时以上，并保证高压开关的5次分合闸。15)箱变内采用温度、湿度控制装置驱动加热板和轴流风机，应具有防止温度过低而使电气设施不能正常工作的措施和防止箱变内部凝露和结霜的措施。低压柜内必须安装电加热装置，并由湿度控制装置控制，变压器室、高压室、低压室每个格式安装不少于2个直径100mm的轴流风机，并由温度控制器控制，保证各个隔室的通风。轴流风机采用台湾品牌产品或进口产品。3.1.2型式1)箱体采用高精度全组装式结构。箱体应符合GBJ17-88《箱变结构设计规范》、GB/T17467-1998《高压/低压预装式变电站》、DL/T537-2002《高压/低压预装式变电站选用导则》等标准。2)户外型。3)箱变主要由自闭高压室、贯通高压室、自闭变压器室、贯通变压器室和低压室组成，低压室由自闭低压配电柜、贯通低压配电柜和自动化柜组成。上述各部分形成自闭和贯通两个基本相同但完全独立的系统，各个间隔完全分隔开。3.1.3结构技术要求及材料1)箱体采用双层、密封、防腐蚀、隔温结构，内部采用钢板及阻燃绝缘隔板严密分割成高压室、变压器室、低压室，各室防护等级为IP3X。双层箱体必须都采用2mm厚度以上的冷轧钢板（或不锈钢板）制作，双层之间必须有建设部允许的防火隔温材料。箱变内部采用钢板或阻燃绝缘隔板严格分成高压室、变压器室、低压室等。箱体的底架部件由槽钢焊接而成，框架及门采用优质冷轧钢板（或不锈钢板），框架钢板厚度不得小于2.5mm，门和顶盖钢板厚度不得小于2mm。箱变所有门轴必须采用不锈钢材料制作，防止摩擦部位生锈，箱变所有锁盒采用户外铝合金锁盒。42)箱体金属构件应进行在25年内不锈蚀的防腐处理，冷轧钢板采用喷砂、热喷锌、喷锌加防腐、喷户外高档聚氨酯面漆防腐处理，不锈钢板采用喷砂、喷户外高档聚氨酯面漆防腐处理。金属材料经防腐处理后表面覆盖层应有牢固的附着力，并均匀一致。箱体底架槽钢必须经过喷砂、喷锌处理后，采用沥青漆重度防腐处理，保证底架20年不生锈。3)箱体密封所采用的密封条必须是长寿命、高弹性产品，高压和低压的进出线电缆孔采用方便于密封的敲落孔并配有足够数量的密封胶圈。4)箱体外壳应有足够的机械强度，在起吊、运输和安装时不会变形或损伤；箱变外壳必须设计有方便钩挂的吊装机构，并保证吊装机构与箱体重心的协调，不会导致吊装过程中箱变倾斜；设计的外壳形状应不易积尘、积水；尽量少用外露紧固件，以免螺钉穿通外壳使水导入壳内；对穿通外壳的孔，均应采取相应的密封措施；外壳的盖和座若采用铰链联结，应将铰链设计在外壳的内侧，制成暗铰链。外壳应防水、防震、防腐、防尘、防电燃。5)环网柜和变压器应安装滑道，当环网柜、变压器检修或出现故障在箱变内无法解决的情况下，可将环网柜、变压器抽出。6)所有门应向外开，开启角度大于100°，并设置定位装置。门有密封措施，并装有把手和暗锁，门的设计尺寸与所装设备的尺寸相配合。设门控自动开闭的照明设施。箱体顶盖应有明显散水坡度，不应小于5°，顶盖边沿应设有滴水沿，防止雨水回流进入箱体。7)变压器室采用通风结构，门板为防尘通风百叶窗门，自闭、贯通变压器室应使用可拆卸的封闭金属隔板完全隔离。8)箱式变电站的箱体应设专用接地导体，该接地导体上应设有与接地网相连接的固定接地端子，箱变内部各个隔室接地端子数量不少于2个隔室，箱变外部接地端子数量不少于四个，并应有明显的接地标志。接地端子为直径不小于12mm的钢质螺栓。箱式变电站的金属骨架，高压配电装置、低压配电装置和变压器室的金属支架均应有符合技术条件的接地端子，并与专用接地导体可靠地连接在一起，箱变的接地电阻应小于1欧姆。3.1..4箱变的细节性设计1).自动温控和防凝露系统铁路电力远动箱变低压室外壳，采用双层结构，提高防护能力，并起到夏天隔温、冬天保温的作用，为防止自动化室温度在炎热夏天，温升会急剧提高。强制排风，设置防尘风道箱变的高低压室装设一套排风、防尘、防潮系统，作为双层箱体隔温措施的应急补充系统，该系统的风道巧妙的设在了箱体的顶部，并采用弯道和防尘罩防尘、防潮。箱体的密封是为了解决防尘、防潮、防凝露，保证自动化设备长期稳定运行。一但由于夏季高温和雨季高湿，低压室的运行环境超出规定范围，就自动启动通风系统，当夏季温度高于50度时，自动启动强排风系统，降低低压室温度。当低压室湿度大于设定临界值时，防凝露系统自动检测并启动风机，防止凝露发生。为了防止灰尘和潮气从风道进入，箱变设置了曲折型风道，设置了双层滤网，风口又设在了箱变顶盖，以解决自动化室密封与通风的矛盾。2).凝露加热装置由于低压室安装自动化装置，对运行环境有较高的要求，要求设置温度和湿度控制系统，完全模拟户内运行环境，为自动化设备可靠运行提供保证。5除了在低压间隔内安装的强制排风系统之外，还安装有凝露加热系统，当夏季湿度大于设定的临界值时，防凝露系统自动检测并启动加热板，配合通风系统，加热排潮，迅速组织凝露的产生。3).感烟系统烟雾报警、信号上传箱变内装设高灵敏度离子感烟器，实时监测箱变运行安全状况，用于防止由于灰尘爬电、运行高温，而造成箱变出现过热燃烧意外，感烟信号与RTU相连，报警信号第一时间上传调度，防止事故扩大。4).开门报警开门报警、信号上传为了适应无人职守箱变的需要，当通道门打开时，则接触器会将信号上传到调度主站，监测变电站的实时情况。3.2电力变压器3.2.1技术要求变压器优先选用低损耗设备，自然风冷。变压器符合GB6451.1～6451.5-86及其所提及的法规和标准的相关规定。主要技术参数：容量30～100kVA额定电压：10kV/0.4kV额定频率：50Hz相数：联接组别：Dyn11绕组材料：铜导线绝缘材料耐热等级：F级分接范围：10±2x2.5%kV噪声水平：不大于55dB损耗：进线方式：电缆出线方式：电缆3..2.2试验1．出厂试验1)绝缘电阻测定；2)电压比测量及电压矢量关系的校定；3)阻抗电压（主分接）、短路阻抗及负载损耗的测量；4)空载损耗及空载电流的测量；5)绝缘特性（绝缘电阻，吸收比，介质损失角正切值）的测定；66)绝缘试验（GB1904.3《电力变压器绝缘水平和绝缘试验》）；2．型式试验1)温升试验（GB1904.2《电力变压器温升》）；2)绝缘试验（GB1904.3《电力变压器绝缘水平和绝缘试验》）。3．特殊试验1)三相变压器零序阻抗的测量；2)短路试验（GB1904.5《电力变压器承受短路的能力》）。3.2.3产品参照的标准1)GB1094.1～GB1094.5电力变压器2)GB7447电力变压器和电抗器的雷电冲击波和操作冲击波试验导则3)GB7328变压器和电抗器的声级测定3.3高压环网开关柜3.3.1．主要技术条件1)最高运行电压：12kV2)采用标准IEC298《1kV以上52kV及以下交流金属封闭开关设备和控制设备》、GB3906《3-35kV交流金属封闭开关设备》、GB1984《交流高压断路器》、GB/T11022《高压开关设备通用技术条件》3)防护等级：外壳及隔板的防护等级均不低于IP4X。4)采用增大爬距型开关柜。3.3.2.开关柜种类1)电源进线柜。2)三相变压器负荷开关柜3)母线PT柜3.3.3.高压柜结构技术要求及材料1)柜体外壳及柜内隔板采用2mm以上进口敷铝锌镁板精数控冲床、折弯，全螺栓连接成型，不能采用焊接柜。2)柜体门板漆采用静电喷涂后焙烤，表面抗冲击力，耐腐蚀，门板厚度不得低于2mm。3)柜体用金属隔板分成母线室、开关室、电缆室及其它电气元件室三个功能单元，并于三室上方均设压力释放装置，以便故障时释放压力和排泄气体，但柜前面须密封，确保操作人员安全。4)具有隔离带电主母线、断路器易互换的特点。5)母线室内的母线通过分支母线与上隔离开关相连，母线穿越开关柜时，采用穿墙套管固定。6)仪表室内装有测量仪表、带电显示装置、信号灯等其他控制设备。7)电缆室内应留有较大空间，方便电缆头制作和安装。开关柜前门打开后可直接进入电缆室，其底板为可拆卸的钢板，并配置相应的电缆固定夹及塔形密封橡胶圈。8)柜内母线全部采用铜母排，除接地刀闸外的全部母线用热塑绝缘套管覆盖（包括连接件），并按照黄绿红三色分相标。9)柜内配线：电流回路2.5mm2，电压回路1.5mm2其它回路1.0mm2，采用乙烯树脂绝缘电线、铜芯，可动部分过渡应柔软，并能承受住挠曲而不致疲劳损伤，柜内配线应有线号。10)端子排的设置应使运行、检修、调试方便，并应考虑设备与端子排的位置对应。端子排应分清试验端子，终端端子，一般端子等。每个柜内每一安装单位端子均在最后预留5个端子。73.3.4.性能1)开关柜应具有防止带负荷分、合隔离开关；防止接地开关闭合时接入电源；防止开关在工作位置时合接地开关；防止进入有电间隔；防止误分、误合断路器等“五防”功能。2)负荷开关柜和其他类型的柜体间，应能按设计要求设置可靠机械联锁或电气联锁。3)10kV的进线应具有强制电气闭锁装置，防止误入带电间隔。3.3.5.电