箱式变电站智能化应用研究

王瑞云

（阳泉煤业（集团）有限责任公司升华实业分公司供电中心， 山西 阳泉 045008）

引言

箱式变电站作为一种常用的配电设备，主要可以划分为美式箱变电站和欧式箱变电站两种。与一般的变电站相比，箱式变电站的供电半径小，但是能够有效地改善末端电压的质量，因此，无论是在城市地区还是在农村地区都有了广泛的运用。自箱式变电站从西方被引进中国以来，经过多年的演变和改进，已经逐渐符合我国的使用情况，下面就箱式变电站智能化运用的安全和管理方面进行分析。

1 箱式变电站的优点和发展情况

箱式变电站与传统的变电站相比，有着独特的优点。箱式变电站的结构紧凑，能够自成独立系统，且采用了组合模式，将环网和供电单元组合在同一个装置之内，不仅减少了变电站的占位空间，还在一定程度上减少了生产成本，有利于使用和维护工作的进行。

现在信息技术在不断的发展，包括了微电子技术、集成电路技术还有网络控制技术的发展，这些技术都是箱式变电站智能化发展的重要基础。箱式变电站智能化应用应该遵循的原则是安全可靠、低成本、高效率，这就扩大了箱式变电站智能化的广义范畴。

2 箱式变电站智能化分析

2.1 箱式变电站的故障检测和维修

在不是有效的接地系统的线路中，能够对于选线产生较大影响的就是运行变量和其他一些参数，不同的运行变量和参数可能会造成不同的误差精度。因此，可以运用消弧线圈作为接地系统来消除这一问题，利用FTU捕捉零序电压和电流可以精确的定位所发生故障点的具体位置，然后将此数据记录并且上传到计算机上，运行维修人员就能够及时的发现并且进行隔离、维修工作，以防止电力安全事故的发生。这些功能是传统的变电站所不具备的功能，也是箱式变电站智能化的体现之一[1]。

2.2 箱式变电站GPRS无线通信系统

无线通信在现在的各个领域运用都非常广泛，因为具有覆盖面广、容易进行维修、收费制度明确等优点。另外GPRS作为一种通信工具而言，其信息传输的速度极快，可以满足箱式变电站对于距离遥远的要求，是箱式变电站系统很多通信问题的最好解决方案。

2.3 箱式变电站电能质量检测和分析功能

箱式变电站作为一种电路配送设备，其目的是配电和送电，因此就必须要保证所送出的电能质量。而在电能检测方面，最常用的三个参数就是三项不平衡率、谐波大小以及电压的合格率等等，这些参数的检测都可以利用箱式变电站的智能化设备来实现，除此之外，电压的突然波动，和电压不稳定，电压过低等问题的发生，也可以利用箱式变电站的智能化设备来分析，从而提出最佳的解决方案。

3 一些常见的智能化设备应用分析

3.1 路灯专用箱式变电站的的智能化应用

在国家的市政建筑中，箱式变电站也有发挥空间，例如在路灯照明系统中就可以利用箱式变电站来实现完成。而自能化的特点一定要在自动方面体现出来，不仅仅在路灯开关电路上采用时间控制感应器，也能够将光敏电阻融入进来，采用两者相结合的方式更加准确的实现路灯定时定点的开关，不同的季节，不同的地点所需要开灯的时间也不同。智能化控制就可以免去人工调节而实现自动化管理，在节约资源，节省电力成本的同时，也是对路灯本身的一种保护措施，在一定程度上提高了路灯的使用寿命[2]。

3.2 风力发电箱式变电站的智能化应用

风力发电设备作为一种新型的发电设备，受到社会的广泛关注，而且使用范围也越来越广泛，但是箱式变电站作为一种配电和送电设备，要实现风力发电和国家电网之间的连接。会在工作送电过程中给电网带来一些电力质量问题：例如谐波污染以及电压波动等，这些问题如果不及时发现并且加以解决，会直接导致箱式变电站配送的电力质量下降，给人们的生活用电以及工业的生产用电带来极大地困扰。因此，箱式变电站应该具有电力监控和检查装置，一旦发现送出的电力质量出现问题，能够及时的检测出来，并且做出无功补偿的手段，保证送出的电力质量达到配电要求，电压平稳、平衡。

4 箱式变电站结构与特点以及智能系统的应用

箱式变电站的智能化安装一般都是采用组合式的安装手法，根据具体的型号进行组合，但是整体结构上都进行了自动模块化处理。常用的智能化箱式变电站可以分为环网型、终端型以及电源型三种，而这种分类方式就是根据接入类型的电网不相同而进行划分的。也可以根据内装变压器的种类不相同分为干式箱式变压器型以及油浸全密封变压器型等。

4.1 箱式变电站智能化系统的布局

我们常把低压配电设备、高压开关设备以及变压器的分布方式称之为箱式变电站的布局，而箱式变电站布局的主要方式可以分为一体式和组合式两种。首先分析一体式布局，一体式布局是指把变压器作为主体，将其他的设备，例如熔断器以及开关设备放置在整个箱体内部，从而构成一个整体；另一方面，所谓的组合式布局指的就是将高压开关设备、变压器以及低压配电设备三个部分进行分配，各占用一个空间，呈现“品”字形排列布置。这种布局的最大优点就是结构比较紧凑，当发生故障时，检查起来比较简单、方便，但是实际的接线过程就显得比较麻烦。因此，在实际的选用布局过程中应该实际问题实际分析，然后做出符合实际情况的选择[3]。

4.2 箱式变电站智能化系统的接线方式

在箱式变电站的高压电一侧，如果使用熔断器和负荷跳闸开关作为主要保护手段，则可以选用终端接线的方式进行连接；如果采用的是两个负荷开关和一个变压器回路共同构成的环网供电单元，则应该采用的接线方式则为环网接线。在另一方面，高压开关的选用也有一定的要求。选用一些智能化，可靠性和安全性比较高的产品，例如真空负荷开关为主的终端接线方式具有安全性和可靠性较高，安装简单并且维修方便，成本低，因此得到了广泛的应用。为了确保交流侧电源一旦发生故障可以自动执行，应该将线路一侧的负荷开关放在直流电源的自动操作上。在环网电路接线方式的工作系统中，为了加强工作系统的安全性，实现检测系统的智能化，可以配置故障电流用的电流传感器。另一方面，许多的配电站都有因为过载或者短路所引起的电路损坏，甚至发生电路爆炸造成局部的电力系统瘫痪，还会引起用电安全事故。为了防止上述事故的发生，一般会安装限制大故障的电流限制器。这种电流限制器的基本工作原理很简单，就是短路原理。我们知道，当电源内部的线路发生短路事故的时候，会产生电弧放电的现象，电流也会随之增大，根据欧姆定律，当电流过大的时候，产生的电热量也会随之增加，直接导致箱式变电站内部的温度急剧上升。箱体外形金属受热后会发生屈服现象，也就是发生一定程度的形变，一旦箱体发生变形，则会带动机械连杆迅速闭合，从而消灭故障电弧，防止短路事故进一步扩大，使得电路危害程度降到最低。

4.3 箱式变电站的选用和散热措施

箱式变电站的变电器一般都为降压变压器，送电线路中输送的电力电压都是几千伏特或者是上万福特，利用降压变压器将电压降至220 V或者是380 V以后才能正常的使用。变压器的结构一般都可以选用三相三柱或者是三相五柱结构，三相五柱式变压器的优点就是不会因为负载结构不对称而造成较大的电压偏离，在一定的程度上保证了电压负载的质量；在另一方面，三相五柱式变压器的优点是具有强大的绝缘强度，能防止雷击事故的发生。为了实现箱式变电站的安全监测的智能化管理，应该采用一些智能监控的仪表进行安全监测，比如说日常生活中常见的变压器油位表以及变压器顶部气体压强的真空压力表。箱式变电站的特点就是变压器安装在封闭的箱体之内，虽然有小窗保持空气流动，但是一旦遇到天气闷热的夏天，长时间的日照环境会使得室内空气急剧升高，从而造成箱式变电站安全事故的发生，因此对于高温度的情况，必须要安装智能化系统使得箱式变电站的空气循环流动，以至于能够及时的调整箱子内部的温度，防止其过高，让箱式变电站智能化系统正常可靠的运行。一般情况之下，可以将开启空气循环系统的温度设置在允许工作最高温度的0.8到0.9左右，一定不能超过所能允许的最高温度，否则就不能达到箱式变电站散热的目的。

5 结语

通过对箱式变电站的结构分析以及对于箱式变电站智能化系统的介绍可以看出，箱式变电站智能化系统的运用具有广阔的前景，无论是在哪些设备上进行运用，都可以实现智能监控和自动化管理以及自动化调节，尤其是在保证电能质量方面，保证了广大市民的正常用电，而智能故障检测系统又保证了用电安全，不会造成重大的电力事故。因此可以判断，箱式变电站的智能化发展是未来变电站发展的趋势。