柱上變壓器低壓側(cè)控制裝置的改進(jìn)

摘要：本文分析了潮州市區(qū)及郊區(qū)柱上配電變壓器低壓側(cè)控制裝置的現(xiàn)狀和存在的問題，提出改進(jìn)的要求，設(shè)計(jì)了集控制、保護(hù)、監(jiān)測、無功補(bǔ)償為一體的多功能配電箱。

關(guān)鍵詞：配電變壓器　低壓控制裝置　多功能　配電箱

1　引言

戶外柱上配電變壓器和落地變壓器由于結(jié)構(gòu)簡單、占地小、造價(jià)低，因此這種安裝型式在負(fù)荷密度不高的中小城市、廣大農(nóng)村仍被廣泛采用，特別是在電力線路仍以架空線路為主的地區(qū)，例如在潮州市區(qū)及郊區(qū)10kV公用變配電所共有571座，其中配電變壓器就有514臺，約占總數(shù)的90％，但是現(xiàn)有柱上配電變壓器的低壓側(cè)控制裝置的設(shè)備配置落后，運(yùn)行時(shí)間長，故障率高，供電可靠性低；保護(hù)功能簡單，安全性差；監(jiān)測手段落后，運(yùn)行管理不便，不符合管理的需要，必須盡快改進(jìn)。

2　柱上配電變壓器低壓側(cè)控制裝置的現(xiàn)狀及存在的問題

潮州市地區(qū)目前配電變壓器低壓側(cè)控制裝置主要有三種類型：

(1)閘刀開關(guān)帶熔斷器的方式，約占總數(shù)的55％，其型式是在一個(gè)鐵箱中安裝1～2只石板閘刀開關(guān)，設(shè)備簡單，故障容易發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，造價(jià)低，可分路控制的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：

①只有過載保護(hù)和短路保護(hù)，保護(hù)功能簡單，安全性能差；

②石板閘刀開關(guān)帶負(fù)荷分合的消弧能力較差，操作人員操作開關(guān)時(shí)，被電弧燒傷的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；

③運(yùn)行電流大，經(jīng)常出現(xiàn)開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良的現(xiàn)象，故障較多；

④沒有安裝任何監(jiān)測儀表；

⑤箱體用普通鐵皮制作后只作簡單的油漆處理，防銹性能差。

(2)戶外低壓熔斷隔離開關(guān)的方式，約占總數(shù)量的4％，其型式是將三只單極低壓隔離開關(guān)直接安裝在配電變壓器臺的橫擔(dān)上，沒有外殼箱體，該裝置同樣具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、故障容易發(fā)現(xiàn)、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：

①只有簡單的過載保護(hù)和短路保護(hù)，安全性能較差，過載電流難于控制；

②帶負(fù)荷分合的消弧能力也較差；

③安裝位置占用的空間較大，一般只能安裝一組開關(guān)，難于分路控制，供電可靠性較差；

④沒有安裝任何監(jiān)測儀表，不利于配網(wǎng)運(yùn)行分析。

(3)綜合配電箱方式，約占總數(shù)量的41％，該裝置是在一個(gè)箱體內(nèi)安裝有二只刀熔開關(guān)，三只電流表，一只電壓表，一只有功電能表，一只無功電能表，三只電流互感器。該裝置既有分路控制功能和保護(hù)功能，也有監(jiān)測功能，供電可靠性較高，是柱上配電變壓器低壓側(cè)控制裝置的發(fā)展方向。缺點(diǎn)是：

①該裝置同樣只有簡單的過載保護(hù)和短路保護(hù)，安全性能差；

②監(jiān)測手段落后，采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)較少，沒有數(shù)據(jù)儲存功能，不能滿足配網(wǎng)運(yùn)行分析的需要。

3　改進(jìn)的思路和要求

總的思路是改進(jìn)后的柱上配電變壓器低壓側(cè)控制裝置集控制、保護(hù)、監(jiān)測、無功補(bǔ)償為一體的多功能配電箱，在滿足供電的安全性、可靠性的前提下，努力提高設(shè)備的保護(hù)性能和監(jiān)測性能，造價(jià)相對較低，箱體體積小，適合戶外的運(yùn)行環(huán)境，功能容易升級。具體要求如下：

①可分路控制，減少停電面積，提高供電可靠性；

②選用的斷路器應(yīng)有過載保護(hù)、短路保護(hù)、欠電壓保護(hù)的功能，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，縮小事故的影響范圍；

③應(yīng)有剩余電流保護(hù)的功能，能對人身觸電提供間接保護(hù)，能對過電流保護(hù)不能檢測出的接地故障而可能引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)和其它危險(xiǎn)提供保護(hù)。潮州地區(qū)因設(shè)備漏電或誤觸帶電導(dǎo)體造成人身傷亡的事故有二十多起，由于接地故障引起的火災(zāi)事故也有多起，如果配電線路裝有上述新型剩余電流動作保護(hù)器，觸電事故就可以大大減少；

④應(yīng)有高低壓缺相保護(hù)，相線與中性線反接保護(hù)、低壓斷中性線保護(hù)功能。

⑤應(yīng)加裝低壓避雷器，減少雷電壓和操作過電壓對設(shè)備的損害；

⑥應(yīng)盡量加裝無功補(bǔ)償裝置，降低線損，改善電壓質(zhì)量，提高變壓器的供電能力；

⑦監(jiān)測功能應(yīng)有先進(jìn)的監(jiān)測手段和記錄數(shù)據(jù)；

⑧功能應(yīng)易升級，電氣設(shè)備應(yīng)盡可能預(yù)留有配網(wǎng)自動化控制和數(shù)據(jù)遙測功能的接口或控制模塊的接口；⑨盡可能形成標(biāo)準(zhǔn)化系列，只有標(biāo)準(zhǔn)化才能提高設(shè)備運(yùn)行管理的水平；

⑩體積小、防濕、防高溫、防沙塵的戶外運(yùn)行環(huán)境。

4　改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)以上改進(jìn)的思路和要求，如果選用通用的斷路器和儀器設(shè)備，采用常規(guī)的繼電保護(hù)方式，電氣元件的數(shù)量必定較多，產(chǎn)品的體積也必然非常龐大，只能用于室內(nèi)變配電所，不適合戶外配電變壓器的使用。因此必須選擇先進(jìn)的、多功能的、集成型裝備。

改進(jìn)后的低壓側(cè)控制裝置的電氣結(jié)線方案見表1，方案01的斷路器選用帶剩余電流保護(hù)的塑料外殼式斷路器，有過載、短路、欠電壓和漏電保護(hù)的功能；缺相保護(hù)器選用緊湊的智能缺相保護(hù)器，有高低壓缺相保護(hù)、相線與中性線反接保護(hù)、低壓斷中性線保護(hù)的功能；監(jiān)測儀表選用帶無功自動補(bǔ)償控制模塊的配變綜合監(jiān)測控制儀，記錄的數(shù)據(jù)豐富，能記錄實(shí)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)，也能儲存歷史數(shù)據(jù)，可滿足線損、無功和電壓質(zhì)量、供電可靠性等配網(wǎng)運(yùn)行分析的需要。此方案適宜用于變壓器容量較小，只有一條低壓線路，無功及電壓質(zhì)量較高的配變臺區(qū)；方案02和05適宜用于變壓器容量較大，無功及電壓質(zhì)量較高的配變臺區(qū)；方案03和06適宜用于變壓器容量較大，無功及電壓質(zhì)量不符合要求的臺區(qū)；方案04適宜用于變壓器容量較小，只有一路低壓出線，無功及電壓質(zhì)量不符合要求的臺區(qū)。改進(jìn)后的箱體，建議選用不銹鋼外殼噴漆。

表1　柱上配電變壓器低壓側(cè)控制裝置的改進(jìn)方案