Применение бокс-трансформаторов в распределительных сетях

Электрические принципы и структура блочных подстанций

Электрическая схема блочной подстанции показана на рисунке 1.

Структурный состав:

Американская блочная комбинированная подстанция состоит в основном из блочного трансформатора, разделенного на переднюю и заднюю части:

• Передняя часть (щит управления): содержит высоковольтные и низковольтные клеммные колодки, высоковольтный нагрузочный выключатель, вставные предохранители, рукоятку для переключения высоковольтного отвода, манометр, указатель уровня масла, термометр масла и т.д.

• Задняя часть (масляный бак и радиаторы): содержит сердечник трансформатора, обмотки, высоковольтный нагрузочный выключатель и вставные предохранители в полностью герметичном масляном баке. Корпус трансформатора обычно имеет трехфазную пятилапую конструкцию, которая может быть выполнена из намотанного сердечника или ламинированного сердечника из высококачественной холоднокатаной зернистой ориентированной электротехнической стали или высокоэффективного аморфного сплава. Низковольтные обмотки имеют фольговую конструкцию, что повышает устойчивость трансформатора к коротким замыканиям, грозовым импульсам и перегрузкам. Группа соединений - Dyn11.

• Герметичная конструкция: полностью герметичная конструкция бака обеспечивает защиту. Масляные нагрузочные выключатели доступны в различных типах, чтобы удовлетворить требования радиальных или кольцевых систем распределения.

Защита и структура американских блочных подстанций

Американские блочные подстанции защищены последовательным соединением резервного предохранителя-защитника и вставного предохранителя. Резервный предохранитель-защитник срабатывает только при возникновении неисправности в блочной подстанции, обеспечивая защиту высоковольтной линии. Вставной предохранитель, оснащенный двойными чувствительными предохранителями, срабатывает при коротком замыкании, перегрузке или чрезмерно высокой температуре масла на стороне вторичной цепи. Этот метод защиты экономичен, надежен и прост в эксплуатации.

Высоковольтные выводы блочной подстанции оснащены втулочными разъемами, однопроходными втулочными соединителями и изогнутыми (угловыми) кабельными соединителями, способными пропускать нагрузку до 200 А. Живые части закрыты внутри изоляторов, создавая полностью изолированную структуру, где поверхность выводов не находится под напряжением, что обеспечивает безопасность людей. Кроме того, на угловом изоляторном разъеме можно установить вставной композитный металлооксидный ограничитель перенапряжений. Этот ограничитель полностью экранирован, полностью изолирован и готов к использованию, обеспечивая безопасность и удобство установки. Также могут быть добавлены аксессуары, такие как индикаторы наличия напряжения и индикаторы неисправностей.

Характеристики блочных трансформаторов

Блочные трансформаторы, новый тип трансформаторов, широко используемых в последние годы, характеризуются надежным питанием, рациональной конструкцией, быстрой и гибкой установкой, удобством эксплуатации, компактностью и низкой стоимостью. Они могут использоваться как на открытом воздухе, так и внутри помещений, и поэтому широко применимы в различных сценариях, таких как промышленные парки, жилые комплексы, торговые центры и высотные здания. По сравнению с отечественными блочными подстанциями, американские блочные подстанции имеют следующие преимущества и характеристики:

• Компактность: их объем составляет примерно одну треть объема отечественных блочных подстанций аналогичной мощности.

• Полная герметизация и изоляция: благодаря полностью герметичной и изолированной конструкции, нет необходимости в изоляционных зазорах, что обеспечивает безопасность людей и делает их подходящими для подземных систем распределения электроэнергии.

• Многофункциональность: они могут использоваться как в кольцевых, так и в концевых схемах, с удобным переключением, что повышает надежность питания.

• Высокая перегрузочная способность: они могут выдерживать перегрузку в 2 раза от номинального значения в течение 2 часов или 1,6 раза в течение 7 часов без влияния на срок службы.

• Низкие потери: их потери ниже, чем у отечественных трансформаторов типа S₉.

• Гибкие кабельные соединители: кабельные соединители могут пропускать нагрузочный ток до 200 А. В аварийных ситуациях они могут функционировать как нагрузочные выключатели и также обладают характеристиками разъединителей, обеспечивая удобное и гибкое управление.

• Двойная предохранительная защита: использование двойной предохранительной защиты снижает эксплуатационные расходы. Предохранители в вставных предохранителях являются двойными (чувствительными к температуре и току).

• Масло с высокой температурой вспышки: использование масла с высокой температурой вспышки (R-TEMP масло с температурой вспышки до 312°C), позволяет размещать их внутри зданий без риска пожара.

• Устойчивость к коррозии: корпус трансформатора выполнен с антикоррозийной защитой и покрыт специальной краской, что делает его подходящим для различных суровых условий, таких как районы с частыми штормами и высокой степенью загрязнения.

• Отличные электрические характеристики: благодаря Δ/Y-соединению и трехфазной пятилапой конструкции, они обладают выдающимися преимуществами, такими как высокое качество напряжения, стабильная нейтральная точка, отсутствие нагрева корпуса, низкий уровень шума и хорошая защита от грозовых перенапряжений.

• Экономия земли: обычно размещаются в зеленых зонах, что экономит пространство, которое могло бы быть использовано для строительства распределительных помещений, эффективно улучшая использование земли.

Применение блочных трансформаторов
Выбор блочных трансформаторов

• Выбор мощности: определение мощности включает факторы, такие как нагрузка, инвестиции, потери и срок службы. Обычно, исходя из удовлетворения максимальной нагрузки с запасом, проводится экономическое и техническое сравнение между трансформаторами аналогичной мощности, чтобы выбрать распределительный трансформатор с наименьшими общими затратами на владение. Номинальные мощности американских блочных подстанций включают 150, 225, 300, 500, 750, 1000, 1500 и 2000 кВ·А.

• Выбор типа: блочные подстанции делятся на концевые и кольцевые, в основном определяемые типом нагрузочного выключателя.

• Место установки: в блочных подстанциях используются два типа изоляционного масла. Один - это обычное минеральное масло, такое как отечественное трансформаторное масло № 25; другой - R-TEMP масло (масло с высокой температурой вспышки 312°C). Блочные подстанции, заполненные R-TEMP маслом (с четкой маркировкой на стороне низкого напряжения), могут использоваться внутри зданий, тогда как те, которые заполнены обычным маслом, не могут.

• Настройка стороны низкого напряжения: американские блочные подстанции обычно не оснащены защитой и учетом на стороне низкого напряжения. Однако, по требованию пользователей, на стороне низкого напряжения можно добавить выключатели защиты, измерительные приборы и устройства компенсации.

Пример инженерного применения

Организация в городской зоне Куньмин, которая построила новые жилые и офисные здания, выбрала блочный трансформатор компании American COOPER. Модель трансформатора - PMT-LO-500, номинальная мощность 500 кВ·А, номинальное напряжение 10 кВ/0,4 кВ. На стороне низкого напряжения были добавлены три трансформатора тока, один вольтметр, три амперметра и четырехполюсные автоматические выключатели, в соответствии с требованиями пользователей и энергоснабжающей организации. С обеих сторон блочной подстанции были установлены полностью изолированные, не требующие обслуживания кабельные разветвительные коробки COOPER, способные выдерживать любые суровые условия и позволяющие подключение и отключение под нагрузкой, для питания каждого здания. Блочная подстанция и разветвительные коробки были размещены в зеленой зоне, гармонично вписываясь в окружающую среду. После более чем года эксплуатации, как энергоснабжающая организация, так и пользователи сообщили о хороших результатах.

Меры предосторожности при использовании

При выборе и использовании блочных подстанций следует обратить внимание на тип блочной подстанции, тип нагрузочного выключателя и требования пользователей к счетчикам на стороне низкого напряжения.

• Типы блочных подстанций: существуют кольцевые и концевые. Для кольцевых блочных подстанций нагрузочный выключатель может быть переключен для подачи высоковольтного питания на другую сторону.

• Типы нагрузочных выключателей: нагрузочные выключатели делятся на двухпозиционные, трехпозиционные и четырехпозиционные. Каждый тип имеет несколько форм. Например, четырехпозиционный тип включает T-тип и Y-тип, которые могут использоваться для двойного питания. T-тип может использоваться в кольцевых блочных подстанциях, а Y-тип - только в концевых блочных подстанциях.

• Проверка вставных предохранителей в новых блочных подстанциях: при проверке вставных предохранителей вновь установленных блочных подстанций необходимо обратить внимание, показывает ли манометр блочной подстанции ноль. Если манометр не показывает ноль, необходимо сначала переключить выпускной клапан, чтобы выпустить воздух, прежде чем вставлять или вынимать предохранители. В противном случае масло трансформатора может вытечь.

Заключение

Блочные трансформаторы являются важным электрооборудованием для модернизации городских сетей, развития недвижимости и строительства систем электроснабжения жилых районов. Американские блочные подстанции стали первым выбором для городских распределительных трансформаторов благодаря своим уникальным характеристикам и ценам, сравнимым с отечественными аналогами. Их удобство использования и многочисленные преимущества получили высокую оценку общества и пользователей, и они стали направлением развития малых городских подстанций.