柱上變壓器低壓側控制裝置的改進

摘要：本文分析了潮州市區及郊區柱上配電變壓器低壓側控制裝置的現狀和存在的問題，提出改進的要求，設計了集控制、保護、監測、無功補償為一體的多功能配電箱。

關鍵詞：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構簡單、占地小、造價低，因此這種安裝型式在負荷密度不高的中小城市、廣大農村仍被廣泛采用，特別是在電力線路仍以架空線路為主的地區，例如在潮州市區及郊區10kV公用變配電所共有571座，其中配電變壓器就有514臺，約占總數的90％，但是現有柱上配電變壓器的低壓側控制裝置的設備配置落后，運行時間長，故障率高，供電可靠性低；保護功能簡單，安全性差；監測手段落后，運行管理不便，不符合管理的需要，必須盡快改進。

2　柱上配電變壓器低壓側控制裝置的現狀及存在的問題

潮州市地區目前配電變壓器低壓側控制裝置主要有三種類型：

(1)閘刀開關帶熔斷器的方式，約占總數的55％，其型式是在一個鐵箱中安裝1～2只石板閘刀開關，設備簡單，故障容易發現和修復，造價低，可分路控制的優點。缺點是：

①只有過載保護和短路保護，保護功能簡單，安全性能差；

②石板閘刀開關帶負荷分合的消弧能力較差，操作人員操作開關時，被電弧燒傷的現象時有發生；

③運行電流大，經常出現開關觸點接觸不良的現象，故障較多；

④沒有安裝任何監測儀表；

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的方式，約占總數量的4％，其型式是將三只單極低壓隔離開關直接安裝在配電變壓器臺的橫擔上，沒有外殼箱體，該裝置同樣具有設備結構簡單、故障容易發現、造價較低的優點。缺點是：

①只有簡單的過載保護和短路保護，安全性能較差，過載電流難于控制；

②帶負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，難于分路控制，供電可靠性較差；

④沒有安裝任何監測儀表，不利于配網運行分析。

(3)綜合配電箱方式，約占總數量的41％，該裝置是在一個箱體內安裝有二只刀熔開關，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功能，也有監測功能，供電可靠性較高，是柱上配電變壓器低壓側控制裝置的發展方向。缺點是：

①該裝置同樣只有簡單的過載保護和短路保護，安全性能差；

②監測手段落后，采集的運行數據較少，沒有數據儲存功能，不能滿足配網運行分析的需要。

3　改進的思路和要求

總的思路是改進后的柱上配電變壓器低壓側控制裝置集控制、保護、監測、無功補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，努力提高設備的保護性能和監測性能，造價相對較低，箱體體積小，適合戶外的運行環境，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選用的斷路器應有過載保護、短路保護、欠電壓保護的功能，確保設備的安全運行，縮小事故的影響范圍；

③應有剩余電流保護的功能，能對人身觸電提供間接保護，能對過電流保護不能檢測出的接地故障而可能引起的電氣火災危險和其它危險提供保護。潮州地區因設備漏電或誤觸帶電導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器，觸電事故就可以大大減少；

④應有高低壓缺相保護，相線與中性線反接保護、低壓斷中性線保護功能。

⑤應加裝低壓避雷器，減少雷電壓和操作過電壓對設備的損害；

⑥應盡量加裝無功補償裝置，降低線損，改善電壓質量，提高變壓器的供電能力；

⑦監測功能應有先進的監測手段和記錄數據；

⑧功能應易升級，電氣設備應盡可能預留有配網自動化控制和數據遙測功能的接口或控制模塊的接口；⑨盡可能形成標準化系列，只有標準化才能提高設備運行管理的水平；

⑩體積小、防濕、防高溫、防沙塵的戶外運行環境。

4　改進的設計方案

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

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

表1　柱上配電變壓器低壓側控制裝置的改進方案