箱式变电站浅析

李晓刚

【摘 要】箱式变电站又称户外成套变电站，也称组合式变电站.因其具有组合灵活、便于运输、迁移、安装方便、施工周期短、运行费用低、占地面积小、无污染、免维护等优点，受到广泛重视.被广泛应用于城区、农村10--1lOkV中小型变（配）电所、厂矿及流动作业用变电所的建设与改造.因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村及工矿企业电网改造.被誉为21世纪变电所建设的目标模式。

【关键词】箱式变电站 组成 应用

一、箱式变电站的类型

箱式变电站分为两大流派： 欧式箱变和美式箱变，欧式箱变是将中压开关设备，变压器，低压配电设备各自分隔并排列成“目”字型或“品”字型；美式箱变则以变压器为主体，将负荷开关、后备保护熔断器、分接开关和变压器装在变压器油箱内，插入式熔断器、电缆和低压配电部分围绕变压器油箱排列，构成整体布置，欧式箱变的优点是结构灵活，适应性强；中压开关设备可以采用SF6环网柜、真空环网柜、压气式环网柜等，高压侧主接线方案灵活，变压器可以采用S9M、S11M等油浸变压器或SCB9、SG10等干式变压器；低压配电设备则完全可以根据用户要求量身定做，可以选用各种类型的低压配电设备如GGD～GCS，低压侧主接线可以包括进线柜、任意路数的出线柜以及无功补偿，缺点是体积偏大，而美式箱变的优点是体积小，由于变压器油箱即是美式箱变外壳的一部分，因此散热条件好，缺点是结构局限性太大，往往无法满足用户各种各样的需求，由于这两大流派各有优缺点，国内箱变制造厂家在市场竞争的压力下，逐渐将这两大流派的技术特点加以融合，开发出一些派生类型，但基本原理大同小异，因此下面以欧式箱变为例进行探讨。

二、箱式变电站的构成

2.1箱体

箱体的主要作用是一个容器，其中放入中压开关设备、变压器和低压配电设备。它主要由底座、侧板、隔板门和顶盖等部分组成。箱体内分为高压室、变压器室及低压室。底座以上的围板、隔板、门及顶盖通过焊接或紧固件连接在一起。底座和顶盖骨架一般由角钢或槽钢焊接而成。有些箱体外壳还覆以经特殊防火处理的木板，使它更好地与现代建筑群相协调。在我国，箱体材料五花八门，有普通冷轧板、铝板、热镀锌钢板、铝合金板、夹层彩钢板和非金属板等。其中非金属板性价比较高，因为这种材料机械强度高、耐热、防潮、阻燃、耐腐蚀、易成形、抗紫外线、装饰性强、造价低、不需进行表面油漆等处理～减少了环境污染。箱体的设计至关重要，因为它是整个变电站的骨架。所以，我们在设计时必须考虑周全，明确何处加通风孔，何处加风扇，加安装梁，何处加固定支架等等。

2.2中压开关设备

目前国内使用較普通的有压气式环网柜和真空环网柜，如HXGN15、HXGN17等，高端用户可选用SF6环网柜。SF6环网柜分两种类型：一种是将高压供电母线、开关等密封在一个压力容器中。该容器内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，如ABB公司的safe环网柜；另一种是将高压开关密封在顶上单元中，顶上单元内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，而高压供电母线，接地刀，熔断器等采用空气绝缘。如ABB公司的uniswitch环网柜。对于终端变电站，采用负荷开关-熔断器组合电器；对于环网供电的变电站，一般至少由三个间隔组成，即两个环网进出线间隔和一个变压器回路间隔。当然，若用户提出要求，也可采用断路器柜，但我们仍建议采用环网柜，因为环网柜结构简单，可靠性高，造价低，护特性好。当变压器发生故障时，必须及时切除故障区域，这时断路器开断时须经历保护动作，断路器动作和燃弧熄变几个阶段，所需时间在40ms左右。而负荷开关与熔断器配合，可在10ms内切除故障。

2.3变压器

箱式变电站中用的变压器为降压变压器，一般将10kV电压降至380V/220V，供用户使用。变压器的容量一般为50-1600kVA，最常用的容量为250-630kVA，由于价格因素，大多采用油浸变压器。在防火要求严格的场合，可采用干式变压器。欧式箱变一般将变压器放在封闭的箱体内，为了解决散热问题，常采用自然通风和强迫通风两种。从整体运行费用和可靠性考虑，应采用自然通风。即利用整个箱变箱体上的通风孔、管道、百页窗等构成空气循环系统。强迫通风一般采用带自动测温控制的排风扇。对于高级用户，也可采用空调系统。由于箱式变电站用于户外，为防止日照使变压器室温度上升，可采取双层夹板结构，顶盖采用带空气垫的气楼结构，使用隔热材料等技术措施。

2.4低压配电设备

根据使用场合不同，一次主接线图五花八门，典型方案由进线柜，出线柜，计量柜和无功补偿柜组成。进线柜中装有主开关，可采用MT、E、DW15、ME、3WL等型号，用于控制整个低压系统的供电和保护；出线柜中装有分路开关，可采用T、NSX、SM30、DZ20等型号，用于控制低压出线端的供电和保护；计量柜主要用于对用户消耗电能的计费，内装计量电度表，由于涉及经济利益的计算，该柜须采取防窃电措施，如采用铅封等。无功补偿柜主要是对供电系统的功率因数进行补偿，内装电容器和自动投切装置等，还可分为静态机械补偿和动态可控硅补偿（共补和分补）。

三、箱式变电站在设计过程中的设计要点

3.1接地

依据相关规定，在对箱式变电站进行设计时，还应注意：在箱式变电站安装过程中，需要安设一条能够连接每个运行设备的专用接地导体。而选用的接地导体其自身电流密度要符合一定标准，比如对于选用的铜导体，当运行中其额定短路时间为1s时其电流密度不能超过200A/mm2，但当其额定短路时间为3s时，其电流密度不能超过125A/mm2，此外它的截面面积不能小于32mm2。

3.2辅助设备

设计过程中，对于箱式变电站内部的照明以及辅助电源等设备，应依据GB/T14821.1或者是相应的GB7251.1来进行安装和操作。

3.3操作通道

在对变电站内部进行操作时，一定要充分有效的考虑到其维修作业时所遇到的空间问题。一般情况之下，对通道宽度的最低要求应控制在800mm。而且整个箱式变电门应根据要求面朝出口方向，这样就能够在操作过程中做到不占用原有操作通道宽度。

3.4可靠安全措施

高压配电装置运行以及使用过程中，一定要选择合适、安全的组合结构对其进行保护，比如当油浸入式的专用变压器自身容量超过800KVA时，应当选择能够切断式的电源设备来对变压器进行相互配合。此外在箱体没的内侧位置处应该标示相应控制线路图，并将一些具体的操作步骤还有注意事项等标注出来，方便以后设备的检测和维修。

3.5箱体要求

箱式变电站在运行过程中，一定要确保箱体内部的防护设备能够在任何条件之下正常运行，像照明、散热以及通风等等。另外需要添设相应的检测设备来保证整个箱体在使用过程中其内部环境的安全，像传统的湿度测量表计以及凝露检测装置还有烟雾报警器等等。将运行过程中所检测到的数据依次连接到变电站内部的自动化系统当中，从而让作业人员能够及时有效的了解和掌握箱体内部的具体情况；在对箱顶进行设计时需要重点考虑当地气候以及雨量的大小，完善和改进其自然排水能力；另外由于箱式变电站其箱体大都放置在室外，所以在夏天气温较高时，需要承受高温暴晒以及紫外线辐射等情况，所以箱体自身的隔热性能就显得尤为重要了，这也就要求我们在设计过程中，一定要做好其隔热工作，并在增强保温、防火性能的同时，确保其美观性。

参考文献：

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