铁路箱式变电站的特点及应用

崔　健　沈文杰　韩　成（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055）

铁路箱式变电站的特点及应用

崔健沈文杰韩成
（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055）

摘要：高速铁路电力供电系统采用多种新技术、新设备提高供电可靠性，其中箱式变电站的应用越来越广泛，箱式变电站为区间通信、信号、防灾等设备供电，将高压一次设备、变压器、低压一次设备和二次仪表等集中在一个箱体中，进行供配电的小型变电站，在设计中，箱式变电站是重点也是难点，本文将对箱式变电站的分类进行总结，并分析了欧式箱变的几种优点以及一二次设备的型号及含义说明，有利于在设计时对箱式变电站中的设备进行合理选择。

关键词：箱式变电站；变压器；高、低压室；避雷器；熔断器

箱式变电站又称为户外成套变电站、预制式变电站，20世纪60～70年代在欧美等西方国家开始发展，由于其组合灵活、运输、迁移、安装方便，无污染、免维护等特点，进入20世纪90年代，箱式变电站在我国开始快速发展，广泛使用于铁路电力供电系统中。

1　箱式变电站的定义

箱式变电站属于配电站，为铁路站场及区间负荷设备提供电源，主要由多回路开关系统、母线、综合自动化系统、远动、计量、电容补偿等电气元件组合而成，安装在一个防尘、防水、防潮、隔热、全封闭可移动的钢结构箱体内，分为高压室，变压器室，低压室三部分，多呈“目”或“品”字型布局，满足室内高低压设备安全运行条件。

2　箱式变电站的分类

箱式变电站按照结构形式分为组合式变电站（简称美式箱变）和预装式变电站（简称欧式箱变）两种，与美式箱变相比，欧式箱变的主要优点有：

①供电可靠性高，可增设电动机构、配电自动化装置及电容器装置，可降低供电线路损耗；

②增容方便，当用户需要增容时，土建基础可以重新利用，大大缩短施工周期；

③箱变辐射小，由于变压器放置于金属箱体内，箱体可起到屏蔽作用。

由于欧式箱变的多种优点，多适用于较重要的建筑用电，在铁路设计中一般选用欧式箱变。

3　箱变高压部分

高压室主要由电源侧35kV或者10kV高压进线柜、高压出线柜、以及高压计量柜组成，主要设备有负荷开关、熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器等，下面介绍几种主要设备的型号含义。

①FV避雷器型号含义说明。高压避雷器的主要元件是火花间隙，是用来限制作大气过电压，使高压导线和地隔离开，同时还可以熄灭由于冲击波击穿而形成的工频续流电弧，被广泛应用与铁路输变、变电、配电系统中，使铁路电气设备免受过电压的损害。

图1

②FU熔断器型号含义说明。熔断器作为电力变压器及其他设备短路、过载的保护元件，由于高压负荷开关只能切断负荷电流，当遇到短路和过载情况时，电流变大，负荷开关就不能切断此时的电流，遇到大电流，则由熔断器来切断大电流。

图2

③PT：电压互感器型号含义说明。电压互感器是根据电磁感应原理把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。

图3

④CT：电流互感器型号含义说明。电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

图4

5　箱变变压器部分

变压器是一种静止的机电装置，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电转化成同一频率的另一种或几种不同电压、电流的交流电，它可以实现电能不同等级的转换，是实现电能转换、分配和使用的重要电气设备。

①类变压器的性能比较

各类变压器性能比较见表1。

②按环境条件选择变压器

变压器的类型多种多样，在选择变压器类型时，需考虑使用场所的环境特点，各类变压器性的适用范围及能比较见表2。

6　箱变低压部分

低压室主要由低压进线柜、低压出线柜、以及低压补偿柜组成，主要设备有电压电流表、功率因数表、隔离开关、断路器、避雷器等，下面介绍几种主要设备的型号含义。

①电流、电压、功率、功率因数型号含义说明

电流、电压、功率、功率因数主要用各种高、低压开关柜，电源柜、控制柜以及各种电控装置作监测。

图5

表1

②QF低压断路器型号含义说明

低压断路器，又称低压自动开关，是一种带保护装置的开关，当负荷电路发生过载、短路及欠压故障时，能自动切断电路。常用的低压断路器有框架式断路器、塑料外壳式短路器、智能型断路器、快速断路器和限流式断路器。

图6

③QS隔离开关型号含义说明

普通的隔离刀开关不可以带负荷操作，通过与断路器配合使用，在断路器切断电路后才能操作隔离开关，刀开关起隔电作用，造成一个明显的断开点，以确保检修人员的安全。主要用于配电设备的控制电路中，作不频繁地电动接通和切断或隔离电源之用，操作应在无负荷下进行。

图7

结语

随着铁路箱式变电站的应用越来越多，对箱式变电站的准确性、可靠性要求越来越高，对配电网和供电设备提出了更高的要求。箱式变电站以其占地少、安装迅速、移动方便、投资少等优点越来越受到社会的肯定，其将来的发展趋势是形成一种规模稍小的无人值守变电站，在电力设计过程中需对箱式变电站的一次设备、变压器、低压一次设备和二次仪表的型号和安装方式进行认真选择，提高客运专线建设中电力工程的质量水平。

参考文献

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[5]宋涛.客运专线箱式变电所方案技术经济分析[D].西南交通大学，2009.

沈文杰，男，高级工程师，1982年5月出生，硕士，目前从事铁路电力设计。

韩成，男，助理工程师，1985年12月出生，工程硕士在读，目前从事铁路电力设计。

表2

中图分类号：TM633

文献标识码：A

作者简介：崔健，男，助理工程师，1987年8月出生，硕士，目前从事铁路电力设计。