浅析箱式变电站的发展前景

张瑞霞

摘 要：在电力系统中，变电站起着承上启下的作用。对于小高层、工业废水、城市道路、农网改造等配电工程，使用箱式变电站比传统变电站更加方便。箱式变电站因其独特的结构和特点被应用于电网改造工程中，它在其中发挥了非常重要的作用。

关键词：电压等级；远程控制；无人值守；箱式变电站

中图分类号：TM63 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.029

随着现代经济的飞速发展、科技的进步和城市建设规模的扩大，城市用电量急速增加。鉴于此，国家相关电力部门要求，在新增电网和已有电网的扩容改造工程中使用箱式变电站。它是将高压受电、变压器降压、低压配电等有机组合起来的一种新设备。

箱式变电站是时代发展的产物，是20世纪90年代初从美国引入的，是继土建变电站之后依据相关要求设计、开发的一款全新的电力成套设备。它具有运行可靠、节能、小型化、免维护、不检修的特点，不仅在城市电网改造工程中发挥了巨大的作用，也为城市电网的改造提供了方向。

1 箱式变电站的特点

制造厂可以根据变电站的一次主接线设计和具体工作对箱体外形提出的要求完成相关的制造和安装工作，包括内部电气接线。经过试验、考核，出厂试验合格后可以直接供用户安装、使用。

箱式变电站又被称为户外成套变电站，它是把高压开关装置、变压器、高压计量装置、低压配电系统按既定接线方式组装成一体的成套型户外、户内紧凑式变、配电设备。箱式变压器中的高低压配电设备全部布置在封闭的箱体内，设备之间的绝缘距离被大大缩短，从而减小了整套系统的占地面积，使配电结构更加紧凑。因为全密闭、全绝缘的箱式变压器具有外形美观、占地面积小等特点，所以，可以灵活选址——既可以放置在街道两旁或绿化带中，也可以直接装设在室内或者室外，深入负荷中心，减少供电损耗，提高供电质量。另外，箱式变电站没有外露的可导电设备，不会引发外界短路或触电事故，具有较高的安全性。

箱式变压电站的建造成本低、工作效率高、维护方便、成本低。其壳体是用镀铝锌钢板、非金属材料，采用集装箱制造技术制成的，具有很强的防腐蚀、防雨、防冻、防裂、抗冲击、抗拉、抗压力强度、抗暴晒等性能，内层面板是铝合金材料的，夹层内填充防火保温材料，而且其运行不受外界环境的影响，可在-40～40 ℃的恶劣环境中正常运行。另外，该设备继电保护功能齐全，自动化程度高，不仅可以远程控制变压器的温度和湿度，还可以实现远程烟雾报警，真正做到遥测、遥信、遥控和遥调，实现无人值班、无人值守。

小型化、节地、节电、无人值守是供配电设备未来的发展方向，而箱式变电站就具备这些特点，能够满足生产的需要，所以，它被广泛应用于城乡电网中。

2 箱式变电站的总体结构

按照电压等级可将箱式变电站分为3部分，即高压设备、变压器和低压配电装置。箱式变电站的整体布置结构形式有2种：①预装式箱式变电站。所谓“预装式”，是指将高压部分、变压器、低压部分隔开布置在3个房间，组成“目”字形或“品”字形的结构。②一体式箱式变电站。将高压侧与其他构件隔离开，把负荷开关、熔断器等与变压器安装在一个箱体内，形成一体式的布置格局。通常情况下，日常工作中使用的箱式变电站为预制式箱式变电站。

箱式变电站内部主要由以下几部分组成。

2.1 高压柜

高压柜可分为高压进线柜、高压计量柜（根据当地电业局具体要求而定）、高压环网柜（如果为环网型供电）和高压出线柜。进线柜是由带电显示器和避雷器组成的，而计量柜中的电流互感器（CT）则起到了电气测量和保护的作用，电压互感器（PT）用于电能测量和继电保护，高压限流熔断器（FU）则用于电压互感器的保护。对于高压环网供电，可采用专用环网供电单元。环网供电单元中设置有负荷开关和熔断器，电源通过环网干线输至变压器回路柜（负荷开关+熔断器的）引接至变压器，如果是终端供电，则使用负荷开关和熔断器组合配电。目前，真空断路器开关设备被广泛应用在箱式变电站中。它是以真空作为灭弧和绝缘介质，开断能力强、体积小、无噪声、无污染、寿命长，而且触头是用银铜合金材料制成的，可频繁操作，检修周期也比较长。此外，根据不同用户的要求，可在高压侧设置不同的开关柜，并且开关柜内的接线也有所不同。

2.2 变压器柜

箱式变电站用的是降压变压器，通常情况下，它被广泛应用于将10 kV电压降至0.4 kV的工程项目中。箱式变电站的容量是100～1 250 kVA，变压器宜选用S9M、S11M全密闭、免维护、质量轻、低噪声、性价比高的油浸式变压器，最常用的是160 kVA、200 kVA、315 kVA和400 kVA的油浸式变压器。其器身是三相三线或三相五线、采用的是Dyn或Yyn的联结方式，而且变压器Dyn11的联结组别耐雷性良好，允许中性点电流达到75%的相电流。另外，其带三相不对称负荷能力强，能合理、有效地利用变压器的容量。箱式变电站内的变压器应配备齐全的运行检视仪表仪器，例如温度控制器、油位表和能反映顶部气压的真空压力表等。使用干式变压器时，变压器室必须配备温控自动排风装置。在具体工程中，也可采用非晶合金变压器。

变压器的布置方式有以下2种：①将变压器裸露在箱体内；②将变压器安装在封闭的隔室内。变压器室隔墙需采用防火能力强、隔热性能好的双层夹板制作，防止受光时间过长而使室温升高。另外，还要用具有隔热性能的材料将顶盖做成气楼结构，从而有效通风散热。

箱式变电站内需要设置强制通风装置（幅面风机或轴流风机），要利用特定的通风道将热气排出，防止温度过高。变压器室内的温度监控装置可自动控制其开启和关闭，而温度监控装置的整定值需设定在允许温度的80%～90%内。通常情况下，变压器室主要依靠自然通风散热。

为了给箱式变电站通风散热，会在变压器室的箱体上设置百叶窗。这种百叶窗不仅可以让气流进去，也可以隔离灰尘，有时还会在百叶窗处加防尘设施。为了防止绝缘效果受到灰尘的影响，需要在变压器的连接端增设绝缘防护装置。

2.3 低压柜

低压柜分为低压进线柜、低压补偿柜和低压馈线柜。在低压（0.4 kV）侧，馈线柜内保护装置配多路空气开关或刀熔开关，而无功功率补偿装置则由微机控制，自动投切补偿，补偿容量一般为变压器容量的20%～30%.在柜体结构设计方面，可根据变压器容量和负荷的使用情况确定回路数。

3 运行与维护

在箱式变电站运行的过程中，要注意以下几点：①高压开关室内的高压电气设备要根据制造厂家的安装和使用说明书安装和维护。②定期检查高压配电装置中环网开关、负荷开关等操作机构的性能；定期进行避雷器的预防性试验和保护继电器整定值的复验工作；要检查操作回路、信号回路上的电器和联锁装置的可靠性；检查测量仪表；检查变压器的运行状况，确保温度控制器、油箱冷却系统能够正常运行，变压器的上层油温、线圈、引线、温度性能正常。③如果箱式变电站停用超过3个月，则要经过全项预防性试验后才能再次投运。④在低压电气设备中，要定期按照使用说明维护空气断路器的主触头、脱扣装置和操作机构的灵活性。⑤按照电业局的要求定期校验电能计量单元。⑥在高低压配电系统中，必须要对带电裸露部分采取有效的隔离防护措施，防止发生人身触电和设备事故。另外，所有的进出线电缆孔洞安装完毕后都要用防火包封堵，防止小动物误闯入而引发事故。⑦检查设备外壳是否有效接地，测量绝缘电阻、接地电阻，保证接地电阻不大于4 Ω。⑧设备的操作和维护工作应由专业人员执行。

4 未来发展

为了适应智能电网的发展需要，不仅要求箱式变电站的运行要安全、可靠，还要求箱式变电站环网供电系统发生故障时，相关信息能远程显示在工程师站，能自动定位故障区段，切除故障，转带自动负荷，实现网络重构，保证在1 min左右恢复供电等。相信随着科技的发展，高压环网、双电源供电的自动化、低压网自动投切、远程采集数字信息化装置和GPRS无线网络技术等都将被广泛应用于实际工程中。

5 结束语

箱式变电站在城市高层建筑、工厂、市政设施、矿山、公路和油田等建设中发挥了非常重要的作用。随着箱式变电站技术的日渐成熟和自动化控制技术的应用，智能箱式变电站和地埋式箱式变电站有很大的发展潜力，这也是我们今后努力的方向。

参考文献

[1]西安高压电器研究所，中国电力科学研究院高压开关研究所，上海电气输配电试验中心有限公司，等.GB 17467—2010 高压/低压预装式变电站[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2]中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册[M].第三版.北京：中国电力出版社，2005.

〔编辑：白洁〕