箱式变电站在路灯供配电系统中的应用研究

北京市城市照明管理中心 李凌郁

1 引言

在技术人员的不断努力下，我国电力行业的技术创新不断取得新成果、设备创新不断迎来新契机，箱式变电站是比较具有代表性的设备之一，主要可以分成高压开关、变压器和低压配电装置三部分，所有的生产加工都在加工厂进行，具有应用效率高、使用便捷性突出的特点。将箱式变电站应用到路灯供配电系统当中去，能够有效优化路灯供配电的效果、保证路灯的使用稳定性，在这种情况下对本课题进行研究，明显具有一定的现实意义。

2 箱式变电站概述

我国箱式变电站的起步时间比较晚，直到20世纪九十年代才开始投入实际应用，但是在技术人员的不懈努力下，目前我国的箱式变电站及其配套技术已经十分成熟，远程监控系统等配套系统越来越完善，箱式变电站所具有的维修简单、便于安装与运输、体积小、无污染等优势作用得以发挥，为社会生产生活提供了巨大的支持与便利。从结构特点来说，箱式变电站主要可以分成低压配电装置、高压开关设备、变压器等几个部分，在工作人员遵守相关标准进行应用的情况下，箱式变电站能够有效提升用电器的供电效率和电压质量，确保用电器长时间稳定运行[1]。结合具体情况来看，箱式变电站具备以下应用特点。远程监控系统如图1所示。

图1 智能箱变远程监控系统

一是性能十分稳定。箱式变电站的外壳材料为金属材料，具有强度、硬度等方面的优势，在经过全面防腐处理的情况下，其更是能够在复杂的应用环境下保持稳定，即使是在－40～+40℃的恶劣环境中依然可以正常使用，这使得箱式变电站的应用区域几乎覆盖了我国全部地区。

二是自动化程度高。箱式变电站的一次设备都具有比较稳定的性能，其本身又是明显的封闭性结构，因此出现运行故障的可能性非常小，在自动化控制设备的支持下，其还具有十分可观的自动化功能，因而得到了越来越多的认可。

三是工厂预制化。箱式变电站具有一体化结构特征，其各个部分都可以通过工厂预制的方式进行生产，这极大地缩短了现场安装所需要的时间，确保了箱式变电站的应用效率。不难看出，箱式变电站本身具有十分可观的优越性，将箱式变电站应用到路灯供配电系统中去，显然能提高路灯运行的稳定性和安全性。

3 箱式变电站在路灯供配电系统中的应用

3.1 箱式变电站的安装

目前最常用的箱式变电站基本高度在2.5m 左右，有一定的安装难度，工作人员应对其安装过程进行全流程优化，严格根据路灯供配电系统施工标准和流程，对箱式变电站进行有效安装。一般来说，应将箱式变电站的高度设置在超过地面1～1.5m 范围内，否则其可能给人们的正常视线造成影响[2]。另外，要对箱式变电站的绝缘设备、散热装置进行妥善安装，比如用于散热的风机就是比较常见的配套设备之一，工作人员应根据现场情况确定风机安装方案，使之在箱式变电站的变压器柜中发挥作用，同时对其配套的温控器及自动控制系统进行安装，以便于在箱式变电站温度达到一定标准以后风机能够自动启动进行降温，为箱式变电站的正常稳定运行提供有效保障。

3.2 预防性检测

在路灯供配电系统中，箱式变电站发挥着极其重要的作用，为保证箱式变电站稳定运行，工作人员需要每隔一段时间进行一次预防性检测，确定箱式变电站的设备和零件是否能够正常运行、是否存在质量隐患。预防性检测中，工作人员需要检查的设备包括隔离开关设备、断路器等主要元件以及线路及接头、仪表设备等，及时发现线路、接头脱落松动问题，并对仪表设备的示数是否准确进行确认，对其中存在的问题进行处理，保证箱式变电站能够正常运行。除此之外，变压器也是箱式变电站的重要组成部分之一，在进行预防性检测的过程中，工作人员应对箱式变电站变压器进行着重检查，具体的检查内容如下。

一是对变压器的表面情况进行检查，对其表面存在的油污和腐蚀进行清理，并对造成油渍问题的变压器渗漏问题进行处理，通过补焊等方式保证变压器运行效果。

二是对变压器的噪声进行检查，记录变压器在正常运行条件下的噪声水平，在噪声水平远超正常规定值的情况下，对变压器内部出现运行故障的部分进行更换和维修，使变压器恢复正常运行。

三是对变压器内部的各个零件进行逐一检查，特别是套管、接头、母线等更是检查的重点对象，对出现变色、烧伤痕迹的零部件进行替换，同时检查变压器冷却装置并进行维修，避免不必要的质量及安全问题。

四是对变压器内部的绝缘电阻和接地电阻进行测定，确定其是否维持在正常范围内，并对变压器零部件进行清理，使之在后续的使用中继续发挥作用，维持箱式变电站的稳定性[3]。特别需要提到的是，路灯供配电系统中的箱式变电站往往在极为恶劣的环境中运行，在强降雨、暴雪、台风等极端天气条件的影响下，箱式变电站出现故障的概率将会成倍增长，因此在进行运行维护和预防性检测的过程中，工作人员除了要定期进行检查之外，还需要在特殊天气下进行箱式变电站检修，及时发现因特殊环境导致的设备故障并进行修复，从而保证箱式变电站的正常使用。

3.3 湿度腐蚀防护处理

箱式变电站是否能够正常运行，决定了路灯供配电系统的运行情况，因此工作人员必须结合工作经验，对箱式变电站进行防腐蚀处理，从而让箱式变电站的柜体及相关电气设备能够始终维持稳定性。特别是在降雨季节到来之前，工作人员更是需要对箱式变电站的电缆沟、开关柜空洞进行防水、防潮处理，对箱体及配套设施的孔洞进行封堵，避免雨水渗透到箱式变电站高压室及电缆沟内。另外，在箱式变电站防潮防腐蚀处理中，还需要考虑以下问题。

一是合理使用聚酰亚胺防护用料。箱式变电站的防水处理十分重要，工作人员应根据实际防水需求，选择更具防水性能的材料进行替换，比如NOMEX 绝缘纸、聚酰亚胺等材料，就能在进一步优化箱式变电站防潮能力的基础上，保证箱式变电站的运行稳定性。其中，聚酰亚胺材料能够在相对湿度为95%的环境中保证干燥时90%的介电强度，得到了广大工作人员的一致认可。

二是合理应用卷铁芯结构设计。为了更进一步优化箱式变电站运行效果，工作人员需要从设计阶段入手，优化调整变压器结构，通过立体卷铁芯结构的设计方法解决铁芯绝缘性差的问题，保证其在潮湿条件下仍能稳定运行[4]。

三是合理应用饼式线圈结构。饼式线圈结构的特殊性在于，其使用了“纸绝缘-空气-纸绝缘”的混合式绝缘结构，让线圈内的电场强度大幅度下降，解决了潮湿环境下变压器受严重影响的问题，使箱式变电站在潮湿环境下仍具有绝缘能力。

四是妥善应用真空浸漆工艺。真空浸漆工艺具有绝缘效果十分突出的特征，在进行真空浸漆处理以后，箱式变电站的铁芯和线圈将具有更加突出的防水性能，即使直接浸泡在水中，其仍然能保持应有的绝缘电阻值，这无疑能够从根本上提升箱式变电站的稳定性。

3.4 散热处理

箱式变电站在路灯供配电系统中的应用，能够有效提升路灯供配电的稳定性，但是在长时间运行过程中，其产生的热量会导致内部温度不断上升，最终导致箱式变电站无法继续稳定运行，而对箱式变电站进行散热处理，无疑是必然选择。

第一，箱式变电站内部包含不同的零部件，其运行中产生的热量不可能完全一致，这导致其不同部位的温度存在一定的差异，在进行散热处理的过程中，工作人员应考虑最低额定温度值的零部件的需求，确保其他部位的温度都小于绝缘材料的额定温度值，从而保证箱式变电站正常运行。从实际情况来看，箱式变电站变压器的运行热量主要来自热传导、热辐射及对流等形式，在进行散热处理的时候，也需要有针对性地从这些方面入手，将箱式变电站变压器运行环境温度控制在标准范围内。比如，干式变压器绕组温度升限值在100K，需要利用风机进行通风散热，使其运行温度维持在安全范围内，避免温度过高影响其运行效果，为整个箱式变电站提供有力保障。另外，从结构入手对变压器温度升限值进行控制，也是目前比较常见的散热处理方法，技术人员可将其改造为双层通道式结构，综合应用自然对流、排风装置等，实现箱式变电站的有效散热。

第二，箱式变电站散热效果受多方面因素共同影响，比如其通风效果和防尘效果都会影响箱式变电站散热能力，因此在进行散热处理的过程中，工作人员应通过增加排风扇等方法提升其通风效果，定期组织设备清理避免灰尘影响散热效果，使箱式变电站能够正常运行。

第三，随着科学技术的不断发展，我国新型材料研发工作取得了前所未有的阶段性成果，各种各样的新材料开始在许多行业当中发挥积极作用，比如反光材料就是比较具有代表性的新材料之一[5]。将反光材料喷涂在箱式变电站表面，能够降低太阳热辐射，进而避免箱式变电站温度严重上升问题。从实际情况来看，喷涂反光材料的同时加宽外壳与内部设备之间的空间距离，也能在一定程度上优化箱式变电站散热效果，使之在路灯供配电系统中发挥更大的作用。

3.5 防雷接地处理

为确保箱式变电站在路灯供配电系统中的应用效果，工作人员还需要对箱式变电站进行妥善地防雷接地处理。实际上，防雷接地处理是路灯供配电系统建设的重中之重，只有保证防雷接地效果，才能确保箱式变电站以及路灯供配电系统在雷电天气中安全稳定运行。否则，雷电中蕴含的巨大能量将会在与箱式变电站接触的瞬间，将大量的热能和机械力传输到路灯供配电系统内部的电气设备上，并导致箱式变电站等设备损坏进而无法运行。比如传导雷就是比较具有代表性的雷击形式之一，雷电蕴含的能量将会通过路灯供配电系统的输电线路传输并给所有连接的电气设备造成毁灭性影响，通过行之有效的防雷接地措施规避传导雷，是保证箱式变电站在路灯供配电系统中的应用效果的必然选择。

目前路灯供配电系统的防雷接地处理主要应考虑以下两方面。一方面是工作人员应尽可能优化路灯供配电系统中箱式变电站的防雷设计方案，根据相应的成功案例总结经验，对路灯供配电系统进行整体性接地处理，确保路灯灯杆及其他外露金属外壳接地，避免直击雷和感应雷等给箱式变电站造成严重破坏。另一方面是要根据实际情况对接地电阻进行控制，一般以10Ω 左右为宜，在设计和安装过程中，工作人员需要对灯具、灯杆及其他金属附件进行等电位连接，从而控制电位差，使之在雷击情况下尽可能维持稳定。

4 结语

路灯供配电系统是否能够稳定运行，直接决定了城市地区夜间照明效果，自然也就影响着广大人民群众的居住生活体验。因此，技术人员必须合理应用箱式变电站对路灯供配电系统进行完善，同时对箱式变电站进行妥善安装，通过行之有效的预防性检测、散热处理、防潮防腐蚀处理、防雷处理等技术措施，确保箱式变电站能够在路灯供配电系统中发挥应有的作用，为提升我国基础设施建设质量作出努力。