箱式变电站浅析

摘要：探讨了箱式变电站的类型、技术要求和构成。

关键词：箱式变电站 组成 应用

中图分类号：TM411+.4 文献标识码：A 文章编号：

前言

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。

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

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 中压开关设备

目前国内使用较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。

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。

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、箱式变电站的特点

1技术先进安全可靠

箱式变电站应用及设计中应注意的问题：箱体部分采用目前国内领先技术及工艺。外壳一般采用敷铝锌钢板。框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置．设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在正负40℃的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高．二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。

2 自动化程度高

全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动化装置。分散安装，可实现“五遥”，即遥测、遥信、遥控、遥调、遥视。每个单元均具有独立运行功能。各种保护功能齐全．可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。

3 工厂预制化

设计时．只要设计人员根据变电站的实际要求。作出一次主接线图和箱外设备的设计．就可以选择由厂家提供的箱式变电站规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其他需调试的工作，整个变电站从安装到投入运行大约只需5～8天的时间，大大缩短了建设工期。

4 组合方式灵活

箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，lOkV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于电网改造中的旧所改造，即原有35kV设备不动，仅安装一个10kV开关箱即可达到无人值守的要求。

5 投资省、见效快

箱式变电站(35kV。设备户外布置。设备箱内安装)较同规模综合,自动化变电站10kV(35kV设备户外布置，lOkV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资20％～30％。

四、箱式变电站的缺点

1 防火问题

箱式变电站一般为全密封无人值守运行，虽然全部设备无油化运行且装有远方烟雾报警系统，但是箱体内仍然存在火灾隐患，如：电缆、补偿电容器等，一旦突发火灾，不利于通风，也不利于火灾的扑救O-因此应考虑设计自动灭火系统，但这样会增加箱式变电站的制造成本。

2 扩容问题

箱式变电站由于受体积及制造成本所限，出线间隔的扩展裕度小，如想在原箱体中再增加1-2个出线间隔是比较困难的，必须再增加箱体才能做到。

3 检修问题

由于箱式变电站在制造时受制造成本及箱体体积所限，使箱式变电站的检修空间较小，不利于设备检修，特别是事故抢修，这是箱式变电站的先天不足。是无法克服的缺点。

结束语

总之，展望未来，箱式变电站将会在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中得到广泛的应用，使我国的电网运行水平上一个新台阶。

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