浅谈10kV智能箱式变台的设计

摘要： 本文分析了农村配电中存在的问题，并提出了相应的解决思路和方法，并进行了箱式变台的设计和性能分析，以便更好的服务于电力系统和用户。

Abstract： This paper analyzes the problems existing in the rural power distribution， proposes the corresponding solution and method， and conducts the box-type substation design and performance analysis， in order to better serve the power system and users.

关键词： 配电；箱式变台；性能分析

Key words： power distribution；box-type substation；performance analysis

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0069-02

1 问题描述

近年来，我县经济飞速的发展，多年前敷设的线路已经无法满足当前农村经济发展的需求。目前农村用电量的大幅增加，配电线路承担的负荷也就越来越大；同时，农村的一线员工存在业务和技能水平不高的问题。随着社会经济的发展会产生如下问题：

①线路耗损在逐渐的增多，这会造成能源的极大浪费。

②如果长期在这种状态下运行，还容易引起火灾等安全事故。

③结合农村现用电状：我县处于山区，农村建设受地形限制，农村建设缺少统一规划，用户比较分散，无法实现集中供电。因而产生负荷分散的现状，造成供电半径较大，供电用户电压质量不高的情况普遍存在。

④一线职工存在学历不高、适应新设备和新技术的能力不强的普遍现象，操作复杂的设备员工难以掌握。

⑤大部分农村实用的电力设备都是多年前进行建设的，由于当时在技术水平和施工标准等方面都不够完善，又经过多年的使用与环境的侵蚀，部分线路都出现了老化的现象，造成了电能的浪费，严重影响了农村经济的发展，增加了用户和供电企业负担。

⑥社会的发展，农村电网现状已不满足安全、可靠、智能化的发展需求。

因此，为了不断的促进农村经济发展，减轻农民经济负担，提高用电质量，在农村建设具有较高的安全性、可靠性、通信较为完善和自动化程度较高的智能化电网势在必行。

2 解决问题的思路与方法

结合智能化电网建设，考虑到投资与效益的和谐统一、工程施工方便，同时又做到一线员工易学、易懂、易掌握供电设备，实现农村用户的安全用电、可靠用电，促进农村经济与社会的发展，建设智能化变台势在必行。

目前电力市场的不断发展，10kV箱式变在电网建设与改造中被广泛的应用，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。因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，降低线损等方面的优点，特别适用于农村和城网的电网改造与建设，也成为配电网建设的目标模式。

但箱式变也存在着只能就地安装、防盗手段单一、智能化不高的问题。考虑智能电网建设和现代电子、通讯及监控技术的发展以及对安全性、环保性的更高要求，对箱式变各种功能也提出了更新、更高的技术要求。因此，对老式箱变的功能进行升级成为当务之急，以实现箱变的安全、环保和智能监控等功能，设计满足智能电网发展的箱式变台势在必行。

智能箱式变台应满足以下要求：

①适应农村需求：落地或柱上安装能够灵活实现；安装方便，减少安装和停电时间；

②运行安全可靠：设备满足运行与安全的要求；

③智能化程度高：能监控变压器实时负荷、变压器运行工况等运行参数。

3 解决问题的实践过程

国家电网公司《农网建设与改造技术导则》中对中压配电设备有如下要求：

a） 配电变压器应按照“小容量、密布点、短半径”的原则建设与改造。变压器应布置在负荷中心，一般采用柱上安装方式，变压器底部距地面高度不应低于2.5m。城镇主要街道、建筑群及新农村电气化村也可采用箱式变电站或配电站。

b） 柱上配电变压器低压侧应装设低压配电装置，低压配电装置应具有防雷、过流保护、无功补偿、剩余电流动作保护、计量、测量等功能，壳体宜采用坚固防腐材质。

c） 配电变压器低压配电装置内宜预留安装智能配电终端的位置。有条件的可开展具有状态参数监测、无功补偿就地/远程控制投切、剩余电流保护监测管理、谐波监测、三相不平衡监测、电量抄录、远程通讯、变压器防盗等功能的智能配变台区建设。

3.1 结合常规箱式变的设计与导则中的要求，智能箱式变台做如下设计 智能变台箱体部分采用先进技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，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，箱体内安装自动通风及除湿系统，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在-40℃～+40℃的恶劣环境下正常运行。

智能箱式变台主要分为三部分：10kV变压器室、低压室、仪器仪表室。

①变压器室安装有变压器、低压引线、避雷器、绝缘支架、储油池、温湿度探头、加热和通风设备等；

②低压室安装有低压总进开关、低压母线、各分支开关（数量及容量可根据用户要求配置）、互感器、补偿电容器组等设备；

③仪器仪表室安装有计量仪表、变压器负荷监控装置、门禁管理系统、远动通讯装置、UPS电源、温湿度控制器等设备；

④箱变高压室柜门安装能防雨、防堵、防锈的暗锁和电磁锁。正常运行时变压器低压侧电源通过熔断器给电磁锁供电；低压室和仪器仪表室柜门安装即可远程遥控又可现场刷卡的电子门锁。

3.2 箱式变台性能分析

3.2.1 安装方便、减少停电时间 该产品为变压器、二次设备一体化设计，标准化生产，另外高压电缆可提前预制，实现了工厂式生产，缩短了建设单位的施工周期；安装前，用户根据提供的箱变尺寸制作安装基础（地面安装）或组装架构（柱上安装），停电时，只需将箱变就位、连接高压电缆即可送电，大大减少了停电时间和工作强度。

3.2.2 安全环保

①防盗性能好：柱上安装时，箱变底坐的工字钢用螺栓由下向上（由外向里）穿，并用双母紧固；同时箱变上部四角与杆上抱箍用拉条连接，螺栓采用防盗螺栓，变压器底脚与箱变底坐用∮12—∮16螺栓固定，变压器室内空间小，不易拆卸，且柜门小，若要拿出变压器，须将箱变顶拿下，而顶部固定螺栓又要从箱变内部拆卸，从结构设计上减少了变压器被盗的可能性。

②箱式变台采用全密封设计，变压器、低压进出线开关、二次设备等全部安装在箱变内，变压器采用高压电缆接入方式，无带电部分，安全可靠，杜绝了人、畜误触电的可能，完全能达到无触电事故。

③变压器移入箱体后，避免了杂物、树木接触变压器高、低压瓷瓶，降低了发生电气事故的机率，提高了供电可靠性。

④高压室设计有储油槽，若变压器一但发生渗、漏油情况，外泄油被收集到箱体的储油池内，避免了油对环境的污染。

⑤采用门禁管理系统后，低压室、仪表室的柜门受到了主站监视与控制，确保了运行维护人员的安全，防止了变压器窃电行为的发生。

⑥变压器室柜门的电磁锁由变压器供电，只要变压器带电运行，即使能打开暗锁，也无法打开电磁锁，避免了检修人员误入带点间隔的可能性，保证了作业人员的人身安全。

⑦门禁管理系统防止了无权限人员进入高低压配电间隔，保证了人员和设备安全。

⑧通过负荷监控装置和远动通讯装置，可以实时了解配变负荷（I、U、P、Q等）和变压器温度情况，避免过负荷或过温的异常情况出现，确保配变安全稳定运行。

⑨通过设定温湿度控制器上、下限，可根据实际温度、湿度实现箱变的风扇及加热系统自动运行与停止，以满足变压器对环境的运行要求。

3.2.3 自动化程度高 箱变按照智能化设计，负荷监控系统采用微机自动化装置，该装置具有遥测、遥信、遥控功能，通过远动通讯装置可实现对箱变的遥测（三相电流、三相电压、有功功率、无功功率）、遥信（低压侧进、出线需要有辅助出点）、遥控（低压侧进、出线需要有遥控功能）；门禁管理系统可及时记录各柜门开启、关闭状态与时间，并通过远动通讯装置实现数据上传；对于地面基础安装的方式，可加装水浸报警设备，实现水浸报警功能。

3.2.4 投资省、见效快，通讯设备组网方便 考虑到箱变分布点较多，组建单独的通讯网络投资大，建设周期长的现状，本套设备采用移动通讯网络，利用该网络的短信通讯功能实现各种数据的传输，即站端通过移动网络连接到服务器，再由服务器将数据传至主站端监控机；每台箱变终端的远动通讯装置各安装一张手机卡，实现与移动网络的通讯。利用移动网络的组网方式不需要网络建设的投资和日常的运行维护费用，只需每年投入固定的网络专线费和短信费，不必考虑组网费用和建设周期，同时还大大的减少了网络的运维费用和运维人员的工作强度，经济效益比较高。

3.2.5 配置方式灵活 箱式变台可根据用户要求配置变压器容量和出线开关的容量与数量；同时适合地面安装和架构安装，满足用户不同安装方式的需求。

4 思考与评价

智能箱式变台开发与应用，是农网改造和建设的一个主要环节，它以经济实用、自动化程度高等优点将被更广泛的推广使用，是实现配电网智能化建设的关键一环。同时，随着新技术、新设备的出现与应用，它的不足之处将在不断的发展与变革中改进完善，更好的服务于电力系统和广大用户。

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