智能箱式变电站的研究

摘 要：近些年，随着工农业经济发展以及人们生活水平的不断提高，使得用电需求急剧增加。与此同时，对变电站的运行设计提出了更高的要求。本文就结合智能箱式变电站，在对一次系统以及二次系统进行分析的基础之上，对其进行详细的探究与讨论。

关键词：用电需求；工农业经济；智能箱式变电站；一次系统；二次系统

中图分类号：TM63 文献标识码：A

当前智能箱式变电站在运行过程中因其具备占地较小、布置简单以及设备逐渐实现无油化等特点，在现阶段的城网以及农网改造过程中被越来越多的推广和应用起来。文章就结合这些特点对其系统设计进行相应的分析和研究。

一、概论

箱式变电站在运行过程中是将变压器以及高压开关设备还有低压配电装置依据一定标准和方案进行有效安装和操作的紧凑型配电设备，也是在传统土建变电站后新出现的一种变电站。我国在上世纪70年代就已经开始对箱式变电站进行研究，并依据它拥有的不同特点将其划分成为美式箱变以及欧式箱变，也就是我们常说的预装式变电站以及组合式变电站。具体来说，美式变电站其自身体积相对较小，选择使用的也是一体化安装，通过将变压器以及高压开关还有熔断器等设备全部整合放置于与密封的油箱之内，所组成的一种一体式布置。组合式变电站则是指将其内部结构中的三个部分也就是高压开关柜以及变压器还有相应的低压配套装置存放于三个不同的隔室之内，形成“目字型“或者是”品字型“这两种布置形式。由于”目字型“接线时相对比较方便，因此应用的多一些，而”品字型“安排的比较紧凑，所以更适用于多台变压器并排使用的情况。就当前我国的使用情况来看，组合式变电站在我国的应用范围较广。

二、技术要点

1 箱体自身性能可靠安全

近些年随着科学技术的不断发展，我国现阶段箱式变电站的使用以及设计工艺已经完全达到国际化水准。其箱体外壳是使用新型镀铝锌钢板所塑造而成，而框架所选用的材料则是当前集装箱的标准材料，不仅制作工艺认真严格，而且还经过了相应的防腐处理，使得箱式变电站逐渐适用了各种环境。此外内封板选择使用铝合金扣板，其内部夹层采用的材料部但能够防火，还可以起到保温作用，这样箱体在使用过程中就可以依据实际需要来进行调温除湿作业。即使在零下四十度或者是零上四十度也可以确保设备不会受外界环境的影响而损坏。

2 自动化程度相对较高

箱式变电站在运行过程中大都选择使用可靠性能较高的设备，例如全封闭型的高压开关柜以及干式互感器还有旋转式隔离开关等等，通过确保导线在使用过程中无导电部分，而保证实现零触电事故。另外变电站在运行中因其无油化运行，大大的降低了其对周围环境的污染，顺应了当前低碳环保的相应要求。而在运行过程中，在其二侧选择使用微机自动化系统，不但能够实现遥控、遥调还有遥信与遥测功能，同时还能在一个相对独立的运行环境之下对箱内原有数据进行相应控制和监测，像对箱内温度以及湿度进行实时调节，从而满足无人值班的要求。

3 工厂预制化

箱式变电站在运行过程中相对比较灵活，只需要依据相应要求来对主线图以及箱外设备进行具体设计，就能够据此来挑选出合适的设备规格和型号。另外变电站所需的全部设备都需要工厂内部进行相应调试和安装。而箱式变电站在设计过程中，缩短了其设计制造周期，在其施工现场也是只对箱体定位以及箱体之间的电缆联络还有相应的保护整定值校验进行操作，进而使变电站从开始安装到最后投运往往只花费6—8天时间即可，大大提高了效率。

4 设计方式相对比较灵活

由于整个箱式变电站其内部结构相对比较紧凑，而且体积相对较小，在安装时不但能够选择多种方案进行相应的安装作业，同时还能在此基础之上选择一种最优方案进行。比如在安装过程中选择使用组合式变电站，这样在安装作业过程中就能够形成一个较为独立的系统。

5 占地小、效益高

设计中由于箱式变电站其整体构造相对比较紧凑，所以占地面积相对较小；再加上其外形较为美观，即使在居民住宅或者车站和其他一些公共场所也不会对市容造成影响，相反还能起到美观作用，更为重要的是箱式变电站其总体投资相对较小，而且收益较大，因此应用比较广泛。

三、箱式变电站在设计过程中的设计要点

1 接地

依据相关规定，在对箱式变电站进行设计时，还应注意：在箱式变电站安装过程中，需要安设一条能够连接每个运行设备的专用接地导体。而选用的接地导体其自身电流密度要符合一定标准，比如对于选用的铜导体，当运行中其额定短路时间为1s时其电流密度不能超过200A/mm2，但当其额定短路时间为3s时，其电流密度不能超过125A/mm2，此外它的截面面积不能小于32mm2。

2 辅助设备

设计过程中，对于箱式变电站内部的照明以及辅助电源等设备，应依据GB/T14821.1或者是相应的GB7251.1来进行安装和操作。

3 操作通道

在对变电站内部进行操作时，一定要充分有效的考虑到其维修作业时所遇到的空间问题。一般情况之下，对通道宽度的最低要求应控制在800mm。而且整个箱式变电门应根据要求面朝出口方向，这样就能够在操作过程中做到不占用原有操作通道宽度。

4 可靠安全措施

高压配电装置运行以及使用过程中，一定要选择合适、安全的组合结构对其进行保护，比如当油浸入式的专用变压器自身容量超过800KVA时，应当选择能够切断式的电源设备来对变压器进行相互配合。此外在箱体没的内侧位置处应该标示相应控制线路图，并将一些具体的操作步骤还有注意事项等标注出来，方便以后设备的检测和维修。

5 箱体要求

箱式变电站在运行过程中，一定要确保箱体内部的防护设备能够在任何条件之下正常运行，像照明、散热以及通风等等。另外需要添设相应的检测设备来保证整个箱体在使用过程中其内部环境的安全，像传统的湿度测量表计以及凝露检测装置还有烟雾报警器等等。将运行过程中所检测到的数据依次连接到变电站内部的自动化系统当中，从而让作业人员能够及时有效的了解和掌握箱体内部的具体情况；在对箱顶进行设计时需要重点考虑当地气候以及雨量的大小，完善和改进其自然排水能力；另外由于箱式变电站其箱体大都放置在室外，所以在夏天气温较高时，需要承受高温暴晒以及紫外线辐射等情况，所以箱体自身的隔热性能就显得尤为重要了，这也就要求我们在设计过程中，一定要做好其隔热工作，并在增强保温、防火性能的同时，确保其美观性。

四、箱式变电站的应用及前景

1 箱式变电站的应用

在实际应用过程中，箱式变电站通过变电所然后利用电缆将其连接到10KV的开闭所，接着再通过开闭所来对其进行有效分配，最后利用网柜以及分接箱等来进行重新联接以及再分配。如果在建筑物相对较少的环境之下，也可以使用电缆分支箱外加网式箱等方式来实现，当然也可以依据外界环境的具体情况来将其直接性的连接到相应环网箱之上；而在建筑网相对较多的条件之下，则会选择使用环网柜外加环网式的方式来实现。

2 箱式变电站的实际发展前景

提高其防火性能。当前我们常用的箱式变电站大都是以全封闭的方式运行，因此在运行过程中比较容易出现一些火灾隐患，像电缆以及补偿电容器在使用以及运行过程中就比较容易引发火灾。所以在设计过程以及使用过程中，应适当考虑增加一些专用灭火设备。

扩大容量。应该说，箱式变电站在设计以及应用过程中，非常显著的一个特点就是设计紧凑、体积较小、占地面积少，但随着人们对用电量的急剧增加，如何在设计过程中合理的利用其空间就变得非常重要了。比如在运行过程中，出现间隔自身的扩展裕度不够；10kV箱变开关柜内部所使用的固定螺栓数量较多，因此在实际的维修以及拆卸过程中不方便。很容易在多次检测以及维修作业之后出现螺栓脱扣情况，有时甚至还会出现把开关柜后箱板误卸的情况。所以在设计过程中，设计人员应该重点考虑下扩大箱体内部容量、合理布置等问题。

五、设计过程中应当注意的几个问题

1 应该说，箱式变电站在设计以及应用过程中很容易因其无功装置而引发箱体爆炸、线路运行老化等问题，同时也有较大的失火隐患，因此在设计过程中，应特别注意一些防火、线路老化等问题。像箱体门同主变之间一定要维持在一个安全的距离之内，最好控制在5m范围内；而使用的电气产品则最好使用干式结构，而使用的材料也最好选择阻燃性材料，争取在实际应用过程中，将这种火灾危险性降到最低。

2 为了在使用过程中方便进行防雷保护以及避雷线的安装和使用，需要确保线路终端塔同相应门型架之间不带角度。在以往的箱式变电站的设计过程中，很容易忽略这个问题，因此致使常常出现线路终端杆塔同实际母线门框架之间存有一定角度而致使无法进行有效的避雷线安装，从而不得不对其进行重新设计。

结语

由于箱式变电站其身所具备的特点，使其越来越多的应用到我国的电网改造以及使用过程中，因此这就需要我们采取相应的措施和手段在确保其使用性能的同时，提高其整体设计水平。

参考文献

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