李曉剛

【摘 要】箱式變電站又稱戶外成套變電站，也稱組合式變電站.因其具有組合靈活、便于運(yùn)輸、遷移、安裝方便、施工周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、無污染、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛重視.被廣泛應(yīng)用于城區(qū)、農(nóng)村10--1lOkV中小型變（配）電所、廠礦及流動(dòng)作業(yè)用變電所的建設(shè)與改造.因其易于深入負(fù)荷中心，減少供電半徑，提高末端電壓質(zhì)量，特別適用于農(nóng)村及工礦企業(yè)電網(wǎng)改造.被譽(yù)為21世紀(jì)變電所建設(shè)的目標(biāo)模式。

【關(guān)鍵詞】箱式變電站 組成 應(yīng)用

一、箱式變電站的類型

箱式變電站分為兩大流派： 歐式箱變和美式箱變，歐式箱變是將中壓開關(guān)設(shè)備，變壓器，低壓配電設(shè)備各自分隔并排列成“目”字型或“品”字型；美式箱變則以變壓器為主體，將負(fù)荷開關(guān)、后備保護(hù)熔斷器、分接開關(guān)和變壓器裝在變壓器油箱內(nèi)，插入式熔斷器、電纜和低壓配電部分圍繞變壓器油箱排列，構(gòu)成整體布置，歐式箱變的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)；中壓開關(guān)設(shè)備可以采用SF6環(huán)網(wǎng)柜、真空環(huán)網(wǎng)柜、壓氣式環(huán)網(wǎng)柜等，高壓側(cè)主接線方案靈活，變壓器可以采用S9M、S11M等油浸變壓器或SCB9、SG10等干式變壓器；低壓配電設(shè)備則完全可以根據(jù)用戶要求量身定做，可以選用各種類型的低壓配電設(shè)備如GGD～GCS，低壓側(cè)主接線可以包括進(jìn)線柜、任意路數(shù)的出線柜以及無功補(bǔ)償，缺點(diǎn)是體積偏大，而美式箱變的優(yōu)點(diǎn)是體積小，由于變壓器油箱即是美式箱變外殼的一部分，因此散熱條件好，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)局限性太大，往往無法滿足用戶各種各樣的需求，由于這兩大流派各有優(yōu)缺點(diǎn)，國內(nèi)箱變制造廠家在市場(chǎng)競(jìng)爭的壓力下，逐漸將這兩大流派的技術(shù)特點(diǎn)加以融合，開發(fā)出一些派生類型，但基本原理大同小異，因此下面以歐式箱變?yōu)槔M(jìn)行探討。

二、箱式變電站的構(gòu)成

2.1箱體

箱體的主要作用是一個(gè)容器，其中放入中壓開關(guān)設(shè)備、變壓器和低壓配電設(shè)備。它主要由底座、側(cè)板、隔板門和頂蓋等部分組成。箱體內(nèi)分為高壓室、變壓器室及低壓室。底座以上的圍板、隔板、門及頂蓋通過焊接或緊固件連接在一起。底座和頂蓋骨架一般由角鋼或槽鋼焊接而成。有些箱體外殼還覆以經(jīng)特殊防火處理的木板，使它更好地與現(xiàn)代建筑群相協(xié)調(diào)。在我國，箱體材料五花八門，有普通冷軋板、鋁板、熱鍍鋅鋼板、鋁合金板、夾層彩鋼板和非金屬板等。其中非金屬板性價(jià)比較高，因?yàn)檫@種材料機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱、防潮、阻燃、耐腐蝕、易成形、抗紫外線、裝飾性強(qiáng)、造價(jià)低、不需進(jìn)行表面油漆等處理～減少了環(huán)境污染。箱體的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因?yàn)樗钦麄€(gè)變電站的骨架。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)必須考慮周全，明確何處加通風(fēng)孔，何處加風(fēng)扇，加安裝梁，何處加固定支架等等。

2.2中壓開關(guān)設(shè)備

目前國內(nèi)使用較普通的有壓氣式環(huán)網(wǎng)柜和真空環(huán)網(wǎng)柜，如HXGN15、HXGN17等，高端用戶可選用SF6環(huán)網(wǎng)柜。SF6環(huán)網(wǎng)柜分兩種類型：一種是將高壓供電母線、開關(guān)等密封在一個(gè)壓力容器中。該容器內(nèi)充滿略大于大氣壓的SF6絕緣氣體，如ABB公司的safe環(huán)網(wǎng)柜；另一種是將高壓開關(guān)密封在頂上單元中，頂上單元內(nèi)充滿略大于大氣壓的SF6絕緣氣體，而高壓供電母線，接地刀，熔斷器等采用空氣絕緣。如ABB公司的uniswitch環(huán)網(wǎng)柜。對(duì)于終端變電站，采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器；對(duì)于環(huán)網(wǎng)供電的變電站，一般至少由三個(gè)間隔組成，即兩個(gè)環(huán)網(wǎng)進(jìn)出線間隔和一個(gè)變壓器回路間隔。當(dāng)然，若用戶提出要求，也可采用斷路器柜，但我們?nèi)越ㄗh采用環(huán)網(wǎng)柜，因?yàn)榄h(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，造價(jià)低，護(hù)特性好。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，必須及時(shí)切除故障區(qū)域，這時(shí)斷路器開斷時(shí)須經(jīng)歷保護(hù)動(dòng)作，斷路器動(dòng)作和燃弧熄變幾個(gè)階段，所需時(shí)間在40ms左右。而負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合，可在10ms內(nèi)切除故障。

2.3變壓器

箱式變電站中用的變壓器為降壓變壓器，一般將10kV電壓降至380V/220V，供用戶使用。變壓器的容量一般為50-1600kVA，最常用的容量為250-630kVA，由于價(jià)格因素，大多采用油浸變壓器。在防火要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，可采用干式變壓器。歐式箱變一般將變壓器放在封閉的箱體內(nèi)，為了解決散熱問題，常采用自然通風(fēng)和強(qiáng)迫通風(fēng)兩種。從整體運(yùn)行費(fèi)用和可靠性考慮，應(yīng)采用自然通風(fēng)。即利用整個(gè)箱變箱體上的通風(fēng)孔、管道、百頁窗等構(gòu)成空氣循環(huán)系統(tǒng)。強(qiáng)迫通風(fēng)一般采用帶自動(dòng)測(cè)溫控制的排風(fēng)扇。對(duì)于高級(jí)用戶，也可采用空調(diào)系統(tǒng)。由于箱式變電站用于戶外，為防止日照使變壓器室溫度上升，可采取雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋采用帶空氣墊的氣樓結(jié)構(gòu)，使用隔熱材料等技術(shù)措施。

2.4低壓配電設(shè)備

根據(jù)使用場(chǎng)合不同，一次主接線圖五花八門，典型方案由進(jìn)線柜，出線柜，計(jì)量柜和無功補(bǔ)償柜組成。進(jìn)線柜中裝有主開關(guān)，可采用MT、E、DW15、ME、3WL等型號(hào)，用于控制整個(gè)低壓系統(tǒng)的供電和保護(hù)；出線柜中裝有分路開關(guān)，可采用T、NSX、SM30、DZ20等型號(hào)，用于控制低壓出線端的供電和保護(hù)；計(jì)量柜主要用于對(duì)用戶消耗電能的計(jì)費(fèi)，內(nèi)裝計(jì)量電度表，由于涉及經(jīng)濟(jì)利益的計(jì)算，該柜須采取防竊電措施，如采用鉛封等。無功補(bǔ)償柜主要是對(duì)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，內(nèi)裝電容器和自動(dòng)投切裝置等，還可分為靜態(tài)機(jī)械補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)可控硅補(bǔ)償（共補(bǔ)和分補(bǔ)）。

三、箱式變電站在設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1接地

依據(jù)相關(guān)規(guī)定，在對(duì)箱式變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注意：在箱式變電站安裝過程中，需要安設(shè)一條能夠連接每個(gè)運(yùn)行設(shè)備的專用接地導(dǎo)體。而選用的接地導(dǎo)體其自身電流密度要符合一定標(biāo)準(zhǔn)，比如對(duì)于選用的銅導(dǎo)體，當(dāng)運(yùn)行中其額定短路時(shí)間為1s時(shí)其電流密度不能超過200A/mm2，但當(dāng)其額定短路時(shí)間為3s時(shí)，其電流密度不能超過125A/mm2，此外它的截面面積不能小于32mm2。

3.2輔助設(shè)備

設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于箱式變電站內(nèi)部的照明以及輔助電源等設(shè)備，應(yīng)依據(jù)GB/T14821.1或者是相應(yīng)的GB7251.1來進(jìn)行安裝和操作。

3.3操作通道

在對(duì)變電站內(nèi)部進(jìn)行操作時(shí)，一定要充分有效的考慮到其維修作業(yè)時(shí)所遇到的空間問題。一般情況之下，對(duì)通道寬度的最低要求應(yīng)控制在800mm。而且整個(gè)箱式變電門應(yīng)根據(jù)要求面朝出口方向，這樣就能夠在操作過程中做到不占用原有操作通道寬度。

3.4可靠安全措施

高壓配電裝置運(yùn)行以及使用過程中，一定要選擇合適、安全的組合結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，比如當(dāng)油浸入式的專用變壓器自身容量超過800KVA時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇能夠切斷式的電源設(shè)備來對(duì)變壓器進(jìn)行相互配合。此外在箱體沒的內(nèi)側(cè)位置處應(yīng)該標(biāo)示相應(yīng)控制線路圖，并將一些具體的操作步驟還有注意事項(xiàng)等標(biāo)注出來，方便以后設(shè)備的檢測(cè)和維修。

3.5箱體要求

箱式變電站在運(yùn)行過程中，一定要確保箱體內(nèi)部的防護(hù)設(shè)備能夠在任何條件之下正常運(yùn)行，像照明、散熱以及通風(fēng)等等。另外需要添設(shè)相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備來保證整個(gè)箱體在使用過程中其內(nèi)部環(huán)境的安全，像傳統(tǒng)的濕度測(cè)量表計(jì)以及凝露檢測(cè)裝置還有煙霧報(bào)警器等等。將運(yùn)行過程中所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)依次連接到變電站內(nèi)部的自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，從而讓作業(yè)人員能夠及時(shí)有效的了解和掌握箱體內(nèi)部的具體情況；在對(duì)箱頂進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮當(dāng)?shù)貧夂蛞约坝炅康拇笮?，完善和改進(jìn)其自然排水能力；另外由于箱式變電站其箱體大都放置在室外，所以在夏天氣溫較高時(shí)，需要承受高溫暴曬以及紫外線輻射等情況，所以箱體自身的隔熱性能就顯得尤為重要了，這也就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中，一定要做好其隔熱工作，并在增強(qiáng)保溫、防火性能的同時(shí)，確保其美觀性。

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