箱式變電站

箱式變電站是一種將中壓開關(guān)設(shè)備、變壓器、低壓配電設(shè)備按照一定接線方案組合成一體的成套配電設(shè)備。它與常規(guī)的土建變電站相比，具有占地面積小、現(xiàn)場安裝工作量少、安裝周期短、可以自由移動、減少線路損耗、投資少等優(yōu)點(diǎn)。因此，在國外得到了廣泛應(yīng)用，而目前在國內(nèi)，隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，箱式變電站得到更多用戶的認(rèn)可。
2  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S9、S10等油浸變壓器或SCB9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、PGL，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競爭的壓力下，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。盡管類型有所不同，但基本原理大同小異，因此下面以歐式箱變?yōu)槔�進(jìn)行探討。
3  技術(shù)要求
箱式變電站一般用于戶外，因此在結(jié)構(gòu)上必須采取一系列措施，要防止凝露，否則會引起閃絡(luò)放電；要防發(fā)熱，否則輕則引起設(shè)備功率下降，重則燒毀設(shè)備；要防腐蝕，因為外殼在戶外風(fēng)吹雨淋之下很容易受到腐蝕；要防水，否則雨水進(jìn)入箱式變電站后，會影響設(shè)備正常工作；要防**，主要是從人身安全方面考慮。由于箱式變電站經(jīng)常用在生活小區(qū)等場所，還要考慮它的外觀，增加美學(xué)特點(diǎn)，甚至還要進(jìn)行人性化設(shè)計，如不能太高，以免影響人們的視線，也不能太低，以免有人爬到變電站頂上，造成危險。
4  構(gòu)成
4.1  箱體
箱體的主要作用是一個容器，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。其中非金屬板性價比較高，因為這種材料機(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)、造價低、且不需進(jìn)行表面油漆等處理，減少了環(huán)境污染。箱體的設(shè)計至關(guān)重要，因為它是整個變電站的骨架。所以，我們在設(shè)計時必須考慮周全，明確何處加通風(fēng)孔，何處加風(fēng)扇，何處加安裝梁，何處加固定支架等等。
4.2  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。對于終端變電站，采用負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合電器；對于環(huán)網(wǎng)供電的變電站，一般至少由三個間隔組成，即兩個環(huán)網(wǎng)進(jìn)出線間隔和一個變壓器回路間隔。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，因為環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、造價低、保護(hù)特性好。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，必須及時切除故障區(qū)域，這時斷路器開斷時須經(jīng)歷保護(hù)動作、斷路器動作和燃弧熄變幾個階段，所需時間在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。
4.3  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，由于價格因素，大多采用油浸變壓器。在防火要求嚴(yán)格的場合，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)一般采用帶自動測溫控制的排風(fēng)扇。對于高級用戶，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。
4.4  低壓配電設(shè)備
根據(jù)使用場合不同，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M、F、DW15、ME、AH等型號，用于控制整個低壓系統(tǒng)的供電和保護(hù)；出線柜中裝有分路開關(guān)，可采用TG、NS、SM30、DZ20等型號，用于控制低壓出線端的供電和保護(hù)，計量柜主要用于對用戶消耗電能的計費(fèi)，內(nèi)裝計量電度表，由于涉及經(jīng)濟(jì)利益的計算，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)裝電容器和自動投切裝置等。