10kv箱式变电站的设计及应用

10kv箱式变电站的设计及应用

摘要：随着城乡电网改造的不断深入，箱式变电站的运用也越来越广泛，如何

设计箱式变电站成为当前的一个重点研究课题。本文以10kv箱式变电站为基础，总结出10kv箱式变电站的一些设计思考，以期为相关人员提供参考。

关键词：10kv；箱式变电站；设计；优点

箱式变电站又称预装式变电站，是一种高压开关、变压器、低压开关组装在

一起的电力设备。随着当前经济的快速发展，经济社会对供电的要求更高，箱式

变电站的出现符合当前灵活、可靠的供电需求，已成为广泛运用的新型成套变配

电设备。当前箱式变电站在3-35kv配电系统中运用较多，本文主要对10kv箱变

进行阐述。

一、箱式变电站的优势

（一）建设快捷灵活

箱式变电站的主要设备及相关配件可在电气设备厂组装完成，经检测合格后

直接运送到安装现场，直接安装在已建好的混凝土基础上，使得建设过程较为快捷。箱式变电站在进行高低压线路设计时，其方案较多，可随意组合，组装过程

较为灵活。基于箱变占地小的特点，安装位置也非常灵活。

（二）节省土地资源

箱式变电站的土地成本比常规变电站明显减少，其能节省成片土地、充分利

用零星土地资源，减少土地费用，有效节省土地资源。在4000kVA单主变规模变

电站中，若建设一座常规35kv变电所，其占地面积需3000㎡，且其土建工程较大，而使用箱式变电站时，其主变箱+开关箱的占地面积约为100㎡，其总体占

地面积小于300㎡，大大缩小了占地面积，从而整体减少投资资金，增加经济效

益[2]。

（三）外形美观

箱式变电站框架采用集装箱材料及制作工艺，具有良好的防腐性，外壳大多

采取镀铝锌钢板。箱变外观较为美观，在建设时可根据周边环境状况，选择不同

的外壳颜色，提高变电站与外界环境的协调性，便于城市建设，使人居环境更和谐。

二、箱式变电站的设计要点

（一）欧变与美变的选用设计

美变主要构成部分包括高、低压配电间隔、散热器、注油式箱体等，其绕组、铁芯、负荷开关和熔断器均设置在储油箱中，箱体采用全密封结构，用高强度螺

栓和耐油橡胶垫进行密封处理，因此美变的体积较小。避雷器则采用油浸式氧化

锌避雷器，变压器油枕取消，油箱和散热器直接暴露于空气中。欧变则有高低压

配电装置、变压器三部分组成，体积较大。在实际应用过程中，若对环境封闭性

要求较高，如居民楼、医院等，宜选用欧式箱变，美式箱变的变压器暴露在空气中，相对噪音较高，防火性能不足，在防火要求严格的高层建筑中严格规定，禁

止使用带油电气设备，因此可首先考虑欧式箱变。此外，在外力碰撞和污染腐蚀

严重的场地也不宜选用美式箱变。但美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层

住宅和环境要求较为一般的建筑物，且体积小，便于安装，运行成本要比欧式箱

变低。

（二）环网箱变与终端箱变的选用设计

箱变以高压侧一次接线形式可分为终端型和环网型，终端型无需考虑另外接

线，只有进线没有出线，变压器处于线路末端；环网型既有进线也有出线，若干

变压器组成一个环，环上有多个点可与电网相连，若高压侧为多进一出或一进多

出均可视为环网型箱变。两种方式的接线图如图1所示。

图1 环网型与终端型接线图

环网型的好处在于，当线路中某一设备或线路发生故障时，可从另一端绕过

故障点保证其他设备的供电；而终端型一旦设备前端线路故障，在故障恢复前设

备将无法从电网得到电能。考虑到箱变造价，对配变在800KVA以下的箱变，或

高压侧保护配置要求不高时多采用换网型。

（三）箱体的结构设计

当前我国箱式变电站的箱壳主要有人造大理石、水泥预制板、铝合金材料、

普通钢板等种类[3]。箱变分为高压开关柜、低压配电开关及变压器三部分，且三

部分各成一室，可根据实际需求状况进行有机组合。高压开关所在的独立隔离室

为高压室，内置10KV真空断路器柜、10KV SF6断路器柜、负荷开关柜等；变压

器所在的隔离室称为变压器室，可配置各类型的变压器，顶部通常安装通风散热

设备，油浸式变压器底部设有渗油栅，并加装防护网；低压配电开关所在的隔离

室称为低压室，内置抽出式或固定式配电柜。箱变主要有两种箱式结构设计方案：第一种是采取“品”字型排列，正前方设置高低压室，后方设置变压器室，其主要

特点是接线较为方便，第二种是采用“目”字型进行排布，两侧设置高低压室，中

间设置变压器室，这种排布方式接线过程较为繁杂，但其布置紧凑，当变压器室

中含有多台电压器时，可采取这种排列方式。

（四）箱变的土建基础设计

箱变土建施工前需对材料设备进行检验，达到规范要求的标准。水泥基座施

工时需预留安装孔洞和预埋件，并对安装尺寸进行核对，基座需高于地面500mm，槽钢需保证无裂纹和严重锈蚀，调直后可与箱变焊接，精确找平，敷设完毕后刷

两边防锈漆进行保护。施工时尽量在干燥、晴天进行，严禁在下雨或大雾等湿度

大的天气条件下进行施工，以免箱变受潮，电缆接线时，防护层和屏蔽层需分别

接地，保证可靠，并进行绝缘处理，高压侧电缆防护层可直接接地，且电缆头上

的接地螺栓需保证紧固。箱变基础埋设的电缆穿管，两端打喇叭口形，电缆穿管

后用用油棉丝塞紧，保证防火性能。

（五）箱变的监控系统设计

变电站的监控系统是满足无人值守的关键。变电站的监控系统的工作实质是

采集变电站的环境温湿度、电能运行参数等各种信息，并对采集的信息进行综合

分析，根据分析结果做出相应的调节控制措施，从而促进变电站的安全、稳定运行。因此，在进行变电站监控系统设计时，需加强对各子系统功能的了解，并根

据系统功能完成设计。第一、监控系统首先需保证其监测功能，保证系统能定时

完成对电气设备及回路运行状况各数据的实时检测，并能将数据实时分析记录。

第二、监控系统需具备事故报警功能，能根据实际故障状况实施智能报警，实施

分级报警。第三、系统需具备遥控功能，在电网调控中心需具备开关操作功能，

以便实现无人值守。第四、系统需具备遥信和遥测功能，因此，在设计时，需在

变电站内设计通信接口，以便将站内的相关遥测量、遥信量、保护信号和故障信

息传送至电网调控中心，便于电网调控运行人员完成信号的处理，实时了解箱变

的运行状况[5]。若出现事故时，可及时进行针对性处理，减少损失和危害。第五、系统需保证电能的功率因素补偿功能，以便系统能通过优化无功功率补偿，

减少电力损耗，保证电压质量，提高经济效益。第六、系统需保证电能的谐波分