箱式变电站及其在设计中的若干问题探讨

箱式变电站及其在设计中的若干问题探讨

发表时间：2017-09-18T16:16:05.863Z 来源：《防护工程》2017年第11期作者：潘新志

[导读] 箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。。

东莞市广安电器安装工程有限公司

摘要:箱式变电站是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定的接线方式组成一体的工厂预制型户内外紧凑式配电设备，它以结构紧凑、布置合理、成套性、供电可靠、造型美观等特点得到了越来越广泛的应用。介绍了箱变的特点、类型、常见问题及其措施等。

关键词：箱式变电站；开关设备；预装式箱变；措施

箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。箱式变电站又称户外成套变电站,也称组合式变电站,因其具有组合灵活、便于运输、迁移、安装方便、运行费用低、占地面积小、无污染等优点,受到广泛重视,被广泛应用于城区、农村10～110kV中小型变(配)电所、厂矿及流动作业用变电所的建设与改造,因其易于深入负荷中心,减少供电半径,提高末端电压质量,特别适用于农村及工矿企业电网改造,被誉为21世纪变电所建设的目标模式。

1箱式变电站的特点

1.1技术先进安全可靠

箱式变电站应用及设计中应注意的问题:箱体部分采用目前国内领先技术及工艺,外壳一般采用敷铝锌钢板,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,箱体内安装空调及除湿装置,设备运行不受自然气候环境及外界污染影响,可保证在-40℃～+40C的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备,产品无裸露带电部分,为全绝缘结构,完全能达到零触电事故,全站可实现无油化运行,安全性高,二次采用微机综合自动化系统,可实现无人值守

1.2设备安装工厂预制化

设计时,只要设计人员根据变电站的实际要求,设计好一次主接线图和箱外设备,就可以选择由厂家提供的箱式变电站规格和型号。所有设备在工厂一次安装、调试合格,真正实现变电站建设工厂化,缩短设计制造周期。现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其他需调试的工作。整个变电站从安装到投运大约只需5～8天的时间,大大缩短了建设工期。

1.3组合方式灵活

箱式变电站由于结构比较紧凑,每个箱均构成一个独立系统,这就使得组合方式灵活多变,可以全部采用箱式(35kV及10kV设备全部箱内安装,组成全箱式变电站),也可以仅用10kV开关箱,35kV设备室外安装,10kV设备及控保系统箱内安装,这种组合方式特别适用于农网改造中的旧站改造,即原有35kV设备不动,仅安装一个10kV开关箱即可达到无人值守的要求。总之,箱式变电站没有固定的组合模式,可以根据实际情况自由组合一些模式,以满足安全运行的需要。

1.4总体体积和占地面积小

随着城市建设的发展及土地资源的不断减少,加上国家越来约注重保护农田土地,适合建设变电站的地方也越来越少。从这点来说,箱式变电站无疑具有其突出的优越性,它将大部分常规户外设备集合封装在箱体内,是一个大型“集成芯片”,占地面积只到常规站的30％左右,起到了体积小、占地小,节省了土地资源的作用。

1.5运行维护工作量小

大部分一次设备采用了全封闭高压开关设备,干式互感器、真空断路器和旋转隔离开关等先进设备得到充分使用,整个变电站总体上大大减少了裸露带电部分,基本上是全封闭、全绝缘结构;二次设备为综合自动化系统,自动化程度高,全站智能化设计,实现“四遥”功能,对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警,满足无人值班的要求。

1.6外形美观,易与环境协调

箱体外壳采用镀锌钢板及集装箱制造技术,外形设计美观,在保证供电可靠性前提下,通过选择箱式变电站的外壳颜色,极易与周围环境协调一致。用于城市居民小区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集地区,它既可作为固定式变电所,也可作为移动式变电所,不仅不影响环境的协调美化,而且具有点缀和美化环境的作用。

2若干问题及相关措施

2.1散热问题

散热问题是现有箱式变电站存在的主要问题之一,与之相关的问题还有通风和防尘问题,这3个问题相互影响和制约。温升是太阳辐射热经箱体传入箱内及箱内变压器、补偿电容器等发热引起的。箱体内温升过高会影响高低压设备和元器件的正常运行,而要降低温度,就要加强通风进行散热,这又会引起安全防护和防尘的问题。因此,可以在箱体外壳镀上一层特殊的反光材料,将太阳光中的红外波段反射掉:或者在设计时,将当地的气候条件和箱变的散热问题考虑进去,适当增大变压器的容量裕度。

2.2防火问题

《35～110kV变电站设计规范》中规定,耐火等级为二级的建筑物与变压器(油浸)之间最小防火净距为10m。其面对变压器、可燃介质电容器等电器设备的外墙(符合防火墙要求),在设备总高加3m及两侧各3m的范围内不设门窗不开孔洞时,则该防火墙与设备之问的防火净距可不受限制;如在上述范围内虽不开一般门窗,但设有防火门时,则该防火墙与设备之间的防火净距应等于或大于5m。配电装置的最低耐火等级为二级,箱式配电站箱体内部一次系统采用单元真空开关柜结构,每个单元均采用特制铝型材装饰的大门结构,每个间隔后部均设有双层防护板,即可打开的外门,我们在设计工作中,主变与箱体之间最小防火净距建议采用10m,以确保变电所安全运行。

2.3扩容问题

箱式变电站由于受体积及制造成本所限,出线间隔的扩展裕度小,如想在原箱体中再增加1～2个出线间隔是比较困难的,必须再增加箱体

才能做到。

2.4 防雷和接地问题

箱变由于地处偏僻的郊外，特别是多雷地区，易被雷击。雷电具有雷电流幅值大、雷电流陡度大、雷电冲击时电压很高的特点。直击雷产生的强大电流、大量的热量和强大的冲击波直接破坏建筑物及箱变等物体。因此，防雷总的原则有如下三条:a.将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散(外部保护)。b.阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波(内部保护及过电压保护)。c.限制被保护设备上浪涌过压幅值(过电压保护)。接地方式应采用共地的接地方式：采用单点接地的原理用汇流排(带)把所有设备的工作接地、安全接地、防雷接地相互连接，组成一个封闭式的大接地网。该接地方式也是现今国际上推举的最佳接地方式。具体方法如下：首先，埋设好接地网，接地网是接地系统的基础，由接地环(网)、接地极(体)和引下线组成；然后，用 12 圆钢或30×4扁钢从箱变的两侧引入到基础和顶部，顶部和预埋钢板焊牢，并确保接地电阻满足要求。

2.5凝露和腐蚀问题

箱式变电站的外壳多数情况采用钢板结构、铝板结构或其他材料，由于气温急剧变化，使箱内外温度差发生剧变而引起箱式变电站内部发生凝露现象，破坏电器绝缘甚至导致变压器的闪络。为了防止凝露现象的发生，一种办法是在箱式变电站内部加装加热器和通风装置，并装有温度、湿度自动控制仪，以确保箱体内的高低压电气设备不会有影响运行的凝露产生，但这种办法的效果很大程度上取决于智能控制系统的运行状况，有时效果并不理想。能同时解决凝露和腐蚀问题的办法就是找到一些能克服凝露现象和具有防腐能力的材料作为箱体材料，这些材料一般应具有防潮、阻燃、抗腐蚀、耐水蒸气渗透、能在各种气候条件下不会因冷热交变而产生凝露等优点。目前国内一些企业已经开发研制出了这类型的材料，并在实际应用中取得了很好的效果。

2.6检修问题

为求美观,变电所内10kV箱式配电站箱体周围一般均设计为水泥路面,10kV线路终端杆一般在变电所围墙外10m处。如果将电缆直埋,引至线路终端杆,将给检修带来很大不便。因此10kV电缆出线应穿钢管或沿电缆沟敷设,以方便用户维护检修。如10kV线路终端杆距离变电所较远,则箱体至变电所围墙段的10kV电缆出线必须穿钢管沿电缆沟敷设。在电缆出线末端的线路终端杆上装设新型过电压电缆保护器,以防止过电压。箱式变电站自问世以来,发展极为迅速。现在国外已大量采用箱式变电站,在美国,箱式变电站已占9O%以上。作为一种新型的变电设备,箱式变电站将越来越显示出其强大的生命力,是今后电网的主流发展趋势之一。随着我国城市现代建设的飞速发展,城乡电网的不断更新改造,箱式变电站必将得到广泛的应用。

三、结束语

近年来, 箱式变电站是电网建设(改造)和今后变电站建设的主要方向 , 但还存在着一些不足 , 如箱体内出线间隔的扩展裕度小 ,检修空间较小等 ,然而它以经济实用的优点被更广泛地推广使用, 其不足之处将在不断的发展中改进完善。参考文献

[1]赵昌.箱式变电站应用及设计中应注意的问题.2015.02.

[2]张小凌.箱式变电站应s用中的优缺点分析.2001.06.

[3]李梅.建筑物防雷规范.2012.03.

[4]陈玲艳.1OKV箱式变电站的结构及应用.2008.06.