箱式变电站特点和使用发展前景

   箱式变电站又称户外成套变电站，又称欧式箱变。组合式变压器简称组合变，又称美式箱变，两种均属于预装箱式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，前者属于分体式，后者属于整体式，我们通常叫的箱式变主要指的是户外箱式变电站（欧式箱变）。它是在工厂按用电线路和设备要求，集高压受电设备、配电变压器、低压配电柜三位一体的户内外型配电设备，由于它体积小，重量轻、组装灵活，适应性强、便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护、技术性能好、具有明显的技术和经济效益，受到世界各国电力相关部门的重视。进入20世纪90年代，电力部也相应制定了相关标准【(ZBK40001-《组合式变电所》)、(SD320-《箱式变电所技术条件》)、（《GB/T17467 

高压/低压预装式变电站》）等】。到90年代末期，特别是农网改造工程，城市低变落地启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村10～110kv中小型变(配)电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，箱变可以在市区，可装在人行道旁、绿化区、道路交叉口、生活小区、生产厂地、高层建筑等人群密集地，处因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于电网改造，被誉为21世纪变电站建设的目标模式"。 

  箱式变电站基本构成

  箱式站的总体结构是指箱式站的三个主要部分——高压开关设备、变压器及低压配电装置及其布置方式。从国内外看，箱式站的结构布置主要有两种形式：一指这三部分各为一室而组成“目”字型，而另外一种常用形式为“品”字型布置。

箱变中，高压开关设备所在的室一般称为高压室，变压器所在的室一般称为变压器室，低压配电装置所在的室称为低压室。

箱式站中，若是终端接线，使用负荷开关——熔断器组合电器：若为环网接线，则采用环网供电单元。环网供电单元一般配负荷开关，它由两个作为进出线的负荷开关柜和一个变压器回路柜(负荷开关＋熔断器)组成。由于我国在城网建设和改造中，推行环网供电，以减少供电的中断，预期环网供电单元将有大的发展。同时SF6开关的使用，大大提高了人身安全，同时安装容易，维修少，省地方，经济效益显著。环网供电单元由间隔组成，一般至少由三个间隔组成，即2个电缆进出间隔和1个变压器回路间隔。

　　城网一般用环缆，在用架空线的地方，可将架空线引至环网供电单元旁，再由电缆引进和引出。一般来说，母线和开关封闭在充SF6的壳体内，充气压力一般为02～05bar表压。由于壳体封闭，故不受外界环境的影响，提高了设备的可靠性，又由于用SF6绝缘，故可做到体积小，还由于充气压力低，密封等问题好解决。

SF6环网供电单元的壳体一般按第一类设备来设计，这就是说壳体由25～3mm厚的钢板或不锈钢焊成，在寿命期间一次密封。壳体焊成无密封处，可保证最大限度的气体密封性。

　　为了防止内部故障引起壳体爆炸，使用了独特的故障电弧器，即当出现内部故障时，因压力上升而使壳体鼓肚，这一变形经机械连杆而使接地刀闸立即闭合接地，即可消除故障电弧。

箱式变电站用的变压器为降压变压器，一般为10KV降至 400/230kv（35KV降至10KV）,容量为160~1600KVA。变压器为油浸式变压器、耐燃液变压器、树脂干式变压器。变压器的设置有两种：外露式和内置式，内置式为目前主要采用方式。

箱式变外壳材料可选用普通钢板、热镀锌钢板、玻璃纤维增强塑料板、水泥预制板、彩色钢板、玻璃纤维增强水泥预制板及铝合金板。普通钢板价廉；热镀锌板及铝合金板耐腐蚀性好，玻璃纤维板轻巧，而水泥预制板防潮、耐腐、阻燃。

为防止日照辐射可采取在变压器四周壁添加隔热材料，采用双层夹芯板结构，顶盖采用空气垫后隔热材料的气楼结构等。为保护箱变免受外界环境影响，可设置去湿机、调温装置、强迫排气装置等，对变压器室要监控温度和湿度，对高压室要防止凝露伤害绝缘性能，同时现在很多箱变安装有微处理器控制装置，可用危机控制温度和湿度，可以启动风机，还可以与调度自动化系统连接，实现“四遥”

  常用型号和适用范围

我们常规型号组成为ZBW(M)8-□-□/□,YBW(M) -□-□/□，Z 代表组合式（箱变），B代表变电站W代表户外，数字代表设计序号，后面一个框代表方案号，最后两位代表变压器容量/高压电压等级，Y代表预制，后面的同于前型号解释。

适用于海拔1000米以下（特殊需定制），空气湿度不大于90% 周围温度不高于+3~40摄氏度，不低与-35摄氏度，安装点无火灾和爆炸危险，不存在导电尘埃和有害于金属与绝缘的腐蚀性气体，安装场所无震动和颠簸，垂直倾斜度不大于5度，地震水平加速度0.4m/s²，垂直加速度为0.2 m/s²。

箱变结设计和制造要求

1、高压设备连锁符合防误要求，设计原则以强制性闭锁为主，提示性闭锁为辅。

2、箱体的通风和散热，箱体有封闭式和半封闭式结构，高、低压室为全封闭结构。变压器室内热损耗的散发是靠空气对流及箱体直接传导，630KVA及以上容量变电站可安装强制排风

3、燥声防护。箱体材料、结构连接方式、百叶窗设计大小和位置都应考虑较好的隔声性，减振性，相对影响性。

4、基础制作。箱式变电站的基础就结合进出电缆需要和安全及维护需要，其四壁砖砌，按结构布置底角尺寸留槽钢基础，变压器下部基础采用鹅卵石填充，并与高、低压设备室隔离。高低压设备部分箱底是封闭的，电缆是从带电缆护套的电缆孔穿入，低压侧内底部留有维修活动通道盖板。

5、温湿度自动控制及照明

6、外面处理和母线涂色按相关标准规定执行。

箱式变电站的结构特点

结构先进、安全可靠 

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，彩钢复合隔离板，水泥预制板等，框架采用型钢类组装或焊接，后做防腐蚀处理，能保证20年不锈蚀，机械强度高，重量轻，表面抗敲击和耐刮擦，并可防止有害物质和害虫的侵袭，抗紫外线辐射，抗曝晒性能好，内部装有难燃的特殊材料，壳体的热传导率相当于约 24cm厚的砖砌体的热传导率。可避免因外部温度而引起箱内温度升高。防潮、阻燃、抗腐蚀，能适应各种气候条件，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℃～+40℃的恶劣环境下正常运行。 

箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜(如：xgn15型)、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全封闭、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。 

自动化程度高： 

全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，可实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，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；根据需要还可实现图像远程监控。 

制造预制方便，投入周期短

设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，做出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，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，缩短了设计制造周期；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、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需8～15的时间，大大缩短了建设工期。 

方案众多，组装灵活，调整变动方便

箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个系统，这就使得组合方式灵活多变，方案众多，可以根据实际配点要求选择，组装灵活方便，占地小，适应性强，可在方案实施过程中调整，无需审批。结构选择面光，尺寸调整裕度大，美观。总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单位可根据实际情况自由组合组合和选择。

项目建设周期短，投资少、见效快： 

箱式变电站较同规模常规变电所，减少投资40%～50%。由于节约了大量的建筑成本，管理和维护成本，同时普通变电所的审批规划和建设周期上也要比箱式变长多，所以，经济和使用效益明显。

占地面积小，审批简单： 

同等规模的常规变电所是箱式变的2倍以上占地，同时审批和建设周期，都要简单很多，以4000kva单主变规模变电所为例，建设一座常规35kv变电所，大约需占地3000m2左右，而且需要进行大规模的土建工程；而选用箱式变电站，主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至100m2，包括35kv其他设备总占地面积最大为300m2，仅为同规模变电所占地面积的1/10，可充分利用街心、广场及工厂角隅即可安装投产，符合国家节约土地的。 

外形美观，易与环境协调： 

箱体外壳采用镀铝锌钢板、彩钢板，玻璃纤维增强板，水泥预制板等材料和制造技术，外形美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的材料、外壳形式和颜色，极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设，如：城市居民住宅小区、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，具有点缀和美化环境的作用。 

箱式变电站设计中应注意的问题 

　　1、 主变压器与箱体之间应满足最小防火净距 《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，则该墙与设备之间的防火净距可不受；如在上述范围内虽不开一般门窗，但设有防火门时，则该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、 10kV电缆出线应穿钢管敷设 为求美观，变电所内10kV箱式配电站箱体四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敷设。在电缆出线末端的线路终端杆上装设新型过电压保护器，以防止过电压。 

3、箱变的制造工艺方面要注意对锈蚀、防水方面的工艺的制定和制造的把关，同时充分考虑箱变本身的封闭和散热之间的协调关系，做到最合理的结合，同时要注意到一个容易忽视的压力释放通道和静电问题。

  箱式站在国外已普遍使用，在我国，箱式站的制造厂家越来越多，使用也越来越多。随着我国现代化建设的不断进步，城市农村的电力建设的日益成熟，未来的农村电网的深入改造，城市变压器的落地和环保要求，打造和谐美丽的生活和工作环境等方面，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到更加广泛的应用，在这方面必须熟悉国际标准在这方面的规定，特别是对内部故障电弧的试验方法和试验判据，借鉴国外在防御内部故障电弧上采取的种种措施，提高箱式站防御内部故障电弧的能力，使之最好不发生，一旦发生，也能将其影响减至最小。结合我国的实际，完善箱式站的多种功能随着箱变新形式，新材料，新技术和新工艺的发展，会有更多更实用，经济，美观的智能箱式变将会有更光大的市场前景和发展空间。