箱式變電站設計方案研究

導語：箱式變電站設計方案研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：城鄉電網建設中要求高壓直接接入用電負荷中心，形成變壓器降低的供電格局。供配電要求向用地節約化，智能化方向發展。隨著箱式變電站廣泛應用，傳統箱式變電站已經無法滿足智能電網建設的發展需求。本文針對箱式變電站技術特點、設計生產等環節進行闡述，設計箱式變電站布局，分析變電站外殼材料特點，對內部數據采集數據終端設備進行設計，從室內無線溫濕度監控器等方面進行設計。通過智能箱式變電站設計制造，驗證設計的合理性。

關鍵詞：箱式變電站；設計方案；優化

箱式變電站分為美式與歐式。組合式變電站將變壓器等元件放在變電器油箱內，用變壓器作為相間的絕緣介質，元器件體積得到縮小，箱式安裝有儀器儀表，如壓力釋放閥等監測裝置。歐式箱式變電站是將高壓開關設備與低壓配電裝置布置不同隔室內，通常箱式變電站高壓側額定電壓3.6kV-40.5kV，我國箱式變電站統稱為高低壓預裝式箱式變電站，隨著智能電網建設加快，傳統變配電產品不能滿足電網建設需求，智能化變電站成為市場青睞的產品。

1箱式變電站概述

箱式變電站因其具有組合靈活，便于遷移，施工周期短，占地面積小，免維護等優點廣泛受到重視。被廣泛應用于10-110kV中小型變電所的建設中。因其易于深入負荷中心，適用于農村電網改造。箱式變電站主要形式有拼裝式，組合裝置型與一體型。拼裝式是將高低壓成套裝置裝入金屬箱體，配電裝置間有操作走廊，因其體積較大現已少用。組合裝置型的高低壓配電裝置將高低壓控制設備直接接入箱內，總體設計按免維護考慮，可以減小箱式變的體積，是目前普遍采用的形式。一體型是美式箱變，是在簡化高低壓控制裝置基礎上，將高低壓配電裝置與變壓器裝入變壓器油箱，箱式變體積小，僅為同容量歐式箱變體積的1/3。箱式變電站的特點是技術先進安全，自動化程度高，工廠預制化，組合方式靈活。箱式變電站應用中應部分采用國內先進技術，框架采用集裝箱標準材料，具有良好的防腐性能。內封板采用鋁合金扣板，設備運行不受外界污染影響。箱體內一次設備采用單元真空開關柜，干式互感器等國內技術先進設備，產品為全絕緣結構，全站可實現無油化運行。全站智能化設計，采用綜合自動化裝置，每個單元具有獨立的運行功能，控制箱內溫濕度。設計箱式變電站僅需根據變電站實際要求作出主接線的設計，設備在工廠一次安裝合格，現場安裝僅需進行箱體定位，出現電纜連接，傳動試驗等工作，變電站安裝到投運僅需5天時間。箱式變電站結構緊湊，可以全部采用箱式，采用35kV設備室外安裝，10kV設備箱內安裝，適用于農網改造舊所改造，安裝10kV開關箱即可達到無人值守要求。美式變電站較同規模綜合自變電站減少投資45%，選用箱式變電站無房建工程量，符合國家節約土地資源政策。

2箱式變電站的發展

箱式變電站是60年代歐美國家推出的成套變電所變電設備，設備在工廠安裝檢驗完成，具有占空少，工期短等優點，受到電力企業的重視。目前美國電力公司研制的自動箱式變電站，具有監控與數據采集，負荷控制及波形測量等功能，具有結構緊湊等優點。智能箱式變電站在發達國家配電領域中占據重要地位。歐洲發達國家占配電設的70%，成為美國配電網自動化中的重要設備。90年代中期，中國開始應用簡易變電站，電力部制定相應的標準，90年代末期，農網改造工程后，箱式變電站被廣泛應用于10-110kV變電站，因易于深入負荷中心，適用于農村電網改造，可用于住宅等用地緊張地區中。隨著智能電網建設加快，未來箱式變電站發展為采用體化智能開關柜，將一次斷路器，電子式流動電壓互感器與電網質量管理設備等集為一體，向模塊化，操作方便，低成本等方向發展，實現自適應，支持動態在線整定，狀態檢修等。箱式變電站向智能化方向發展，應急移動式智能變電站誕生，變電站采用模塊化制作，具有結構緊湊，裝備完善等特點，隨著我國經濟高速發展，智能電網建設規劃要求用電設備安全可靠，對智能箱式變電站市場需求擴大。

3智能箱式變電站設計

3.1箱式變電站結構設計。箱式變電站結構分為品字型與目字型排列，其外殼材質分為金屬與非金屬，設計選用GRC玻璃纖維增加工非金屬外殼，具有耐腐蝕性強，使用年期長等優點。歐式箱式變電站結構分為變壓器室，高低壓室，主要由底座，隔板門等部分組成，底座與頂蓋骨架由角鋼焊接成。金屬材料外殼通常有普通鋼板等，金屬外殼采用槽鋼結構，殼體采用GG型雙面鋼板，鋼板中間填充隔熱材料，減少太陽輻射對變電站內溫度影響。很多高檔別墅區等在金屬外殼外部裝飾木板，使其與周圍環境高度協調，頂蓋通常為斜面設計，頂蓋下四周設計百葉型通風孔，達到散熱目的。廢金屬外殼采用新型復合材料，GRC復合材料是70年明的材料，用玻璃纖維為增強材料，采用噴射工藝加工制造。具有強度高，耐腐蝕等優點，新型復合材料制造非金屬外殼具有殼體兼顧，抗暴曬，隔熱性能好等優點。材料具有使用壽命長，經濟美觀等優點。在不同環境中通過不同形狀瓷磚品走出不同圖案。3.2箱式變電站智能終端設備設計。2010年電網公司提出建設智能電網規劃，總體發展目標是建設特高壓電網骨干網絡購進，具有信息化，互動化特征的國際領先智能電網。全面覆蓋傳統電力系統所有領域。箱式變電站智能化是未來發展目標，箱式變電站實現信息共享，設備信息可實現網絡化，未來將大力發展清潔能源，變電站智能化成為發展趨勢。智能箱式變電站總體功能主要由過程設備與終端設備組成，變壓器等監控模塊將采集數據通過局域網傳輸到通信管理機，按后臺制定規約將數據傳輸給管理站，管理站分析數據后作出響應判斷，變壓器非法打開時可通知管理人員，管理人員可第一時間處理變壓器故障。設計提供變壓器溫控器有三路溫度傳感器，溫控器帶有RS485通信結構，實現變壓器狀態的遠程在線監測，可通過短信報警功能通知管理人員變壓器故障，變壓器內部溫控器利用監測變壓器小室內溫濕度，變電站內溫度較高時，啟動風機散熱，濕度較大時啟動除濕裝置。箱式變電站產品安裝在戶外，高壓操作電源通常由電壓互感器提供，但因其輸出額定容量較小受限，設計采用安裝在箱式變電站外殼頂部的太陽能板發電。采用太陽能電源與PT電源自動切換供給操作電源。原理是逆變器將電池直流電逆變為交流電，白天太陽光強烈時多余電為蓄電池充電，太陽能控制逆變器控制光伏電池將太陽能轉化為電腦，蓄電池通過逆變器將直流電轉化為交流電。3.3配電監控系統設計。智能箱式變電站內部設計裝配電監控終端，終端設備采集數據通過網絡傳輸數據，管理站可通過監控管理平臺監控箱式變電站電流，變壓器運行情況，變電站內溫濕度等。開關量變化時可通過手機短路平臺通知管理員。配電監控系統可幫助用戶實時了解設備運行情況，有利于提高電設備異常后的反應速度，節約維護成本，系統由智能采集單元，交互機，遠程服務器等組成，系統客戶端支持多賬戶同時使用，用戶可通過手機短信手機數據采集器開關量報警情況。配電監控系統硬件由數據集中通訊器，管理站計算機組成。數據采集器采用STM32系列CPU芯片做中央處理器，ADM2483系列芯片做收發器，配合無線通信模塊傳輸數據，配電監控系統由硬件數據采集器與軟件平臺組成。監控系統由收發設備與軟件管理平臺組成，數據收發設備主要是數據傳輸模塊，由STM32系列CPU，LD03-10B05開關電源模塊等組成，外部AC220電源通過LD03電源模塊變換，外部輸入的RS-485信號通過無線通信模塊，通過移動網絡傳輸數據。

4箱式變電站設計中注意問題

箱式變電站在農網建設中廣泛應用，如某新建終端變電所采用三相雙繞組調壓力變壓器，35kV架空進線一回，采用35kV真空負荷隔離開關與快速熔斷器配合使用，降低造價，缺相運行時實現聯動分閘，1電纜出線6回，35kV母線采用單線部分段接線形式，電壓等級為35±5%/0.4kV。改進后箱式變電站結構簡單，方便使用，設備成本低。增加電風扇，利于散熱，在潮濕天氣對箱體內空氣加熱，器件工作狀態由單片機自動控制，依據溫濕度傳感器信息發出控制指令。增設工作狀態指示燈，使檢修人員快速了解變電站內部電氣回路工作狀態。《變電站設計規范》規定，二級耐火建筑物防火凈距離為10m，其面對變壓器等電氣設備外墻，在設備總高加3m的范圍內布設門窗時，墻與設備防火凈距離不受限制。墻與設備防火凈距離應大于5m。箱內一次系統采用單元真空開關，采用鋁型裝飾大門結構，間隔后設雙層防護板，建議主變與箱體最小防火凈距離采用10m。

5結語

箱式變電站具有運行操作靈活，分區設備更換維修方便，安裝快捷，噪音小，占地面積小等優點。實現電力生產運行全方位監控，造價較低，隨著城市配電網改造深入，將為用戶帶來更大的經濟價值。近年來箱式變電站是農網建設的主要方向，其經濟適用的優點被廣泛推廣應用，目前設計建設中存在檢修空間較小等問題，其不足問題在未來發展中有待完善。

參考文獻：

[1]吳艷麗.一種箱式變電站機器人自動化柔性焊接生產線及生產工藝的設計[J].科技風，2019（26）：24.

[2]李淵博.淺談歐式箱式變電站的設計與選型[J].科學技術創新，2019（03）：188-189.

[3]劉建南.試析35kV箱式變電站在農網改造與建設中的應用[J].技術與市場，2019，26（01）：176.

[4]董杰.箱式變電站高壓PT故障原因分析與對策[J].能源技術與管理，2018，43（04）：121-122，172.

[5]王七五.淺析箱式變電站的優勢及其生產設計中的要點[J].科學技術創新，2018（28）：162-163.

作者:王中杰 單位:國網山西省電力公司設備管理