箱式變電站設計應用與注意事項淺析

陳華禮

摘 要：隨著現代工業的快速發展，尤其是工農業自動化生產程度的提升，人們對電的需求量不斷增加，用電需求呈現急劇增長的態勢，這對變電站設計應用的技術要求越來越高，以便為人們的生產生活提供穩定可靠的供電保障。但是在變電站設計和應用過程中也存在一些不足之處，如檢修空間小、箱體內出線間隔擴展裕度小等，這就需要注重這些問題，使其在不斷發展中得以改進和完善，進一步推動國家電網的建設及發展。文章就對箱式變電站設計應用的注意事項進行分析和探究。

關鍵詞：箱式變電站；設計應用；注意事項

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0103-02

我國箱式變電站的發展較晚，基本是在上世紀九十年代的電網改造中得到應用，具有維修簡單、便于安裝與運輸、體積小、無污染等優點，被廣泛應用在社會生產生活中，有利于保障供電的穩定性[1]。箱式變電站主要是統一裝配低壓配電裝置、高壓開關設備、變壓器等，結合運行規律和標準要求，構建安全有效的操作設備，從而減少供電半徑，提高供電效率和電壓質量。

1 箱式變電站的類型與優勢

箱式變電站屬于一種新式的變電站，是按照一定方案安裝低壓配電裝置、變壓器、高壓開關設計等的緊湊型配電設備，具有如下幾種形式：（1）一體型。該形式的變電站是以保護裝置、低壓控制、簡化高位基礎，在變壓器油箱中裝入變壓器主體與高、低壓配電裝置，使其形成一個整體，體積更小。（2）組合裝置型。該形式的高、低壓配電裝置是在箱內直接裝入保護電器設備和高、低壓控制，使其形成一個整體，而不使用現有的成套裝置，箱內也不需操作走廊，從而達到箱體積減小的目的[2]。（3）拼裝式。其是在金屬箱體中裝入變壓器和高、低壓成套裝置，并且裝置間留有操作走廊，該形式的箱式變體積較大，所以使用較少。

當然箱式變電站也具有獨特的優勢，具體表現為：第一，自動化程度高。一次設備采用可靠性高的設備，如旋轉隔離開關、干式互感器、高壓開關柜等，且導線不存在裸露導電部分；全站采用智能化和自動化操作，避免人為操作的失誤以及污染環境，與低碳環保的要求相符；二次側選用微機綜合自動化系統，實現遙調、遙控、遙信、遙測的功能。同時每單元的繼電保護功能較為完善，在獨立運行時能監控箱內的數據，如調節箱體內的溫度、濕度等，實現無人值班的目標。第二，安全可靠的性能。在科技日新月異的背景下，我國箱式變電站的設計水平有所提升，框架材料采用標準集裝箱材料，而箱體外殼部分采用鍍鋁鋅鋼板，全部材料都進行了防腐處理，制作工藝十分嚴格，以便變電站更好地適應各種環境[3]。例如：內封板采用鋁合金扣板，夾層使用的材料具有保溫防水性能，箱體內可結合實際需要除濕調溫，確保設備的運行免受外界干擾。

2 箱式變電站設計應用的注意事項

2.1 設計應用

隨著電網建設的步伐不斷加快，箱式變電站模式獲得了廣泛的應用，如新疆某地新建的一座35kV終端變電所，采用三相雙繞阻無勵磁調壓電力變電器，主變容量達2×3150kV·A，而電壓等級是35±2×2.5%/10.5kV。在實際運行過程中，主變高壓側配合使用快速熔斷器和35kV真空負荷隔離開關，對35kV真空斷路器加以取代，這樣可以在熔斷器一相熔斷，即便出現缺相運行的情況，也能實現聯動分閘的目的，進一步降低造價。同時10kV部分選用箱式變電站的布置方式，在具體操作過程中，10kV電纜出線6回，其中1回備用、1回屬于無功補償回路；同時10kV、35kV母線的接線形式都是采用單母線不分段，所變設置在35kV進線側，電壓等級是35±5%/0.4kV，容量是50kV·A。

2.2 注意事項

第一，10kV電纜出線要做到穿鋼管敷設。在變電站內10kV箱式配電站箱體設計過程中，箱體周圍多采用水泥路面，并在變電站圍墻外10m的位置設置10kV線路終端桿。如果直埋電纜，將其引至線路終端桿，往往不利于檢修維護，所以應該穿鋼管敷設10kV電纜出線，確保檢修維護工作的有序實施。如果10kV線路終端桿與變電站的距離較遠，則變電站圍墻段至箱體的10kV電纜出現要穿鋼管敷設，并將新型過電壓保護器裝設在電纜出線末端的線路終端桿上，避免過電壓。

第二，箱體與主變壓器之間滿足最小防火凈距。相關規定要求建筑物的耐火等級為二級時，其與變壓器之間的最小防火凈距要超過10m；其面對可燃介質電容器、變壓器等電氣設備的外墻時，門窗不得設在設備兩側各3m以及總高加3m的范圍內，如果不開孔洞，則設備與該墻之間的防火凈距不受限制，但若設置有房門，則設備與該墻之間的防火凈距不低于5m[4]。此外，對于配電裝置而言，其最低耐候等級為二級，箱式變電站箱體內部采用的是單元真空開關柜結構，各單位都選用特質的鋁型材料結構裝飾大門，并將雙層防護板設置在各間隔后部，即可打開的外門。值得注意的是，在設計過程中，箱體與主變之間的防火凈距最小為10m，從而保證變電站運行的可靠性及安全性。

第三，防雷與接地。通常箱式變電站戶外布置圍墻內的面積小于1500m2，這就需要解決兩個問題：（1）地網接地電阻值：由于變電站大多建在山上，不僅受面積的限制，而且土壤的電阻率相對較大，致使接地電阻超過4Ω。所以要向戶外適當延伸地網，對地網的敷設面積加以擴大，如果附近地區1km的范圍內存在水源，可使地網延伸到水源處，或者是利用打深井接地的方式，讓接地電阻值與規定標準相符。（2）獨立避雷針安裝位置：為考慮獨立避雷針和防火對設備的安全距離，難以在變電站內尋找到恰當的位置，這就需要優化平面布置，盡量在遠離綜合樓及設備處安裝獨立避雷針，并適當增加獨立避雷針的高度。

第四，環境控制。箱內應該裝有加熱器、雙溫空調、煙霧報警器、溫度控制器等設備，一旦環境參數超過規定限值，則相關設備自動啟動，確保箱內環境的適宜。但從箱式變電站的實際運行情況而言，溫濕度控制器的質量存在問題，有些濕溫度控制器失靈，加熱器與空調改為手動控制[5]。針對這些問題，應該選擇高質量的溫濕度控制器，在測控裝置中接入其信號節點，溫度過低或過高都能自動報警，即便空調無法自動啟動，也能及時通知人員進行手動啟動，使設備處于適宜的運行濕溫度，減少設備故障，延長設備使用壽命。

2.3 發展前景

首先，防火性能的提升。箱式變電站雖然采用全封閉無人值守的運行方式，但這并不能完全消除箱體內部的火災隱患，尤其是補償電容器和電纜，這就需要對箱內的滅火設備進行綜合考慮，提高其防火性能。其次，容量的擴大。箱式變電站具有較小的體積以及緊湊的設計原理，要想合理利用其有限的空間，解決出線間隔擴展裕度不足、維修拆卸不便等問題，必須要在設計過程中充分考慮箱體容量，適當擴大容量，確保其今后的改造升級問題。最后，智能箱變的發展。當前有些箱變通過控制設備、通信介質、接口器件、配置電源已經實現智能化，如利用智能控制儀控制、調節、測量遠程或本地的高低壓側，或是利用開放型、標準化的現場總線技術連接相關元器件，實現主站對電網與開關的遠程控制及測量。總之，智能箱變的發展能夠實時監測箱變的合分閘情況，借助低壓智能開關和微機保護對箱變故障情況進行監測，確保變電站的良性運行。

3 結束語

由于箱式變電站具有安全可靠的性能和較高的自動化程度，占用空間小、不影響環境美化且經濟實用，深受人們的歡迎，被廣泛應用到電網建設中。當然其在實際應用中也遇到一些問題，如檢修空間狹窄、出線間隔空間不足等，必須要進一步改進和完善。隨著科技的進步，箱式變電站會不斷優化，在城市化進程等方面發揮積極的作用，進一步推動電力行業的發展。

參考文獻：

[1]毛勝，周莉莉.淺談箱式變電站的設計與應用[J].中國高新技術企業，2012（29）：16-18.

[2]郭蕾.工程設計中箱式變電站設計選擇實例[J].電腦與電信，2016（05）：96-97+103.

[3]宋利強.箱式變電站在設計過程中的設計要點探析[J].科技創新與應用，2016（27）：214.

[4]蔡卓恩.10kV箱式變電站的設計及應用[J].甘肅科技縱橫，2013，42（01）：23-25.

[5]宋志永，徐靜喬.淺析35kV箱式變電站在農村電網中的應用[J].科學大眾（科學教育），2010（06）：150.endprint