箱式變電站設(shè)計(jì)應(yīng)用與注意事項(xiàng)淺析

陳華禮

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，尤其是工農(nóng)業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)程度的提升，人們對(duì)電的需求量不斷增加，用電需求呈現(xiàn)急劇增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，這對(duì)變電站設(shè)計(jì)應(yīng)用的技術(shù)要求越來越高，以便為人們的生產(chǎn)生活提供穩(wěn)定可靠的供電保障。但是在變電站設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中也存在一些不足之處，如檢修空間小、箱體內(nèi)出線間隔擴(kuò)展裕度小等，這就需要注重這些問題，使其在不斷發(fā)展中得以改進(jìn)和完善，進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)的建設(shè)及發(fā)展。文章就對(duì)箱式變電站設(shè)計(jì)應(yīng)用的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析和探究。

關(guān)鍵詞：箱式變電站；設(shè)計(jì)應(yīng)用；注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0103-02

我國(guó)箱式變電站的發(fā)展較晚，基本是在上世紀(jì)九十年代的電網(wǎng)改造中得到應(yīng)用，具有維修簡(jiǎn)單、便于安裝與運(yùn)輸、體積小、無污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)生活中，有利于保障供電的穩(wěn)定性[1]。箱式變電站主要是統(tǒng)一裝配低壓配電裝置、高壓開關(guān)設(shè)備、變壓器等，結(jié)合運(yùn)行規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)要求，構(gòu)建安全有效的操作設(shè)備，從而減少供電半徑，提高供電效率和電壓質(zhì)量。

1 箱式變電站的類型與優(yōu)勢(shì)

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(guān)設(shè)計(jì)等的緊湊型配電設(shè)備，具有如下幾種形式：（1）一體型。該形式的變電站是以保護(hù)裝置、低壓控制、簡(jiǎn)化高位基礎(chǔ)，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(gè)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(nèi)直接裝入保護(hù)電器設(shè)備和高、低壓控制，使其形成一個(gè)整體，而不使用現(xiàn)有的成套裝置，箱內(nèi)也不需操作走廊，從而達(dá)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(dāng)然箱式變電站也具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為：第一，自動(dòng)化程度高。一次設(shè)備采用可靠性高的設(shè)備，如旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)、干式互感器、高壓開關(guān)柜等，且導(dǎo)線不存在裸露導(dǎo)電部分；全站采用智能化和自動(dòng)化操作，避免人為操作的失誤以及污染環(huán)境，與低碳環(huán)保的要求相符；二次側(cè)選用微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遙調(diào)、遙控、遙信、遙測(cè)的功能。同時(shí)每單元的繼電保護(hù)功能較為完善，在獨(dú)立運(yùn)行時(shí)能監(jiān)控箱內(nèi)的數(shù)據(jù)，如調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的溫度、濕度等，實(shí)現(xiàn)無人值班的目標(biāo)。第二，安全可靠的性能。在科技日新月異的背景下，我國(guó)箱式變電站的設(shè)計(jì)水平有所提升，框架材料采用標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行了防腐處理，制作工藝十分嚴(yán)格，以便變電站更好地適應(yīng)各種環(huán)境[3]。例如：內(nèi)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(nèi)可結(jié)合實(shí)際需要除濕調(diào)溫，確保設(shè)備的運(yùn)行免受外界干擾。

2 箱式變電站設(shè)計(jì)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

2.1 設(shè)計(jì)應(yīng)用

隨著電網(wǎng)建設(shè)的步伐不斷加快，箱式變電站模式獲得了廣泛的應(yīng)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(lì)磁調(diào)壓電力變電器，主變?nèi)萘窟_(dá)2×3150kV·A，而電壓等級(jí)是35±2×2.5%/10.5kV。在實(shí)際運(yùn)行過程中，主變高壓側(cè)配合使用快速熔斷器和35kV真空負(fù)荷隔離開關(guān)，對(duì)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(xiàn)缺相運(yùn)行的情況，也能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)分閘的目的，進(jìn)一步降低造價(jià)。同時(shí)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(bǔ)償回路；同時(shí)10kV、35kV母線的接線形式都是采用單母線不分段，所變?cè)O(shè)置在35kV進(jìn)線側(cè)，電壓等級(jí)是35±5%/0.4kV，容量是50kV·A。

2.2 注意事項(xiàng)

第一，10kV電纜出線要做到穿鋼管敷設(shè)。在變電站內(nèi)10kV箱式配電站箱體設(shè)計(jì)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(shè)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(hù)，所以應(yīng)該穿鋼管敷設(shè)10kV電纜出線，確保檢修維護(hù)工作的有序?qū)嵤?。如?0kV線路終端桿與變電站的距離較遠(yuǎn)，則變電站圍墻段至箱體的10kV電纜出現(xiàn)要穿鋼管敷設(shè)，并將新型過電壓保護(hù)器裝設(shè)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(guān)規(guī)定要求建筑物的耐火等級(jí)為二級(jí)時(shí)，其與變壓器之間的最小防火凈距要超過10m；其面對(duì)可燃介質(zhì)電容器、變壓器等電氣設(shè)備的外墻時(shí)，門窗不得設(shè)在設(shè)備兩側(cè)各3m以及總高加3m的范圍內(nèi)，如果不開孔洞，則設(shè)備與該墻之間的防火凈距不受限制，但若設(shè)置有房門，則設(shè)備與該墻之間的防火凈距不低于5m[4]。此外，對(duì)于配電裝置而言，其最低耐候等級(jí)為二級(jí)，箱式變電站箱體內(nèi)部采用的是單元真空開關(guān)柜結(jié)構(gòu)，各單位都選用特質(zhì)的鋁型材料結(jié)構(gòu)裝飾大門，并將雙層防護(hù)板設(shè)置在各間隔后部，即可打開的外門。值得注意的是，在設(shè)計(jì)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(yùn)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(nèi)的面積小于1500m2，這就需要解決兩個(gè)問題：（1）地網(wǎng)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(duì)較大，致使接地電阻超過4Ω。所以要向戶外適當(dāng)延伸地網(wǎng)，對(duì)地網(wǎng)的敷設(shè)面積加以擴(kuò)大，如果附近地區(qū)1km的范圍內(nèi)存在水源，可使地網(wǎng)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(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相符。（2）獨(dú)立避雷針安裝位置：為考慮獨(dú)立避雷針和防火對(duì)設(shè)備的安全距離，難以在變電站內(nèi)尋找到恰當(dāng)?shù)奈恢?，這就需要優(yōu)化平面布置，盡量在遠(yuǎn)離綜合樓及設(shè)備處安裝獨(dú)立避雷針，并適當(dāng)增加獨(dú)立避雷針的高度。

第四，環(huán)境控制。箱內(nèi)應(yīng)該裝有加熱器、雙溫空調(diào)、煙霧報(bào)警器、溫度控制器等設(shè)備，一旦環(huán)境參數(shù)超過規(guī)定限值，則相關(guān)設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，確保箱內(nèi)環(huán)境的適宜。但從箱式變電站的實(shí)際運(yùn)行情況而言，溫濕度控制器的質(zhì)量存在問題，有些濕溫度控制器失靈，加熱器與空調(diào)改為手動(dòng)控制[5]。針對(duì)這些問題，應(yīng)該選擇高質(zhì)量的溫濕度控制器，在測(cè)控裝置中接入其信號(hào)節(jié)點(diǎn)，溫度過低或過高都能自動(dòng)報(bào)警，即便空調(diào)無法自動(dòng)啟動(dòng)，也能及時(shí)通知人員進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)，使設(shè)備處于適宜的運(yùn)行濕溫度，減少設(shè)備故障，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2.3 發(fā)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(yùn)行方式，但這并不能完全消除箱體內(nèi)部的火災(zāi)隱患，尤其是補(bǔ)償電容器和電纜，這就需要對(duì)箱內(nèi)的滅火設(shè)備進(jìn)行綜合考慮，提高其防火性能。其次，容量的擴(kuò)大。箱式變電站具有較小的體積以及緊湊的設(shè)計(jì)原理，要想合理利用其有限的空間，解決出線間隔擴(kuò)展裕度不足、維修拆卸不便等問題，必須要在設(shè)計(jì)過程中充分考慮箱體容量，適當(dāng)擴(kuò)大容量，確保其今后的改造升級(jí)問題。最后，智能箱變的發(fā)展。當(dāng)前有些箱變通過控制設(shè)備、通信介質(zhì)、接口器件、配置電源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能化，如利用智能控制儀控制、調(diào)節(jié)、測(cè)量遠(yuǎn)程或本地的高低壓側(cè)，或是利用開放型、標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)連接相關(guān)元器件，實(shí)現(xiàn)主站對(duì)電網(wǎng)與開關(guān)的遠(yuǎn)程控制及測(cè)量。總之，智能箱變的發(fā)展能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)箱變的合分閘情況，借助低壓智能開關(guān)和微機(jī)保護(hù)對(duì)箱變故障情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保變電站的良性運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于箱式變電站具有安全可靠的性能和較高的自動(dòng)化程度，占用空間小、不影響環(huán)境美化且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，深受人們的歡迎，被廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè)中。當(dāng)然其在實(shí)際應(yīng)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(jìn)一步改進(jìn)和完善。隨著科技的進(jìn)步，箱式變電站會(huì)不斷優(yōu)化，在城市化進(jìn)程等方面發(fā)揮積極的作用，進(jìn)一步推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛勝，周莉莉.淺談箱式變電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012（29）：16-18.

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[3]宋利強(qiáng).箱式變電站在設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（27）：214.

[4]蔡卓恩.10kV箱式變電站的設(shè)計(jì)及應(yīng)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(nóng)村電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2010（06）：150.endprint