箱式变电站的结构

来源: | 发布时间:2017-03-09 16:32:07 |

1、箱体结构：
欧式变电站的箱体是由：底座、外壳、顶盖三部分构成。底座一般用槽钢、角钢、扁钢、钢板等，组焊或用螺栓连接固定成形；为满足通风、散热和进出线的需要、还应在相应的位置开出条形孔和大小适度的圆形孔。箱体外壳、顶盖槽钢、角钢、钢板、铝合金板、彩钢板、水泥板等进行折弯、组焊或用螺钉、铰链或相关的专用附件连接成形。
不管那种材料的箱变壳体，按标准要求必须具备：防晒、防雨、防尘、防锈，防小动物（如蛇）等进入的五防功能。欧式变电站的壳体为防止炎热夏季强烈的日光辐射，其顶部一般都设有导热系数较低的隔热材料作填料。常用的填料有：岩棉板、聚苯乙烯泡沫塑料等。
在统一设计的传统“组合式变电站”中，一般在壳体中也填充隔热填料，这种方法大多数设计者已不在采用，这是因为：隔热填料虽然能防止炎热夏季强烈的日光辐射，同时也阻碍了变压器运行时产生大量热量的散发，所以设计者们除保留在壳体上冲百叶窗孔的方法外，同时采用加大散热面积、加强空气对流的方法散热，同时还可减少制造成本。
欧式箱变的表面处里：欧式箱变表面处里的方法较多，中国北方大多采用传统的喷漆、烤漆、喷塑等方法进行处理；在中国南方经济发达地区，除采用上述方法外，还在水泥板结构的壳体外贴上彩色瓷砖，或贴贴面等方法进行表面处理，特别是置于住宅小区的箱变外观，与当地建筑物的风格更加协调、统一。
2、高压配电装置结构：
欧式箱变高压配电装置，从进线方式上分为：终端型、环网型两种；从进线方位上分可分为：从箱体顶部架空进线（传统箱变用此法较多）和利用高压电缆沟从地下进出线，这是现代设计较为普遍的采用方法。
以SF6气体为灭弧介质的SF6系列负荷开关较多，其成本高于FN-10系列高压负荷开关。这类开关结构、有带熔断器、不带熔断器、接地开关等，但一般都装有带电显示器；操作机构一般为手动，也有电动操作的。带熔断器的，当回路出现短路故障能自切断开关，保护电路及变压器、开关等设备。
还有以真空为灭弧介质的真空开关，这类开关可以单独使用、也可与熔断器配用，还可与SF6系列负荷开关串接使用，不过这样将使成本增大，如用户无特别要求不须这样使用。
高压计量：高压配电装置中，如用户有高压计量要求的，还须设置高压计量柜。
中国各地供电部门，对高压或低压计量问题没有统一的要求。西北地区供电规程规定：变压器容量大于160KVA时，必须采用高压计量；高压计量柜开关必须由供电部门控制。北京、天津等华北地区供电部门则认为：箱式变电站计量应以低压侧为好，这样，可以提高供电可靠性，减少高压计量带来的不稳定因素，对变压器本身的损耗，可折算成电费，由用户承担。
箱式变电站高压计量柜的结构一般由：CT、PT、及计量表计，遥控、遥测装置等构成。
3、变压器室结构：
欧式箱变都设有独立的变压器室，变压器室主要由：变压器，自动控温系统，照明及安全防护栏等构成。
变压器运行时，将在箱变中产生大量的热量向变压器室内散发，所以变压器室的散热、通风问题是欧式箱变设计中应重点考虑的问题；变压器运行时，源源不断的产生大量的热量，使变压器室的温度不断升高，特别是环境温度高时，温度升高更快，所以只靠自然通风散热往往不能保证变压器可靠、安全运行；欧式箱变设计中，除变压器容量较小的箱变采用自然通风外，一般都设计了测温保护，用强制排风措施加以解决。该系统主要由测量装置，测变压器室温、油温均可。然后通过手动和自动控制电路，对排风扇是否需要投入，按变压器可靠、安全运行温度的设定范围进行设置控制。
欧式箱变中，变压器既可选用油浸式变压器，也可采用干式变压器，但由于干式变压器价格较高，所以在用户没有特别要求的情况下，应首选油浸式变压器、以降低制造成本。变压器容量一般在100-1250KVA为宜，最大不应超过1600KVA。
4、低压室结构设计：欧式箱变的低压室按工矿企业或住宅小区的使用场合的不同，在设计结构上应有所不同。一般对于工矿企业使用的欧式箱变，应对动力供电、照明供电进行分开设计。在采用低压计量时，一般情况下，供电局要求对照明用电进行分开计度，这主要是因为照明用电的单位价格，普遍高于动力用电。在住宅小区使用的变电站在结构设计上，则不须考虑动力用电的问题。
欧变低压室的输出路数，在结构设计上根据变压器容量大小和用户使用需求的不同而不同。变压器容量小，用户需求输出路数较少的可少设；而变压器容量大，用户要求输入出路数多的，可考虑设计路数多一些，还可考虑按带走廊操作形式进行布局。中国的箱变最初是从欧式箱变发展而来的，其体积往往比较庞大。随着中国对外经济的开放，市场经济的大力发展，大约在90 年代，美式箱变在中国市场打入了美式箱变，并以其独有的特点在中国市场获得了迅速的发展。中国从南到北，从东到西，几乎到处都可以看到这种美式箱变的身影，而且大都是国内厂家仿造的产品，其质量可以说参差不齐。通过这些年的应用和实践，有必要对美式箱变结合中国国情进行认真分析，给予正确定位，以此来推动中国箱变的技术和市场发展。
美式箱变的主要特点：
过载能力强，允许过载2倍2个小时，过载1.6倍7个小时而不影响箱变寿命。
采用肘式插接头，可以十分方便高压进线电缆的连接，并可在紧急情况下作为负荷开关使用，即可带电拔插。
采用双熔断器保护，插入式熔断器（BAY—o—net）为双敏熔丝（温度、电流）保护箱变二次侧发生的短路故障。后备限流保护熔断器（ELSP）保护箱变内部发生的故障，用于保护高压侧。
变压器一般采用高燃点油（FR3）。
高压负荷开关保护用熔断器等全部元件都与变压器铁芯、绕组放在同一油箱内。
美式箱变外壳的防腐和防护：
美式箱变，其箱体采用防腐设计和特殊喷漆处理，可适用于各种恶劣环境，如多暴风雨和高污染地区。其箱体在喷漆前经过八道预处理工序，然后进行七道喷漆和烘烤工序才算完成，可见其对防腐的慎重态度。而目前国内生产的美式箱变壳体几乎没有进行特殊处理，基本上是采用酸洗后，静电喷涂处理，甚至有的企业连酸洗处理都不进行，更有甚者，在外表面上只进行喷漆处理，可想而知，其外壳的防腐能力如何。即便是静电喷涂处理，由于底表面进行处理时往往会出现一些死角，而静电喷涂在这些没有处理好的部位上很难喷涂上粉末，所以必然留下锈蚀的隐患。由于箱变要长年累月的在风吹、雨淋、日晒的户外环境中工作，如果表面处理不好，锈蚀将是十分严重的。这一问题是十分重要的，也是国内几十年来一直十分关注、重视、研究的课题，所以有许多厂家采用一些其它技术来解决这— 问题。关于防护问题，美式箱变的变压器油箱和散热片部分裸露在外边，其目的就是为了改善散热条件。但是，由于其直接暴露在阳光下，在阳光的热辐射下，会不会影响温升，还没有详细介绍。此外，裸露在外的部分很容易受到外力的碰撞、敲击而遭到损坏。如果一旦损坏，变压器油就会大量流失，后果不堪设想，所以一些国内厂家在散热片部位又包上一层钢板，以求得增加防护能力。
美式箱变的高压负荷开关：
美式箱变的负荷开关是放入到变压器油箱内。油浸式三相联动开关可分为二位置（终端式）、四位置（环网式）两种，由于此负荷开关是放在变压器油箱中，其关合位置只能根据外部操作面板的指示来判断，而且其操作要通过专用的绝缘操作杆来进行，所以其操作较比复杂。从这一点来看，其操作很不方便。此外，由于看不见负荷开关的开断触头（即明显断开点），所以在开断后，给人们一种不放心的感觉。此外，其负荷开关一旦发生故障，更换、维修都将是十分困难。负荷开关一般采用真空断路器。
关于美式箱变的维护
美式箱变安装使用后，基本上无须维护，但国内所生产的产品由于多种原因，箱变的维护工作却是不可缺少的。
由于外壳的表面处理技术问题，应加强检查其锈蚀情况；
美式箱变在油箱中填充的油一般为FR3绝缘油，其燃点可达312℃，并且具有优良的电热特性、绝缘强度高、润滑性好、熄弧能力强、无毒、可以进行生物分解，因此最大程度地减少了对环境和健康的危害。FR3绝缘油不象传统矿物油那样会形成沉淀物，而国内生产的美式箱变绝大部分填充的都是25#普通矿物油。此外，一般情况下美式箱变的油箱上部都充有惰性气体，以防止空气中的水份交换到油中去。而国产的美式箱变可能还没有企业进行此项工作，时间一长，油的性能就要降低，加之其密封性能达不到7个Psig的要求，所以必须定期换油。
美式箱变无油温保护，只有一个温度计来显示油温，当油温太高时，依靠插入式熔断器来进行保护，还有一个压力释放阀，用来释放油箱内太大的压力。因此，应该经常检查在此两种情况下熔断器是否正常运行，及外壳是否发生渗漏油现象。
由于美式箱变的油箱裸露在外部，因此应经常进行巡视，以防止在外力碰撞下受到损害而发生渗漏油。国产箱变同美式箱变相比增加了接地开关、避雷器，接地开关与主开关之间有机械联锁，这样可以保证在进行箱变维护时人身的绝对安全。国产箱变每相用一只熔断器代替了美式箱变的两支熔断器做保护，其最大特点是当萰s99001com金沙网站幌嗳鄱掀魅鄱现螅蓟岜Ｖじ汉煽靥⒍卸系缭矗抑挥懈蝗鄱掀骱螅骺夭趴珊险ⅲ庖坏闶敲朗较浔渌痪弑傅摹�
国产箱变一般采用各单元相互独立的结构，分别设有变压器室、高压开关室、低压开关室，通过导线连成一个完整的供电系统。
变压器室一般放在后部。为了方便用户维修、更换和增容的需要，变压器可以很容易的从箱体内拉出来或从上部吊出来。由于变压器放在外壳内，其有利的因素是可以防止阳光直接照射变压器而产生的温升，同时也可以有效地防止外力碰撞、冲击及发生触摸感电事故；其不利因素是对变压器的散热提出了较高的要求。高压开关室内安装有独立封闭的高压开关柜，柜内一般安装有产气式、压气式或真空式负荷开关—熔断器组合电器，其上安装的高压熔断器可以保证萰s99001com金沙网站幌嗳鄱掀魅鄱隙伎梢允蛊渲骺胤终ⅲ员苊馊毕嘣诵小４送饣棺坝薪拥乜兀溆胫骺叵嗷チ粗挥蟹挚骺睾螅趴珊仙辖拥乜兀仙辖拥乜睾螅骺夭荒芄睾希源死幢Ｖのな钡陌踩Ｔ诠衲诨棺坝懈哐贡芾灼鳎隹氐牟僮魇址奖悖恍胧褂米ㄓ门涮资直涂墒迪秩靠氐墓睾戏侄稀Ｍ被箍梢酝ü该鞔翱诠鄄斓街骺氐姆趾献刺�
低压开关柜：一般低压开关柜内都装有总开关和各配电分支开关、低压避霄器、电压和总电流、分支电流的仪表显示，同时，为了更好的保护变压器运行安全，往往采取对变压器上层油温进行监视的措施。当油温达到危险温度时，其可以自动停止低压侧工作（断开低压侧负荷），当然其动作值可以根据要求自行设定。
外壳及防护：国产箱变的各开关柜分别制成独立柜体，安装到外壳内，可以很方便的更换和维护，同时也提高了防护能力和安全性。其钢板外壳均采用特殊工艺进行防腐处理，使其防护能力可以达到20年以上。同时，上盖采用了双层结构以减少阳光的热辐射，其外观可以按照用户要求配上各种与使用环境相协调的颜色，以达到与自然环境相适应相点缀的效果。
其它方面：美式箱变和国产箱变均可以增加计量补偿等方面的功能，只不过是体积稍有增大而已。此外，国产箱变也可以采取肘式电缆头进行进线电缆插接。顺便指出，国产箱变的变压器一般均采用S9全密封低损耗变压器，而国外有的产品已经采用非晶合金做变压器铁芯，以求得降低损耗。在国内非晶合金变压器已经有小批量生产，换句话说，就是一次性投资较大，但其带来的经济效益还是相当可观的。
国产卧式箱变更准确的讲，应称为欧美一体化箱变，更为贴切。卧式箱变的外观形同欧式箱变，但体积却大大小于欧式箱变，略大于美式箱变。这是因为卧式箱变的变压器、负荷开关及低压出线方式基本与美式箱变相同、但它有独立的变压器室。由于高、低压出线均在侧壁，所以变压器室不需考虑防护栏等设施。因卧式箱变体积小、紧凑的结构特点，使一些设计者对其顶盖设计也大大简化（不加隔热层等），仅保留了自然通风散热冷却运方式。使置于箱变体内的变压器的散热水平大大降低。其散热成为值得探讨的问题。箱式变电站主要由多回路高压开关系统、铠装母线、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，主要有以下特点：
技术先进安全可靠
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，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℃～+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：xgn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，每个单元均具有独立运行功能，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。
工厂预制化
设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作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5～8天的时间，大大缩短了建设工期。
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，一方面，js99001com金沙网站可以全部采用箱式，也就是说，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，对于这种组合方式，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，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要。
投资省见效快
箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%～50%，以35kv单主变4000kva规模变电所计算，土建工程（包括征地费用）箱式变电站要比常规变电所节约100余万元；若从竣工投产角度分析，保守估计按每站提前4个月投运计算，若平均负荷2000kw，售电利润0.10元/kw.h，三个月可增加净利润60余万元；从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，变电站可实行状态检修，减少维护工作量，每年可节约运行维护费用10万元左右，整体经济效益十分可观。
占地面积小
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3000m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100m，包括35kv其他设备总占地面积最大为300m，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政策。
外形美观
箱体外壳采用镀铝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，从而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。
箱式变电站外壳采用钢板或者合金板，配有双层顶盖，隔热性好。外壳及骨架全部经过防腐处理，具有长期户外使用的条件。外形及色彩可与环境相互协调一致。安装方便，在箱式变电站的基础下面设有电缆室，而在低压室内设有人孔可进入电缆室进行工作。从体积上看，欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品体积较大。美式箱变由于采用一体化安装体积较小。
欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力，低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。从产品成本看，欧式箱变成本高。从产品降价空间看，美式箱变还存在较大降价空间，一方面美式箱变三相五柱铁心可改为三相三柱铁心，另一方面，美式箱变的高压部分可以改型后从变压器油箱内挪到油箱外，占用高压室空间。

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