王佩霞

摘要：箱式變電所具有供電質(zhì)量好、減少損耗、投資較少、施工時期短、占地面積小、自動化程度高、運行安全可靠、選址靈活等特點，被廣泛應(yīng)用于港口碼頭、居民樓房、城市廣場、建筑工地等地區(qū)。文章介紹了箱式變電所的結(jié)構(gòu)以及電氣主接線，通過分析箱式變電設(shè)備的選擇方法，探究了箱式變電所在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用與改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：箱式變電所；配電系統(tǒng)；供電質(zhì)量；電力系統(tǒng)；電氣主接線 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）30-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.014

1 箱式變電所

箱式變電所是一種把高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置按照合理的接線方案排成一體的工廠預(yù)測戶外、戶內(nèi)、緊湊式配電設(shè)備，它的另一種叫法是預(yù)裝式變電所，分為拼裝式、一體式和組合式三種布置形式。箱式變電所將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，采用全封閉式運行的模式，是新崛起的變電站，很適用于城鄉(xiāng)建設(shè)與改造，被廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)之中，如礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電站的配電系統(tǒng)中就使用了箱式變電所，如圖1所示：

2 箱式變電所在城區(qū)配電系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢

箱式變電所與土建變電站之間存在很大的不同之處，主要有如下兩個方面：（1）箱式變電所在被使用之前需要經(jīng)過規(guī)定的形式試驗考核；（2）箱式變電所是在制造廠完成設(shè)計、制造并安裝，并完成內(nèi)部電氣接線，這樣大大地減少了工作量，工作人員可以節(jié)約大量時間從事其他的工作，提高工作效率，然后經(jīng)過出廠試驗的驗證，保證了箱式變電所的質(zhì)量。

箱式變電所的優(yōu)勢還體現(xiàn)在它的配套系統(tǒng)完善，體積小，占地面積少，送電速度迅速，適應(yīng)環(huán)境的能力強，安裝工程簡單方便，降低對工作人員的要求，它可以長時間安全運行，耗費資金少，并且見效較快。在繁華市區(qū)安裝箱式變電所，它的占用面積沒有配電房的一半，甚至只有配電房的十分之一，工作人員可以減少勞動力的耗費。具體表現(xiàn)在以下五個方面：（1）對環(huán)境適應(yīng)能力強。既可以用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，又適用于終端供電和雙線供電方式，而且三種供電方式之間互換性很好，適用于電網(wǎng)的發(fā)展，對社會的發(fā)展也極其有利；（2）嚴(yán)格隔離箱體內(nèi)部各室間，它的內(nèi)部采用金屬鋼板分隔為高壓開關(guān)室、低壓開關(guān)室和變壓器室；（3）箱式變電所具有防潮、易成形、隔熱效果好、防凍、防裂、防燃等優(yōu)點，它的外部材料是由非金屬玻纖增強特種水泥制成，具有美觀的外形，并與附近的建筑形成一體；（4）高壓室的設(shè)計完善緊湊，可以防止操作失誤，性能安全，操作簡單，檢測方便；（5）供電迅速穩(wěn)定，常規(guī)變電站可以開始供電需要六個月以上的時間，而箱式變電所只需要預(yù)先做好基礎(chǔ)，安裝好就可以正常供電。

3 箱式變電所的缺點

3.1 存在火災(zāi)隱患

箱式變電所是密封性的自動運行，箱體存在火災(zāi)隱患，無人值守，監(jiān)測人員不能及時發(fā)現(xiàn)問題，如果發(fā)生火災(zāi)，通風(fēng)性差，不利于撲救火災(zāi)。

3.2 擴展程度小

因為箱式變電所的體積較小，出線間隔的擴展程度小，假如需要再增加出線間隔難度較大，需要增加箱體才可以做到。

3.3 檢修難度大

箱式變電所由于考慮到制作成本以及箱變體積，在設(shè)計箱變時縮小了箱式變電所的檢修空間，因此工作人員在進(jìn)行設(shè)備檢修或者事故搶修時，增加了檢修難度。

4 箱式變電所電氣設(shè)備的選擇

4.1 選擇合適的變壓器

在應(yīng)用箱式變電所的過程中，選擇合適的變壓器是最重要的一步，通常情況下箱式變電所應(yīng)用的變電器是降壓變壓器，可以把10kV降到220V或者370V。不過對變壓器的容量的要求并不嚴(yán)格，容量范圍在50～1600kVA即可。我國大部分城區(qū)配電系統(tǒng)對變壓器的容量范圍的要求在80～630kVA之間。變壓器的密封性要好，S11變壓器的密封性與其他變壓器相比，它的密封性比較好，工作人員會選擇這種變壓器，也可以選擇其他的變壓器，但要注意它的密封性，在運行的過程中噪音不能過大，質(zhì)量好不需要經(jīng)常進(jìn)行維修，總之，整體性價比要高。當(dāng)選擇兩臺進(jìn)行箱式配電時，即使一臺配變發(fā)生故障需要維修時，而另一臺配變?nèi)钥梢员ＷC對用戶正常供電。

在電力系統(tǒng)中提供電能的發(fā)電機是需要按要求設(shè)計額定電壓和額定電流的，電流和電壓在發(fā)電機長期運行過程中不可以超過規(guī)定值，否則會損壞發(fā)電機或者縮短其使用壽命。因為發(fā)電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的，即當(dāng)其接入負(fù)載為電阻時，理論上發(fā)電機得到完全的利用，因為P=U*I*cosΦ中的cosΦ=1，但是當(dāng)負(fù)載為干性或容性時，cosΦ<1，發(fā)電機就沒有得到充分利用。必須提高其功率因數(shù)，才能最大程度利用發(fā)電機的容量。電力系統(tǒng)中的輸電部分輸電線上的損耗：Pl=RI*I，負(fù)載吸收的平均功率：P.=V*I*cosΦ，因為I=P./V/cosΦ，所以Pl=R*P./V/cosΦ（V是負(fù)載端電壓的有效值）。從上式可以看出，在V和P都不變的情況下，提高功率因數(shù)cosΦ會降低輸電線上的功率損耗。

4.2 幾種配變經(jīng)濟分析比較

選擇美式箱變后，箱式變電所配變的技術(shù)特點對整個低壓電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、經(jīng)濟效益和供電可靠性都有舉足輕重的影響。S9系列變壓器和SH非晶態(tài)系列變壓器在S7系列變壓器被國家明令淘汰后是當(dāng)前國產(chǎn)最新的節(jié)能變壓器，S9變壓器與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6451-1995的規(guī)定值相比，總損耗下降了15%～25%，而國產(chǎn)SH非晶態(tài)合金變壓器的空載損耗與現(xiàn)行國家國標(biāo)GB/T 10228-1997規(guī)定數(shù)值相比降低了3/4，僅為S9同容量變壓器的20%。由于居民用電較少，所以輕載運行時間長，年空載損耗占變壓器總損耗比重較大，SH型非晶態(tài)合金變壓器與居民的用電特點相符合，節(jié)能效果顯著。

綜合上述分析，SH型非晶態(tài)合金變壓器比S9型變壓器節(jié)能效果更好，盡管SH型變壓器前期投資較大，但是因為節(jié)能效果好，所以可以在3～6年內(nèi)回收投資差額，在11～12年即可收回變壓器成本費，因此SH型非晶態(tài)合金變壓器為最優(yōu)選擇。

5 箱式變電所的生活應(yīng)用

5.1 箱式變電所的使用環(huán)境

箱式變電所的環(huán)境適應(yīng)能力強，它正常運行的環(huán)境滿足以下要求即可：海拔高度不超過1000m；空氣相對濕度不超過90%；戶外風(fēng)速不超過35/s；沒有火災(zāi)或化學(xué)腐蝕的現(xiàn)狀。

5.2 箱式變電所安裝地點的確定

為了不影響周邊建筑和街道的美觀，箱式變電所應(yīng)該安裝在樓房中間的地面上比較好，同時為了防止積雨水，箱式變電所需要高出地面0.3m左右。

6 供電系統(tǒng)運行需要注意的問題以及改造方案

6.1 供電系統(tǒng)運行需要注意的問題

國外已普遍使用箱式變電所，我國也在逐步使用它。我國的人口數(shù)量龐大，所以我國的箱變市場廣闊，但應(yīng)用箱式變電所需要解決好以下問題：在普通地區(qū)可以采用價格比較便宜的空氣絕緣箱式站，但是對于氣候條件和地理條件特殊的地方并且有特殊安全可靠的場所則要采用SF6絕緣開關(guān)設(shè)備。必須解決好環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)的封閉式電纜插接件問題，著重注意高壓室和低壓室的凝露問題，防止閃絡(luò)放電；要防止變壓器室因為發(fā)熱而影響變壓器出力；考慮在殼體上安裝故障電弧限制器、防爆膜盒、電力開關(guān)系統(tǒng)和電子智能保護系統(tǒng)，以便防止因內(nèi)部故障而引發(fā)殼體爆炸；對于SF6絕緣開關(guān)設(shè)備還要逐步加裝“氣體監(jiān)測裝置”。注意選擇使用整體性能好并且安全度高的元件，比如高壓開關(guān)、變壓器和低壓開關(guān)這些元件，必須選擇質(zhì)量和性能都好的產(chǎn)品，這樣的智能箱變可靠性才會提高。

6.2 供電系統(tǒng)運行改造方案

6.2.1 部分采用箱變的地區(qū)交通不太方便或者建設(shè)箱式變電所的空間較小，因此在設(shè)計箱變時不能忽視運輸條件。假如常規(guī)產(chǎn)品不符合運輸要求時，可以設(shè)計新箱變模式，比如可以采用拼裝式（組合式）箱變模式。

6.2.2 配裝煙霧報警系統(tǒng)，把報警信號上傳到調(diào)度所，實行二十四小時監(jiān)控，加強對低壓斷路器的智能化研究，使其實現(xiàn)觸頭溫度監(jiān)測、觸頭損壞自動報警和狀態(tài)檢修。

6.2.3 采用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過對箱式變電所的情況進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，實現(xiàn)對箱式變電所更加直觀的了解和監(jiān)控，可以及時檢修變電站的故障，減少損失。

6.2.4 把大的主設(shè)備元器件設(shè)計成抽出式，有利于設(shè)備的維修，依據(jù)國家的箱變設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，通道的寬度要大于800mm，對于低壓箱變或者小型箱變可以將它設(shè)計成箱外檢修箱內(nèi)操作的模式。

6.2.5 在設(shè)計箱式變電所時，應(yīng)該充分考慮用戶二期設(shè)備施工的方便性，在箱式變電所內(nèi)預(yù)留二期裝備位置。

6.2.6 可以采用“回水沿”和對接蓋板的相互重疊原理的結(jié)構(gòu)件的設(shè)計，在箱體頂部對接處和測立柱對接處分別采用不同的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行鎖接，在此部分需要進(jìn)行防銹處理，以此保證對接處的防水要求，同時可以在箱體頂部對接蓋板處和箱體對接立柱處采用“神馬”專用密封條進(jìn)行鑲邊、壓接后進(jìn)行鎖接。

7 結(jié)語

雖然箱式變電所行業(yè)在我國產(chǎn)生的時間較久，但是箱式變電所行業(yè)的發(fā)展仍然不樂觀，箱變的利用率很低，與發(fā)達(dá)國家的70%～91%相比相差甚遠(yuǎn)，箱變的應(yīng)用率不足配變的6%，對此我國箱變行業(yè)應(yīng)該注重技術(shù)的研究和創(chuàng)新，提高箱變的利用率，節(jié)約能源。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城鄉(xiāng)用地逐漸變得緊張，能源短缺，電的負(fù)荷密度越來越大，電網(wǎng)也由架空變?yōu)殡娎|，舊的配電變壓器已經(jīng)不能很好地滿足人們生活的需求，因此配電系統(tǒng)應(yīng)采用小型化和環(huán)保型箱變，既滿足了供電需求，又可以節(jié)約能源，美化環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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