浅析箱式变电站的设计与应用

同晓娟　汪鑫

【摘要】箱式变电站又称户外成套变电站，源于20 世纪 60 年代的欧美。本文通过对它的小体积、小污染等优点进行解读，对比我国的箱式变电站现状，总结出我国当前箱式变电站的应用特点及设计要点。通过本文的研究，希望为箱式变电站的设计与应用提供参考意见。

【关键词】箱式变电站，设计，应用，发展，优化

1特点分析

市场经济的发展， 带来我国高压受电低压配电的供电格局，提出了供电用配变的发展方向为：节能节地、小型紧凑、无人值守。箱变由于集高低压开关柜、变压器设备于一体， 同时在制造厂内装配完成，具有经济、科学、安全等特点，成为我国城市电网中最为广泛应用的产品之一。它具有如下特点：

1.1 工艺严格，运行可靠

箱变的性能良好，运行可靠性高。我国箱式变电站的设计工艺达到国际水平，箱体外壳使用镀铝锌钢板，框架为标准集装箱材料，内封板为铝合金扣板，夹层材料兼具保温与防火的特性，其控温、防尘、防潮、防腐等一系列措施，使箱变能够适应各种外界环境，内部设备良好运行，不受外界环境影响，

1.2高回报与低占地

紧凑的构造使得箱变可以用较少的投资、较低的占地，达到较高的收益。箱变的设备均布置在一个全封闭、可移动的具有防潮、防尘、防火、防盗、隔热等性能的钢结构箱体内，不需要另建房间。加之10kV的设备无需构架，出厂后无需调试，这些特点表明箱变的土建工程量、冗余工作量都已得到极大简化，占地面积得到最大程度的缩小。

1.3 预制化缩短工期

箱变的选择比较灵活，可以根据一次主接线图和箱外设备的方案挑选厂家与设备。箱变内部的所有设备在工厂内都已调试合格，现场安装时，只需进行箱体定位、箱内外设备一二次的连接、保护整定值的校验及其他数据的调试工作。预制化缩短了施工周期，将完成变电站安装的效率极度提高。

1.4自动化程度高，污染程度低

现在许多变电站已向无人值守方向发展，许多设计只要配置一台后台监控机及相应监控软件，即可变成无人值守变电所。同时这些全智能的设计可以实现“四遥”，确保零触电事故的发生，同时减少对环境的污染。

1.5 灵活组合便于优化

箱式变电站结构紧凑、体积较小，每个箱均为一个独立单元，使得组合方式灵活多样。在设计上就可以选择最优的方案进行各具特色的组合，使得组合方式安全有效，同时贴近负荷中心，缩短供电半径，提高供电质量。

1.6 外形美观易于协调

箱变箱体的外壳为镀铝锌钢板，采用集装箱制造技术，整体外形美观大方。加之可以根据周边环境，选择不同的箱体颜色，使变电站外形美观同时易于与周边协调。

2应用特点及不足

箱变站经过多年的应用，其技术已日趋成熟，它的供电是从变电所出线接到10kV开闭所，从开闭所利用环网柜、分接箱等进行联接和再分配。建筑较少时，常用电缆分支箱加环网式箱变来实现；建筑物密集时，常用环网柜加环网式箱变来实现。箱变的不足之处细分为以下方面：

2.1防火性能有待提高

箱式变电站一般为全密封无人值守运行， 虽然全部设备无油化且有控温设备的预警，但是箱体内仍然存在火灾隐患， 一旦发生火灾，就会带来严重后果，应考虑对箱变增大投入，进行相应的自动灭火系统设计。

2.2空间小降低检修效率

箱变的极其有限的检修空间虽然节约了很大成本，但过分有限的体积使得检修空间较小， 不利于设备检修。

2.3 增加出线较为困难

箱变出线间隔的扩展裕度很小，增加出线间隔非常困难，必须再增加箱体。所以要求我们在设计前期认真考虑箱变的容量问题。

3优化设计要点

3.1优化设计原则

我国箱变行业引自国外，其技术逐渐发展成熟，应用率逐渐升高。箱变由于采用普通油和难燃油作为绝缘介质， 使之即可用于户外，又可用于户内， 适用于住宅小区、工矿企业及各种公共场所。箱变已经成为最具有市场潜力之一的供电设施， 有着非常好的发展前景。对箱变的优化设计原则总结为综合发展合理优化。

3.2 变压器的设计改进

设计对产品质量起到决定性作用，设计的缺陷在过程控制中难以弥补。设计中主要对于设备的各种性能详细推敲，着力提升设备自身性能。变压器的设计改进可以通过以下措施进行实现：

（1）自动灭火系统设计

箱体内如电缆和补偿电容器等设备容易引发爆炸与火灾，进行相应的自动灭火系统设计，提高箱变的防火性能对箱变的安全使用是至关重要的。

（2）设備的无油化设计

选取无油化的设备有利于设备的防火，避免出现安全隐患。

（3） 考虑自动排水功能

箱变对环境的适应性很强，但不能经受长时间雨水浸泡。对箱变应考虑其自动排水功能的设计，以充分保护内部设备的运行环境。

（4）考虑容量，周密设计

提前考虑增容有关的设计以确定合理的容量范围，对工程的经济性影响巨大。因为紧凑的设计理念决定了箱变体积狭小，再次出线困难，需要对有限的空间合理利用。针对人们越来越多的功能需求，对于箱变的再出线、维修拆卸、升级改造中易产生的问题应提前评估，从设计前期进行解决。

（5）材料、结构、力学性能的优化

减少垫块在轴向所占的比例，提高导线、绕组的抗弯强度。研究变压器在短路时产生的动态机械力， 使目前计算轴向力和轴向应力的方法更适合短路时力的分布与大小的实际情况。

3.3 变压器的工艺改进

为使垫块的收缩率降到最低，应首先对所有绝缘垫块进行预密化。绕组绕制采用有效的拉紧导线装置， 使线饼紧密。对绕组的出头位置、换位处、有匝间垫条处要用热缩性材料牢固绑扎， 以防止在机械力的作用下线饼松动。绕组卷制完工后， 需要采用恒压干燥工艺，使绕组高度尺寸保持稳定。注意所有固体绝缘材料都须倒角处理。

3.4 箱变结构改进

美式箱变充分发挥了油浸自冷式变压器的优点，其外壳可在大气中直接散热，国产箱变由于无法直接散热，对于箱变结构的改进重点如下：

将变压器全部改为横出线，简化结构模式，利于使用、管理与维护。高压连线为全绝缘电缆结构， 杜绝任何爬电放电的通路， 不怕凝露、污秽。低压侧不用 GGD、PGL 等成套柜装入箱变， 而用电器元件组装， 但遵循成套柜标准的各项要求。

箱体表面应作隔热处理，避免光照过强造成箱内温度过高，影响箱内电气设备寿命。直流屏采用全封闭免维护铅酸蓄电池，且具有485通信接口，便于上传信号。

3.5 箱变测控智能化

箱变的测控智能化的设计重点在于智能化终端性能的完善，将智能开闭所和箱变合二为一， 降低综合造价， 并为逐步发展配网自动化打好一次设备基础。监控与通信过程中应注意二次部分与调度主站采用CDT规约，以数字通信的方式发送信息。五防闭锁装置应与微机监控装置有机结合，实现采样信息共享。

结语：

箱式变电站由于节能节地、高度自动化、经济实用等特点广受人们的欢迎，显示出强大的生命力。通过本文的研究，希望对现有的设计方案提供更加合理的优化方式，继而为有效的箱式变电站建设指出其发展的前景，为箱式变电站的设计与应用提供参考意见，使箱式变电站能够更快适应发展中功能的需要。

参考文献：

[1] 刘欣，张军洁，《城市电网中箱式变电站的特点及应用》，电气应用，2006/07.

[2] 毛胜，周莉莉，《浅谈箱式变电站的设计与应用》，中国高新技术企业，2012/10.

[3] 赵钢，《浅谈箱式变电站的设计与应用》，电气制造，2007/05.

作者简介：

同晓娟，女，1984.04，西安建筑科技大学信号与信息处理专业毕业，现于西北综合勘察设计研究院工作。

汪鑫，男，1990.07，长安大学电气工程及其自动化专业毕业，现于西北综合勘察设计研究院工作。