箱式变电站及其在设计中的若干问题探讨

2022-09-12

箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。它与常规的土建变电站相比, 具有占地面积小、现场安装工作量少、安装周期短、可以自由移动、减少线路损耗、投资少等优点。因此, 在国外得到了广泛应用, 而目前在国内, 随着城乡电网改造, 箱式变电站得到更多用户的认可。

1 箱式变电站的特点

1.1 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。箱体内安装调温及除湿装置, 设备运行不受气候条件及外界污染影响, 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单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器 (弹簧操动机构) 等国内技术领先设备, 产品无裸露带电部分为全绝缘结构, 完全能达到零触电事故, 全站可实现无油化运行, 安全性高, 二次设备采用微机综合自动化系统, 可实现无人值守。

1.2 设备安装工厂预制化

设计时, 只要设计人员根据变电站的实际要求, 设计好一次主接线图和箱外设备, 就可以选择由厂家提供的箱式变电站规格和型号。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、传动试验及其他需调试的工作。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。

1.3 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, 可以全部采用箱式 (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, 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, 可以根据实际情况自由组合一些模式, 以满足安全运行的需要。

1.4 总体体积和占地面积小

随着城市建设的发展及土地资源的不断减少, 加上国家越来约注重保护农田土地, 适合建设变电站的地方也越来越少。从这点来说, 箱式变电站无疑具有其突出的优越性, 它将大部分常规户外设备集合封装在箱体内, 是一个大型“集成芯片”, 占地面积只到常规站的30%左右, 起到了体积小、占地小, 节省了土地

资源的作用。

1.5 运行维护工作量小

大部分一次设备采用了全封闭高压开关设备, 干式互感器、真空断路器和旋转隔离开关等先进设备得到充分使用, 整个变电站总体上大大减少了裸露带电部分, 基本上是全封闭、全绝缘结构;二次设备为综合自动化系统, 自动化程度高, 全站智能化设计, 实现“四遥”功能, 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。

1.6 外形美观, 易与环境协调

箱体外壳采用镀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, 极易与周围环境协调一致。用于城市居民小区、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, 不仅不影响环境的协调美化, 而且具有点缀和美化环境的作用。

2 若干问题及相关措施

2.1 散热问题

散热问题是现有箱式变电站存在的主要问题之一, 与之相关的问题还有通风和防尘问题, 这3个问题相互影响和制约。温升是太阳辐射热经箱体传入箱内及箱内变压器、补偿电容器等发热引起的。箱体内温升过高会影响高低压设备和元器件的正常运行, 而要降低温度, 就要加强通风进行散热, 这又会引起安全防护和防尘的问题。因此, 可以在箱体外壳镀上一层特殊的反光材料, 将太阳光中的红外波段反射掉:或者在设计时, 将当地的气候条件和箱变的散热问题考虑进去, 适当增大变压器的容量裕度。

2.2 防火问题

《35~110kV变电站设计规范》中规定, 耐火等级为二级的建筑物与变压器 (油浸) 之间最小防火净距为10m。其面对变压器、可燃介质电容器等电器设备的外墙 (符合防火墙要求) , 在设备总高加3m及两侧各3m的范围内不设门窗不开孔洞时, 则该防火墙与设备之问的防火净距可不受限制;如在上述范围内虽不开一般门窗, 但设有防火门时, 则该防火墙与设备之间的防火净距应等于或大于5m。

配电装置的最低耐火等级为二级, 箱式配电站箱体内部一次系统采用单元真空开关柜结构, 每个单元均采用特制铝型材装饰的大门结构, 每个间隔后部均设有双层防护板, 即可打开的外门, 我们在设计工作中, 主变与箱体之间最小防火净距建议采用10m, 以确保变电所安全运行。

2.3 扩容问题

箱式变电站由于受体积及制造成本所限, 出线间隔的扩展裕度小, 如想在原箱体中再增加1~2个出线间隔是比较困难的, 必须再增加箱体才能做到。

2.4 接地问题

箱式变电站内集成的设备较多, 各种不同设备要求的接地形式不同, 实际运行中, 较容易发生计算机的串口烧毁现象, 经检查, 系由接地问题造成。后台计算机的外壳和通讯电缆一定要按照规定可靠接地与屏蔽。

2.5 检修问题

为求美观, 变电所内10kV箱式配电站箱体周围一般均设计为水泥路面, 10kV线路终端杆一般在变电所围墙外10m处。如果将电缆直埋, 引至线路终端杆, 将给检修带来很大不便。因此10kV电缆出线应穿钢管或沿电缆沟敷设, 以方便用户维护检修。如10kV线路终端杆距离变电所较远, 则箱体至变电所围墙段的10kV电缆出线必须穿钢管沿电缆沟敷设。在电缆出线末端的线路终端杆上装设新型过电压电缆保护器, 以防止过电压。

箱式变电站自问世以来, 发展极为迅速。现在国外已大量采用箱式变电站, 在美国, 箱式变电站已占9O%以上。作为一种新型的变电设备, 箱式变电站将越来越显示出其强大的生命力, 是今后电网的主流发展趋势之一。随着我国城市现代建设的飞速发展, 城乡电网的不断更新改造, 箱式变电站必将得到广泛的应用。

摘要：箱式变电站是继土建变电所之后崛起的一种崭新的变电站。它以结构紧凑、占地面积小、布置合理、成套性、供电可靠、满足计量要求和造型美观等特点得到了越来越广泛地应用。本文介绍了箱式变电站的特点、类型、构成、应用等方面的问题。

关键词：箱式变电站,开关设备,预装式箱变