戶外箱式變電站在城網(wǎng)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

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　一、引　言

　　箱式變電站（簡(jiǎn)稱箱變）的叫法在國(guó)內(nèi)外并不統(tǒng)一。箱式變電站術(shù)語(yǔ)是現(xiàn)國(guó)標(biāo)（報(bào)批稿）《3～35kV交流箱式變電站）統(tǒng)一的稱謂。于1995年11月，IEC 1330（1995年11月）“高低壓預(yù)制式變電站”標(biāo)準(zhǔn)正式頒布。

　　箱式變電站不同于常規(guī)土建變電站，其主要特點(diǎn)為：

　　1、變電站在制造廠完成設(shè)計(jì)、制造與安裝，并完成內(nèi)部電氣接線。

　　2、變電站經(jīng)過(guò)規(guī)定的型式試驗(yàn)考核。

　　3、變電站經(jīng)過(guò)出廠試驗(yàn)的驗(yàn)證。

　　箱變是一種把高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置按一定接線方案排成一體的工廠預(yù)制型戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，具有成套性強(qiáng)、體積小、占地少、能深入負(fù)荷中心、提高供電質(zhì)量、減少損耗、送電周期短、選址靈活、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝使用方便、運(yùn)行安全可靠及投資少、見(jiàn)效快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

　　箱變用在市區(qū)，可裝在人行道旁、綠化區(qū)、道路交叉口、生活小區(qū)、生產(chǎn)廠地、高層建筑等處。同容量箱變的占地面積僅為土建站所占面積的1/5～1/10，同時(shí)大大減少了工程設(shè)計(jì)量和施工量，加之箱變可免除用戶申報(bào)基建項(xiàng)目，減少審批手續(xù)，作到投資少、見(jiàn)效快。這種變電站已在歐美普遍使用，在我國(guó)也為越來(lái)越多的用戶接受，受到青睞。

　　二、箱式站的總體結(jié)構(gòu)

　　箱式站的總體結(jié)構(gòu)是指作為箱式站的三個(gè)主要部分——高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器及低壓配電裝置的布置方式。從國(guó)內(nèi)外看，箱式站的總體布置主要有兩種形式：一為組合式，一為一體式。所謂組合式，是指這三部分各為一室而組成“目”字型或“品”字型布置。而一體式是指以變壓器為主體，熔斷器及負(fù)荷開(kāi)關(guān)等裝在變壓器箱體內(nèi)，構(gòu)成一體式布置。我國(guó)是IEC標(biāo)準(zhǔn)的積極采標(biāo)國(guó)家，因此我國(guó)的箱式站為組合式布置。

　　組合式箱變中，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備所在的室一般稱為高壓室，變壓器所在的室一般稱為變壓器室，低壓配電裝置所在的室稱為低壓室。這三個(gè)室在箱式站中可有兩種布置，即“目”字型布置和“品”字型布置。

　　北京北能德理施爾公司引進(jìn)德國(guó)德理施爾公司技術(shù)開(kāi)發(fā)研制的箱式變電站其箱體材料具有獨(dú)到之處，這種材料由帶多種硬浮泡的強(qiáng)化玻璃纖維聚脂材料構(gòu)成，此種殼體材料的主要特點(diǎn)如下：

　?。?）機(jī)械強(qiáng)度高，重量輕，表面抗敲擊和耐刻劃，并可防止有害物質(zhì)和害蟲的侵襲。

　?。?）抗紫外線輻射，抗曝曬性能好，內(nèi)部裝有難燃的特殊材料，殼體的熱傳導(dǎo)率相當(dāng)于約 24cm厚的磚砌體的熱傳導(dǎo)率。可避免因外部溫度而引起箱內(nèi)溫度升高。

　　（3）此種材料靠嵌入的硬浮泡達(dá)到最佳絕緣值，噪聲減小值在2500Hz時(shí)達(dá)到37?9分貝。

　?。?）易成型，外型可變性好，裝飾性強(qiáng)，對(duì)環(huán)境具有適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性，其表面可根據(jù)用戶的選擇裝飾成仿毛皮表面、小碎石表面等多種形式，對(duì)環(huán)境有點(diǎn)綴效果。

　?。?）防潮、阻燃、抗腐蝕，能適應(yīng)各種氣候條件，殼體不會(huì)因冷熱交變產(chǎn)生凝露。

　?。?）裝配簡(jiǎn)易方便，適合各種結(jié)構(gòu)的要求。

　　經(jīng)過(guò)北能德理施爾公司的不斷市場(chǎng)開(kāi)拓，目前，此種箱式站已在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市的城網(wǎng)改造中被廣泛采用，如北京供電局、平頂山供電局等。因其有優(yōu)良的技術(shù)性能和完美的質(zhì)量而贏得了許多用戶的贊譽(yù)。

　　三、箱變內(nèi)的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備箱式站中，若是終端接線，使用負(fù)荷開(kāi)關(guān)——熔斷器組合電器：若為環(huán)網(wǎng)接線，則采用環(huán)網(wǎng)供電單元。

　　環(huán)網(wǎng)供電單元一般配負(fù)荷開(kāi)關(guān)，它由兩個(gè)作為進(jìn)出線的負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜和一個(gè)變壓器回路柜（負(fù)荷開(kāi)關(guān)＋熔斷器）組成。由于我國(guó)在城網(wǎng)建設(shè)和改造中，推行環(huán)網(wǎng)供電，以減少供電的中斷，預(yù)期環(huán)網(wǎng)供電單元將有大的發(fā)展。德國(guó)德理施爾公司采用了SF6絕緣的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，開(kāi)創(chuàng)了SF6絕緣的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的先河。

　　SF6環(huán)網(wǎng)供電單元的特點(diǎn)是大大提高了人身安全，同時(shí)安裝容易，維修少，省地方，經(jīng)濟(jì)效益顯著。環(huán)網(wǎng)供電單元由間隔組成，一般至少由三個(gè)間隔組成，即2個(gè)電纜進(jìn)出間隔和1個(gè)變壓器回路間隔。圖1示出環(huán)網(wǎng)供電單元的基本接線圖。圖中，開(kāi)關(guān)A和B在隔離故障線段時(shí)，能及時(shí)恢復(fù)回路的連續(xù)供電。同開(kāi)關(guān)C相連的熔斷器F在中壓/低壓變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)起保護(hù)作用。開(kāi)關(guān)C對(duì)熔斷器和變壓器還起接地作用。

　　城網(wǎng)一般用環(huán)纜，在用架空線的地方，可將架空線引至環(huán)網(wǎng)供電單元旁，再由電纜引進(jìn)和引出。一般來(lái)說(shuō)，母線和開(kāi)關(guān)封閉在充SF6的殼體內(nèi)，充氣壓力一般為0?2～0?5bar表壓。由于殼體封閉，故不受外界環(huán)境的影響，提高了設(shè)備的可靠性，又由于用SF6絕緣，故可做到體積小，還由于充氣壓力低，密封等問(wèn)題好解決。

　　SF6環(huán)網(wǎng)供電單元的殼體一般按第一類設(shè)備來(lái)設(shè)計(jì)，這就是說(shuō)殼體由2?5～3mm厚的鋼板或不銹鋼焊成，在壽命期間一次密封。殼體焊成無(wú)密封處，可保證最大限度的氣體密封性。

　　為了防止內(nèi)部故障引起殼體爆炸，使用了獨(dú)特的故障電弧限制器，即當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，因壓力上升而使殼體鼓肚，這一變形經(jīng)機(jī)械連桿而使接地刀立即接地，即可消除故障電弧。

　　四、KSP型戶外箱式變電站的特點(diǎn)

　?。?）戶外箱式變電站的額定電壓： 12、 17?5、 24KV.

　?。?）容量級(jí)別：250、630、1250KVA.

　?。?）外殼壁板由帶多種硬浮泡的強(qiáng)化玻璃纖維聚脂材料成構(gòu)成，其表面耐大氣腐蝕、抗紫外線、抗刻劃的樹(shù)脂層作為保護(hù)層。內(nèi)部裝有難燃的特殊材料，變電站內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)到外部較慢，從而避免了凝露的形成。

　　（4）外殼由可旋螺絲的防腐蝕鋁材支架和聚脂壁組成，多層板能將噪音減小在37?9分貝內(nèi)。

　?。?）帶有不銹鋼螺栓和導(dǎo)軸襯的鋁材門條確保免于維護(hù)，擰緊的門條密閉，可以有效防盜。

　?。?）箱式站的銷售配備有一個(gè)手動(dòng)的應(yīng)急門栓，在門銷關(guān)閉的情況下，可以從里面把門打開(kāi)。

　?。?）箱變頂蓋為單體且可提起，它有硬浮泡填充的強(qiáng)化玻璃纖維聚脂殼構(gòu)成，殼體、壁板和門板符合高絕緣的要求，兩側(cè)環(huán)流通風(fēng)借助鋁材篩板可防止異物進(jìn)入，杜絕小動(dòng)物引起的接地、短路事故。

　?。?）變壓器散熱用可動(dòng)的通風(fēng)窗，當(dāng)內(nèi)部可能出現(xiàn)壓力波時(shí)，通風(fēng)窗便能自動(dòng)關(guān)閉。在可維護(hù)的箱式變壓器內(nèi)，設(shè)有可防水的多層木制復(fù)合地板，而不同間隔用可靠的鐵板隔開(kāi)。

　?。?）戶外箱式變?cè)诮Y(jié)構(gòu)上采用了頂蓋與箱體之間用彈簧拉緊的措施，在正常情況下頂蓋緊閉，出現(xiàn)故障發(fā)生電弧時(shí)，故障電弧產(chǎn)生的巨大能量使箱體的內(nèi)部壓力迅速上升，此時(shí)，由彈簧拉緊的頂蓋被抬高幾厘米將壓力迅速釋放，避免發(fā)生爆炸事故。

　　（10）裝有故障電弧限制器的箱式變，在箱變內(nèi)出現(xiàn)故障時(shí)，可有效防止輻射，通過(guò)安裝帶一體化故障電弧限制器的中壓配電設(shè)備，可確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

　　（11）具有防雨雪、防風(fēng)塵、防潮、防小動(dòng)物、防爆、防觸電、防誤操作等多種功能。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　箱式站在國(guó)外已普遍使用，在我國(guó)已興起。在我國(guó)，箱式站的制造廠家越來(lái)越多，使用也越來(lái)越多。在這方面必須熟悉國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在這方面的規(guī)定，特別是對(duì)內(nèi)部故障電弧的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)判據(jù)，借鑒國(guó)外在防御內(nèi)部故障電弧上采取的種種措施，提高箱式站防御內(nèi)部故障電弧的能力，使之最好不發(fā)生，一旦發(fā)生，也能將其影響減至最小。結(jié)合我國(guó)的實(shí)際，完善箱式站的多種功能，以優(yōu)良的性能、創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，迎接來(lái)自國(guó)內(nèi)同行的挑戰(zhàn)。