箱变外壳 箱变 箱式变电站
浙江万商电力设备有限公司
中国 温州
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箱变外壳
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。
2 类型
箱式变电站分为两大流派：欧式箱变和美式箱变。欧式箱变是将中压开关设备、变压器、低压配电设备各自分隔并排列成“目”字型或“品”字型，美式箱变则以变压器为主体，将负荷开关、后备保护熔断器、分接开关和变压器装在变压器油箱内，插入式熔断器、电缆和低压配电部分围绕变压器油箱排列，构成整体布置。欧式箱变的优点是结构灵活，适应性强；中压开关设备可以采用SF6环网柜、真空环网柜、压气式环网柜等。高压侧主接线方案灵活，变压器可以采用S9、S10等油浸变压器或SCB9等干式变压器；低压配电设备则完全可以根据用户要求量身定做，可以选用各种类型的低压配电设备如GGD、PGL，低压侧主接线可以包括进线柜、任意路数的出线柜以及无功补偿，缺点是体积偏大。而美式箱变的优点是体积小，由于变压器油箱即是美式箱变外壳的一部分，因此散热条件好，缺点是结构局限性太大，往往无法满足用户各种各样的需求，由于这两大流派各有优缺点，国内箱变制造厂家在市场竞争的压力下，逐渐将这两大流派的技术特点加以融合，开发出一些派生类型。尽管类型有所不同，但基本原理大同小异，因此下面以欧式箱变为例进行探讨。
3 技术要求
箱式变电站一般用于户外，因此在结构上必须采取一系列措施，要防止凝露，否则会引起闪络放电；要防发热，否则轻则引起设备功率下降，重则烧毁设备；要防腐蚀，因为外壳在户外风吹雨淋之下很容易受到腐蚀；要防水，否则雨水进入箱式变电站后，会影响设备正常工作；要防爆炸，主要是从人身安全方面考虑。由于箱式变电站经常用在生活小区等场所，还要考虑它的外观，增加美学特点，甚至还要进行人性化设计，如不能太高，以免影响人们的视线，也不能太低，以免有人爬到变电站顶上，造成危险。
4 构成
4.1 箱体
箱体的主要作用是一个容器，其中放入中压开关设备、变压器和低压配电设备。它主要由底座、侧板、隔板门和顶盖等部分组成。箱体内分为高压室、变压器室及低压室。底座以上的围板、隔板、门及顶盖通过焊接或紧固件连接在一起。底座和顶盖骨架一般由角钢或槽钢焊接而成。有些箱体外壳还覆以经特殊防火处理的木板，使它更好地与现代建筑群相协调。在我国，箱体材料五花八门，有普通冷轧板、铝板、热镀锌钢板、铝合金板、夹层彩钢板和非金属板等。其中非金属板性价比较高，因为这种材料机械强度高、耐热、防潮、阻燃、耐腐蚀、易成形、抗紫外线、装饰性强、造价低、且不需进行表面油漆等处理，减少了环境污染。箱体的设计至关重要，因为它是整个变电站的骨架。所以，我们在设计时必须考虑周全，明确何处加通风孔，何处加风扇，何处加安装梁，何处加固定支架等等。
4.2 中压开关设备
目前国内使用较普通的有压气式环网柜和真空环网柜，如HXGN15、HXGN17等，高端用户可选用SF6环网柜。SF6环网柜分两种类型：一种是将高压供电母线、开关等密封在一个压力容器中，该容器内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，如ABB公司的safe环网柜；另一种是将高压开关密封在顶上单元中，顶上单元内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，而高压供电母线、接地刀、熔断器等采用空气绝缘，如ABB公司的uniswitch环网柜。对于终端变电站，采用负荷开关—熔断器组合电器；对于环网供电的变电站，一般至少由三个间隔组成，即两个环网进出线间隔和一个变压器回路间隔。当然，若用户提出要求，也可采用断路器柜，但我们仍建议采用环网柜，因为环网柜结构简单、可靠性高、造价低、保护特性好。当变压器发生故障时，必须及时切除故障区域，这时断路器开断时须经历保护动作、断路器动作和燃弧熄变几个阶段，所需时间在40ms左右。而负荷开关与熔断器配合，可在10ms内切除故障。
4.3 变压器
箱式变电站中用的变压器为降压变压器，一般将10kV电压降至380V/220V，供用户使用。变压器的容量一般为50～1600kVA，最常用的容量为250～630kVA，由于价格因素，大多采用油浸变压器。在防火要求严格的场合，可采用干式变压器。欧式箱变一般将变压器放在封闭的箱体内，为了解决散热问题，常采用自然通风和强迫通风两种。从整体运行费用和可靠性考虑，应采用自然通风，即利用整个箱变箱体上的通风孔、管道、百页窗等构成空气循环系统。强迫通风一般采用带自动测温控制的排风扇。对于高级用户，也可采用空调系统。由于箱式变电站用于户外，为防止日照使变压器室温度上升，可采取双层夹板结构，顶盖采用带空气垫的气楼结构，使用隔热材料等技术措施。
4.4 低压配电设备
根据使用场合不同，一次主接线图五花八门，典型方案由进线柜、出线柜、计量柜和无功补偿柜组成。进线柜中装有主开关，可采用M、F、DW15、ME、AH等型号，用于控制整个低压系统的供电和保护；出线柜中装有分路开关，可采用TG、NS、SM30、DZ20等型号，用于控制低压出线端的供电和保护，计量柜主要用于对用户消耗电能的计费，内装计量电度表，由于涉及经济利益的计算，该柜须采取防窃电措施，如采用铅封等；无功补偿柜主要是对供电系统的功率因数进行补偿，内装电容器和自动投切装置等。
2 类型
箱式变电站分为两大流派：欧式箱变和美式箱变。欧式箱变是将中压开关设备、变压器、低压配电设备各自分隔并排列成“目”字型或“品”字型，美式箱变则以变压器为主体，将负荷开关、后备保护熔断器、分接开关和变压器装在变压器油箱内，插入式熔断器、电缆和低压配电部分围绕变压器油箱排列，构成整体布置。欧式箱变的优点是结构灵活，适应性强；中压开关设备可以采用SF6环网柜、真空环网柜、压气式环网柜等。高压侧主接线方案灵活，变压器可以采用S9、S10等油浸变压器或SCB9等干式变压器；低压配电设备则完全可以根据用户要求量身定做，可以选用各种类型的低压配电设备如GGD、PGL，低压侧主接线可以包括进线柜、任意路数的出线柜以及无功补偿，缺点是体积偏大。而美式箱变的优点是体积小，由于变压器油箱即是美式箱变外壳的一部分，因此散热条件好，缺点是结构局限性太大，往往无法满足用户各种各样的需求，由于这两大流派各有优缺点，国内箱变制造厂家在市场竞争的压力下，逐渐将这两大流派的技术特点加以融合，开发出一些派生类型。尽管类型有所不同，但基本原理大同小异，因此下面以欧式箱变为例进行探讨。
3 技术要求
箱式变电站一般用于户外，因此在结构上必须采取一系列措施，要防止凝露，否则会引起闪络放电；要防发热，否则轻则引起设备功率下降，重则烧毁设备；要防腐蚀，因为外壳在户外风吹雨淋之下很容易受到腐蚀；要防水，否则雨水进入箱式变电站后，会影响设备正常工作；要防爆炸，主要是从人身安全方面考虑。由于箱式变电站经常用在生活小区等场所，还要考虑它的外观，增加美学特点，甚至还要进行人性化设计，如不能太高，以免影响人们的视线，也不能太低，以免有人爬到变电站顶上，造成危险。
4 构成
4.1 箱体
箱体的主要作用是一个容器，其中放入中压开关设备、变压器和低压配电设备。它主要由底座、侧板、隔板门和顶盖等部分组成。箱体内分为高压室、变压器室及低压室。底座以上的围板、隔板、门及顶盖通过焊接或紧固件连接在一起。底座和顶盖骨架一般由角钢或槽钢焊接而成。有些箱体外壳还覆以经特殊防火处理的木板，使它更好地与现代建筑群相协调。在我国，箱体材料五花八门，有普通冷轧板、铝板、热镀锌钢板、铝合金板、夹层彩钢板和非金属板等。其中非金属板性价比较高，因为这种材料机械强度高、耐热、防潮、阻燃、耐腐蚀、易成形、抗紫外线、装饰性强、造价低、且不需进行表面油漆等处理，减少了环境污染。箱体的设计至关重要，因为它是整个变电站的骨架。所以，我们在设计时必须考虑周全，明确何处加通风孔，何处加风扇，何处加安装梁，何处加固定支架等等。
4.2 中压开关设备
目前国内使用较普通的有压气式环网柜和真空环网柜，如HXGN15、HXGN17等，高端用户可选用SF6环网柜。SF6环网柜分两种类型：一种是将高压供电母线、开关等密封在一个压力容器中，该容器内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，如ABB公司的safe环网柜；另一种是将高压开关密封在顶上单元中，顶上单元内充满略大于大气压的SF6绝缘气体，而高压供电母线、接地刀、熔断器等采用空气绝缘，如ABB公司的uniswitch环网柜。对于终端变电站，采用负荷开关—熔断器组合电器；对于环网供电的变电站，一般至少由三个间隔组成，即两个环网进出线间隔和一个变压器回路间隔。当然，若用户提出要求，也可采用断路器柜，但我们仍建议采用环网柜，因为环网柜结构简单、可靠性高、造价低、保护特性好。当变压器发生故障时，必须及时切除故障区域，这时断路器开断时须经历保护动作、断路器动作和燃弧熄变几个阶段，所需时间在40ms左右。而负荷开关与熔断器配合，可在10ms内切除故障。
4.3 变压器
箱式变电站中用的变压器为降压变压器，一般将10kV电压降至380V/220V，供用户使用。变压器的容量一般为50～1600kVA，最常用的容量为250～630kVA，由于价格因素，大多采用油浸变压器。在防火要求严格的场合，可采用干式变压器。欧式箱变一般将变压器放在封闭的箱体内，为了解决散热问题，常采用自然通风和强迫通风两种。从整体运行费用和可靠性考虑，应采用自然通风，即利用整个箱变箱体上的通风孔、管道、百页窗等构成空气循环系统。强迫通风一般采用带自动测温控制的排风扇。对于高级用户，也可采用空调系统。由于箱式变电站用于户外，为防止日照使变压器室温度上升，可采取双层夹板结构，顶盖采用带空气垫的气楼结构，使用隔热材料等技术措施。
4.4 低压配电设备
根据使用场合不同，一次主接线图五花八门，典型方案由进线柜、出线柜、计量柜和无功补偿柜组成。进线柜中装有主开关，可采用M、F、DW15、ME、AH等型号，用于控制整个低压系统的供电和保护；出线柜中装有分路开关，可采用TG、NS、SM30、DZ20等型号，用于控制低压出线端的供电和保护，计量柜主要用于对用户消耗电能的计费，内装计量电度表，由于涉及经济利益的计算，该柜须采取防窃电措施，如采用铅封等；无功补偿柜主要是对供电系统的功率因数进行补偿，内装电容器和自动投切装置等。
