鐵路箱式變電站的特點及應用

崔　健　沈文杰　韓　成（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055）

鐵路箱式變電站的特點及應用

崔健沈文杰韓成
（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055）

摘要：高速鐵路電力供電系統采用多種新技術、新設備提高供電可靠性，其中箱式變電站的應用越來越廣泛，箱式變電站為區間通信、信號、防災等設備供電，將高壓一次設備、變壓器、低壓一次設備和二次儀表等集中在一個箱體中，進行供配電的小型變電站，在設計中，箱式變電站是重點也是難點，本文將對箱式變電站的分類進行總結，并分析了歐式箱變的幾種優點以及一二次設備的型號及含義說明，有利于在設計時對箱式變電站中的設備進行合理選擇。

關鍵詞：箱式變電站；變壓器；高、低壓室；避雷器；熔斷器

箱式變電站又稱為戶外成套變電站、預制式變電站，20世紀60～70年代在歐美等西方國家開始發展，由于其組合靈活、運輸、遷移、安裝方便，無污染、免維護等特點，進入20世紀90年代，箱式變電站在我國開始快速發展，廣泛使用于鐵路電力供電系統中。

1　箱式變電站的定義

箱式變電站屬于配電站，為鐵路站場及區間負荷設備提供電源，主要由多回路開關系統、母線、綜合自動化系統、遠動、計量、電容補償等電氣元件組合而成，安裝在一個防塵、防水、防潮、隔熱、全封閉可移動的鋼結構箱體內，分為高壓室，變壓器室，低壓室三部分，多呈“目”或“品”字型布局，滿足室內高低壓設備安全運行條件。

2　箱式變電站的分類

箱式變電站按照結構形式分為組合式變電站（簡稱美式箱變）和預裝式變電站（簡稱歐式箱變）兩種，與美式箱變相比，歐式箱變的主要優點有：

①供電可靠性高，可增設電動機構、配電自動化裝置及電容器裝置，可降低供電線路損耗；

②增容方便，當用戶需要增容時，土建基礎可以重新利用，大大縮短施工周期；

③箱變輻射小，由于變壓器放置于金屬箱體內，箱體可起到屏蔽作用。

由于歐式箱變的多種優點，多適用于較重要的建筑用電，在鐵路設計中一般選用歐式箱變。

3　箱變高壓部分

高壓室主要由電源側35kV或者10kV高壓進線柜、高壓出線柜、以及高壓計量柜組成，主要設備有負荷開關、熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器等，下面介紹幾種主要設備的型號含義。

①FV避雷器型號含義說明。高壓避雷器的主要元件是火花間隙，是用來限制作大氣過電壓，使高壓導線和地隔離開，同時還可以熄滅由于沖擊波擊穿而形成的工頻續流電弧，被廣泛應用與鐵路輸變、變電、配電系統中，使鐵路電氣設備免受過電壓的損害。

圖1

②FU熔斷器型號含義說明。熔斷器作為電力變壓器及其他設備短路、過載的保護元件，由于高壓負荷開關只能切斷負荷電流，當遇到短路和過載情況時，電流變大，負荷開關就不能切斷此時的電流，遇到大電流，則由熔斷器來切斷大電流。

圖2

③PT：電壓互感器型號含義說明。電壓互感器是根據電磁感應原理把高電壓按比例關系變換成100V或更低等級的標準二次電壓，供保護、計量、儀表裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。

圖3

④CT：電流互感器型號含義說明。電流互感器的作用是可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。

圖4

5　箱變變壓器部分

變壓器是一種靜止的機電裝置，它利用電磁感應原理將一種電壓、電流的交流電轉化成同一頻率的另一種或幾種不同電壓、電流的交流電，它可以實現電能不同等級的轉換，是實現電能轉換、分配和使用的重要電氣設備。

①類變壓器的性能比較

各類變壓器性能比較見表1。

②按環境條件選擇變壓器

變壓器的類型多種多樣，在選擇變壓器類型時，需考慮使用場所的環境特點，各類變壓器性的適用范圍及能比較見表2。

6　箱變低壓部分

低壓室主要由低壓進線柜、低壓出線柜、以及低壓補償柜組成，主要設備有電壓電流表、功率因數表、隔離開關、斷路器、避雷器等，下面介紹幾種主要設備的型號含義。

①電流、電壓、功率、功率因數型號含義說明

電流、電壓、功率、功率因數主要用各種高、低壓開關柜，電源柜、控制柜以及各種電控裝置作監測。

圖5

表1

②QF低壓斷路器型號含義說明

低壓斷路器，又稱低壓自動開關，是一種帶保護裝置的開關，當負荷電路發生過載、短路及欠壓故障時，能自動切斷電路。常用的低壓斷路器有框架式斷路器、塑料外殼式短路器、智能型斷路器、快速斷路器和限流式斷路器。

圖6

③QS隔離開關型號含義說明

普通的隔離刀開關不可以帶負荷操作，通過與斷路器配合使用，在斷路器切斷電路后才能操作隔離開關，刀開關起隔電作用，造成一個明顯的斷開點，以確保檢修人員的安全。主要用于配電設備的控制電路中，作不頻繁地電動接通和切斷或隔離電源之用，操作應在無負荷下進行。

圖7

結語

隨著鐵路箱式變電站的應用越來越多，對箱式變電站的準確性、可靠性要求越來越高，對配電網和供電設備提出了更高的要求。箱式變電站以其占地少、安裝迅速、移動方便、投資少等優點越來越受到社會的肯定，其將來的發展趨勢是形成一種規模稍小的無人值守變電站，在電力設計過程中需對箱式變電站的一次設備、變壓器、低壓一次設備和二次儀表的型號和安裝方式進行認真選擇，提高客運專線建設中電力工程的質量水平。

參考文獻

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[5]宋濤.客運專線箱式變電所方案技術經濟分析[D].西南交通大學，2009.

沈文杰，男，高級工程師，1982年5月出生，碩士，目前從事鐵路電力設計。

韓成，男，助理工程師，1985年12月出生，工程碩士在讀，目前從事鐵路電力設計。

表2

中圖分類號：TM633

文獻標識碼：A

作者簡介：崔健，男，助理工程師，1987年8月出生，碩士，目前從事鐵路電力設計。