10kv箱式變電站的設計及應用

國網濱州供電公司 256600

摘要：隨著城鄉電網改造的不斷深入，箱式變電站的運用也越來越廣泛，如何設計箱式變電站成為當前的一個重點研究課題。本文以10kv箱式變電站為基礎，總結出10kv箱式變電站的一些設計思考，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：10kv；箱式變電站；設計；優點

箱式變電站又稱預裝式變電站，是一種高壓開關、變壓器、低壓開關組裝在一起的電力設備。隨著當前經濟的快速發展，經濟社會對供電的要求更高，箱式變電站的出現符合當前靈活、可靠的供電需求，已成為廣泛運用的新型成套變配電設備。當前箱式變電站在3-35kv配電系統中運用較多，本文主要對10kv箱變進行闡述。

一、箱式變電站的優勢

（一）建設快捷靈活

箱式變電站的主要設備及相關配件可在電氣設備廠組裝完成，經檢測合格后直接運送到安裝現場，直接安裝在已建好的混凝土基礎上，使得建設過程較為快捷。箱式變電站在進行高低壓線路設計時，其方案較多，可隨意組合，組裝過程較為靈活?；谙渥冋嫉匦〉奶攸c，安裝位置也非常靈活。

（二）節省土地資源

箱式變電站的土地成本比常規變電站明顯減少，其能節省成片土地、充分利用零星土地資源，減少土地費用，有效節省土地資源。在4000kVA單主變規模變電站中，若建設一座常規35kv變電所，其占地面積需3000㎡，且其土建工程較大，而使用箱式變電站時，其主變箱+開關箱的占地面積約為100㎡，其總體占地面積小于300㎡，大大縮小了占地面積，從而整體減少投資資金，增加經濟效益[2]。

（三）外形美觀

箱式變電站框架采用集裝箱材料及制作工藝，具有良好的防腐性，外殼大多采取鍍鋁鋅鋼板。箱變外觀較為美觀，在建設時可根據周邊環境狀況，選擇不同的外殼顏色，提高變電站與外界環境的協調性，便于城市建設，使人居環境更和諧。

二、箱式變電站的設計要點

（一）歐變與美變的選用設計

美變主要構成部分包括高、低壓配電間隔、散熱器、注油式箱體等，其繞組、鐵芯、負荷開關和熔斷器均設置在儲油箱中，箱體采用全密封結構，用高強度螺栓和耐油橡膠墊進行密封處理，因此美變的體積較小。避雷器則采用油浸式氧化鋅避雷器，變壓器油枕取消，油箱和散熱器直接暴露于空氣中。歐變則有高低壓配電裝置、變壓器三部分組成，體積較大。在實際應用過程中，若對環境封閉性要求較高，如居民樓、醫院等，宜選用歐式箱變，美式箱變的變壓器暴露在空氣中，相對噪音較高，防火性能不足，在防火要求嚴格的高層建筑中嚴格規定，禁止使用帶油電氣設備，因此可首先考慮歐式箱變。此外，在外力碰撞和污染腐蝕嚴重的場地也不宜選用美式箱變。但美式箱變適用于對供電要求相對較低的多層住宅和環境要求較為一般的建筑物，且體積小，便于安裝，運行成本要比歐式箱變低。

（二）環網箱變與終端箱變的選用設計

箱變以高壓側一次接線形式可分為終端型和環網型，終端型無需考慮另外接線，只有進線沒有出線，變壓器處于線路末端；環網型既有進線也有出線，若干變壓器組成一個環，環上有多個點可與電網相連，若高壓側為多進一出或一進多出均可視為環網型箱變。兩種方式的接線圖如圖1所示。

圖1 環網型與終端型接線圖

環網型的好處在于，當線路中某一設備或線路發生故障時，可從另一端繞過故障點保證其他設備的供電；而終端型一旦設備前端線路故障，在故障恢復前設備將無法從電網得到電能。考慮到箱變造價，對配變在800KVA以下的箱變，或高壓側保護配置要求不高時多采用換網型。

（三）箱體的結構設計

當前我國箱式變電站的箱殼主要有人造大理石、水泥預制板、鋁合金材料、普通鋼板等種類[3]。箱變分為高壓開關柜、低壓配電開關及變壓器三部分，且三部分各成一室，可根據實際需求狀況進行有機組合。高壓開關所在的獨立隔離室為高壓室，內置10KV真空斷路器柜、10KV SF6斷路器柜、負荷開關柜等；變壓器所在的隔離室稱為變壓器室，可配置各類型的變壓器，頂部通常安裝通風散熱設備，油浸式變壓器底部設有滲油柵，并加裝防護網；低壓配電開關所在的隔離室稱為低壓室，內置抽出式或固定式配電柜。箱變主要有兩種箱式結構設計方案：第一種是采取“品”字型排列，正前方設置高低壓室，后方設置變壓器室，其主要特點是接線較為方便，第二種是采用“目”字型進行排布，兩側設置高低壓室，中間設置變壓器室，這種排布方式接線過程較為繁雜，但其布置緊湊，當變壓器室中含有多臺電壓器時，可采取這種排列方式。

（四）箱變的土建基礎設計

箱變土建施工前需對材料設備進行檢驗，達到規范要求的標準。水泥基座施工時需預留安裝孔洞和預埋件，并對安裝尺寸進行核對，基座需高于地面500mm，槽鋼需保證無裂紋和嚴重銹蝕，調直后可與箱變焊接，精確找平，敷設完畢后刷兩邊防銹漆進行保護。施工時盡量在干燥、晴天進行，嚴禁在下雨或大霧等濕度大的天氣條件下進行施工，以免箱變受潮，電纜接線時，防護層和屏蔽層需分別接地，保證可靠，并進行絕緣處理，高壓側電纜防護層可直接接地，且電纜頭上的接地螺栓需保證緊固。箱變基礎埋設的電纜穿管，兩端打喇叭口形，電纜穿管后用用油棉絲塞緊，保證防火性能。

（五）箱變的監控系統設計

變電站的監控系統是滿足無人值守的關鍵。變電站的監控系統的工作實質是采集變電站的環境溫濕度、電能運行參數等各種信息，并對采集的信息進行綜合分析，根據分析結果做出相應的調節控制措施，從而促進變電站的安全、穩定運行。因此，在進行變電站監控系統設計時，需加強對各子系統功能的了解，并根據系統功能完成設計。第一、監控系統首先需保證其監測功能，保證系統能定時完成對電氣設備及回路運行狀況各數據的實時檢測，并能將數據實時分析記錄。第二、監控系統需具備事故報警功能，能根據實際故障狀況實施智能報警，實施分級報警。第三、系統需具備遙控功能，在電網調控中心需具備開關操作功能，以便實現無人值守。第四、系統需具備遙信和遙測功能，因此，在設計時，需在變電站內設計通信接口，以便將站內的相關遙測量、遙信量、保護信號和故障信息傳送至電網調控中心，便于電網調控運行人員完成信號的處理，實時了解箱變的運行狀況[5]。若出現事故時，可及時進行針對性處理，減少損失和危害。第五、

系統需保證電能的功率因素補償功能，以便系統能通過優化無功功率補償，減少電力損耗，保證電壓質量，提高經濟效益。第六、系統需保證電能的諧波分析和治理功能，在電網中，非線性負荷將導致線路中電壓電流出現波形畸變，導致高次諧波的出現，而高次諧波將導致電設備中損耗增加，引起設備發熱損害；影響儀器測量精準度；導致噪聲干擾通信質量；嚴重時甚至引起系統出現誤動作[6-7]。因此，進行監控系統設計時，需加強對諧波分析功能的設計，保證電能高質量輸送。

（六）箱變的安裝設計

箱式變電站的安裝位置直接影響電力設備運行工作質量。因此，在進行其位置設計時根據負荷性質和分布進行設計。如根據小區的負荷分布狀況，以200米至500m作為低壓供電半徑，確定負荷中心，并將變電站設計在該負荷中心附近，從而減少供電半徑，減少基建工程量，并能在一定程度上提高電壓，保證供電質量。在進行箱變安裝時，還需保證箱體垂直傾斜角小于5°，且外界空氣相對濕度小于90%，風速小于35m/s；在箱體周邊需設置避雷針，地基下需建設好接地網，保證箱變的安全運行[8]。

三、結語

箱式變電站具有操作靈活、安裝便捷、節省投資、占地面積小、外觀美觀等諸多優點，因而使得其在礦山、工廠企業、油氣田和城區等諸多地方均適用，應用范圍更廣。隨著當前農網改造及城網改造的深入，箱式變電站的使用也越來越多，成為當前電網建設的一個重點。因此，在實踐中需不斷加大對箱式變電站的設計研究，提高箱變的設計、建設、運行質量，發揮出更多的應用價值。

參考文獻：

[1] 陸宏濤.預裝式箱式變電站設計技術要點探討[J].科技資訊，2012，（04）：130-130，132.

[2] 沈滸，許越峰.10KV箱式變電站設計[J].城市建設，2010，（04）：368-370.