箱式变电站在国内的进化

许克定

摘要：随着架空线路进行入地改造，城网建设与改造，箱式变电站是继土建变电站之后崛起的一种变电站。箱式变电站具有供电质量好、损耗少、投资较少、施工周期短、占地面积小、自动化程度高、运行安全可靠、选址灵活等特点，被广泛应用于港口码头、居民楼房、城市广场、建筑工地等地区。文章探讨箱式变电站在我国配电系统中的技术进化。

关键词：箱式变电站；综合保护；测控智能化；配电系统；智能箱变

一、箱式变电站

箱式变电站是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按照合理的接线方案排成一体的工厂预测户外、户内、紧凑式配电设备，它的另一种叫法是预装式变电所，分为拼装式、一体式和组合式三种布置形式。

箱式变电站特点：箱式变电站占地面积小，箱式变电站占地面积仅为6~8㎡，甚至可以减少3~6㎡。适合于在负荷密集的工矿企业、港口和居民住宅小区等场所，可以使高电压供电延伸到负荷中心，减少低压供电半径，降低损耗。低压供电线路较少，多为4~6路。缩短现场施工周期，投资少。

箱式变电站自问世以来，发展极为迅速，在欧洲发达国家已占配电变压器的70%，美国已占90%。中国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，箱式变电站在我国配电系统中的应用比例不断提升。

二、箱式变电所在城区配电系统中应用的优势

2.1占地少，成本较低，短时间内就可投入运行。

箱式变电所的优势还体现在它的配套系统完善，体积小，占地面积少，送电速度迅速，适应环境的能力强，安装工程简单方便，降低对工作人员的要求，它可以长时间安全运行，耗费资金少，并且见效较快。

2.2 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，外壳一般采用镀铝锌钢板，有良好的防腐性能，箱体内可安装空调及除湿装置，可保证在-40℃～+40℃的恶劣环境下正常运行。产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。

2.3 自动化程度高

全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，可实现遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，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。

2.4 工厂预制化

设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，进行一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂内完成安装、调试合格，真正实现变电站建设工厂化，缩短了设计制造周期。整个变电站从安装到投运大约只需5～15天的时间，大大缩短了建设工期。

三、欧式箱变的借鉴

对于箱式变电站，中国自20世纪80年代，从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱式变电站称为欧式箱变。

3.1 箱体结构：欧式变电站的箱体是由：底座、外壳、顶盖三部分构成。底座一般用槽钢、角钢、扁钢、钢板等，组焊或用螺栓连接固定成形；体外壳、顶盖槽钢、角钢、钢板、铝合金板、彩钢板、水泥板等进行折弯、组焊或用螺钉、铰链或相关的专用附件连接成形。

3.2 高压配电装置结构：欧式箱变高压配电装置，以SF6气体为灭弧介质的SF6系列负荷开关较多，也有采用高压负荷开关，这类开关结构、有带熔断器、不带熔断器等、但一般都装有带电显示器；操作机构一般为手动，也有电动操作的。 高压计量：高压配电装置中，如用户有高压计量要求的，可以增加高压计量柜。

3.3 变压器室结构：

欧式箱变都有独立的变压器室，变压器室主要由：变压器，自动控温系统，照明及安全防护栏等构成。用强制排风措施加以解决散热问题。欧式箱变中，变压器既可选用油浸式变压器，也可采用干式变压器，

四、美式箱变的借鉴

随着中国对外经济的开放，市场经济的大力发展，大约在90 年代，美式箱变引进中国，以其独有的特点在中国市场获得了迅速的发展。

4.1 箱体结构：美式箱变是品字型布置。美式箱变分为前、后两部分： 前面为高、低压操作间隔，包括高低压接线端子，负荷开关操作柄，无载调压分节开关，插入式熔断器，油位计等；后部为注油箱及散热片，将变压器绕 组、铁芯、高压负荷开关和熔断器放入变压器油箱中。由于结构简化，美式欧式箱变的占地面积和体积仅为欧式的1/2左右。

4.2 高压配电装置结构：美式箱变的负荷开关是放入到变压器油箱内。由于此负荷开关是放在变压器油箱中，其关合位置只能根据外部操作面板的指示来判断，而且其操作要通过专用的绝缘操作杆来进行，所以其操作较比复杂。其负荷开关一旦发生故障，更换、维修都将是十分困难。

五、国产箱变技术进化

通过欧式箱变和美式箱变历年来在国外发生的几百次故障分析及改进，国内箱变吸收和借鉴欧式箱变和美式箱变的特点结合国内供电特点进行不断的优化，制定相应的设计规范。

5.1 箱体结构：

国产箱变一般采用各单元相互独立的结构，分别设有变压器室、高压开关室、低压开关室，通过导线连成一个完整的供电系统。箱体上主要采用欧式箱变的结构及相关工艺。并通过箱壳颜色的设计使其与当地建筑物的风格更加协调、统一，有利于美化环境。

5.2 高压配电室：

国产箱变高压侧，配有微机保护测控装置，采用负荷开关 限流熔断器作为变压器的主保护，高压开关应选用可靠性高和具有自动化装置及智能化接口的先进的产品：如ＳＦ6负荷开关、压气式负荷开关、真空负荷开关等。这样可以保证在箱变维护时人身安全。比欧式箱变多了电容补偿柜等。同时结合一些全绝缘的结构设计减小体积和提高安全性，结合出“欧美式箱变”。

5.3 低压室的特点：

低压侧，有智能控制万能断路器，出线保护可以配多路空气开关或刀熔开关；具有微机控制，自动循环投切无功补偿装置，补偿容量一般为变压器容量的10～30；具有独立电能计量箱。低压开关配置智能控制器可实现预警功能，并可提供信号单元及操作控制，同时还有表计功能。控制器具有标准的RS-485接口，可实现数据传送和监控治理系统的“四遥”功能。

5.4 智能系统配备

在系统方案配置时考虑到用户对智能监控的要求,智能系统的元器件安装、布置、现场布线等应符合有关要求,可配谐波抑制装置 ,采用先进抗干扰技术。编写的监控软件主要包括主回路、框架断路器、控制回路和配电系统信息等遥控界面。智能箱变采用的智能型元器件配置电源、接口器件、通信介质、控制设备(上位机、智能仪表等)以满足智能化的要求。采用PROFIBUS标准的、开放型的现场总线技术将具有通讯能力的元器件连接，从而实现主站通过总线对开关、电网的远程测量、调节、控制、通讯；或采用智能控制仪对高低压侧进行本地或远程的测量、调节、控制、通讯。

六、结束语：

国产箱式变电站，结合欧式美式箱变的优点，不断地优化出全站智能化设计，保护系统采用微机综合自动化装置，可配置智能系统；实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，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；根据需要还可实现图像远程监控，箱变技术不断的成熟，同时安全性和智能性不断地提高，使得我们的城市化建设和架空线入地路改造更安全和智能。

参考文献

[1] 李小松、 周晓明 箱式变电站 《电气开关》2004年 第4期 .

[2] 赵刚. 浅谈箱式变电站的设计与应用 《电气制造》2007年 第5期 .

[3] GB/T17467《高压/低压预装式变电站》的标准和SD320《箱式变电站技术条件》。

[4] 百度百科 欧式箱变 美式箱变