谈谈预装式变电站设计及应用

2013-05-28王勇

电气开关 2013年6期

王勇

(中国质量认证中心沈阳分中心，辽宁沈阳 110013)

1 概述

预装式变电站(亦称箱式变电站，简称箱变)是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定的接线方式组成一体的工厂预制型户内外紧凑式配电设备，即将高压引入、变压器降压、低压配电等功能有机的组合在一起。具有成套性强、体积小、占地少、提高供电质量、减少损耗、送电周期短、选址灵活、对环境适应性强、安装使用方便，运行安全可靠，投资少见效快及外形美观、适应优化环境等一系列特点。

箱式变电站用途很广，可装在人行道旁，绿化区、道路交叉口、生活小区、工业园区、商业中心、生产场地、高层建筑、农村灌溉、矿山、油田、高速公路等处。也可作为移动式变电站，适用于流动作业场所。因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，被誉为21世纪变电所建设的目标模式。

2 箱式变电站的特点和种类

目前，箱式变电站主要有10kV级以下末端变电站、35kV首端变电站两种。

2.1 10kV及以下末端变电站

10kV及以下末端变电站又可分为普通型、智能型、紧凑型、埋地型等种类。智能型即安装了自动化装置监控终端RTU及通信控制器CCU，可实现遥控、遥信遥测及自动抄表等功能。紧凑型采用了美式箱变的设计特点，有别于传统欧变，该产品高压设备采用XGN15-12或HXGN17A-12环网柜，变压器采用波纹油箱，高压套管、分接开关、油位指示、压力释放阀等均装在变压器油箱侧板上。使结构更加紧凑，适用于出线回路较少的方案。埋地型箱变开关室与变压器采用上下叠加布置方式，变压器室埋入地下，缩小了占地面积及变压器运行噪声。又称宁静式箱变，大大增加了箱变的运行安全。

10kV箱变一般主要有:高压室－变压器室－低压室，成目字形排列或品字形排列两种结构，带操作走廊或不带操作走廊两种形式。供电方式有环网供电、终端供电、双电源供电。进线方式一般可采用电缆或架空线。

欧式箱变节构紧凑，外形美观，易与周围环境协调，保护性能完善，符合IEC标准，方案齐全，适应性强，高压可同时实现变配电功能，低压可满足客户出现回路多，多回路计量及无功补偿的要求。吊装、运输方便。所有非导电的金属隔板均可靠接地，保证检修维护操作人员的安全。

2.2 35kV箱式变电站

35kV箱式变电站实现了大型变电站的工厂预制化。具有成套性强、占地少、送电周期短、投资少见效快及外形美观等一系列特点。适用于高压35kV、低压10kV或6kV单母线或单母线分段系统，通常的总体布局:35kV进出线开关、35kVPT、35kV站用变组装于高压箱体，主变露天安装，10kV开关设备、10kV无功补偿装置、交直流屏及控制通讯保护装置组装于低压箱体;进线可采用电缆或架空进线。高压开关设备可配用XGN箱型固定金属封闭式开关柜及KYN铠装移开式金属封闭开关设备。如为了经济性还可选用35kV、10kV电器间隔。

组合方式灵活，35kV、10kV设备可全部箱内安装，也可以仅用10kV开关箱，35kV设备选用室外设备，这种组合特别适用于农网改造中的旧站改造，即原有的35kV设备不动，仅一个10kV开关箱即可达到无人值守的目的。

二次控制采用微机综合自动化系统，可实现“四遥”功能。该变电站真正实现了变电站建设工厂化，现场仅需箱体定位，箱体间电缆联络，出线电缆连接，保护定值校验，传动试验及其他调试工作，整个变电站从安装到投运只需5～8天时间。

以35kV单主变4000kVA规模计算，该变电站建设周期短，与土建站相比可提前3个月投运;占地面积小，约为土建站的1/5，同时可免除用户申报基建项目，减少审批手续;投资省，可节约40%。

3 10kV及以下箱变元器件及部件选择

3.1 高压设备

3.1.1 高压开关装置的选择

高压开关设备可配用高压侧环网柜或断路器柜，应具有全面的防误操作连锁功能。

高压断路器在电力系统中主要起到两方面的作用:开断正常负荷电流和断开短路电流，而电力系统终端用户，特别是10kV中小容量用户的高压负荷开关经常为开断正常负荷电流，开断短路电流的情况很少，因此10kV及以下箱变通常采用高压负荷开关加熔断器组合电器取代高压断路器。由高压负荷开关实现开断正常负荷电流，由熔断器实现开断短路电流，还可实现隔离开关的功能。高压断路器与高压负荷开关加熔断器组合电器相比，外形尺寸大、造价高，不适合箱变要求，因此95%以上的箱变高压设备均采用高压负荷开关。

目前常用的高压负荷开关有压气式负荷开关、真空负荷开关、SF6负荷开关等几种，表1列出各种负荷开关的性能比较。

表1

3.1.2 变压器

箱变的变压器一般有干式变压器和油浸式变压器。干式变压器价格要贵一些，但其体积小，使变电站实现了无油化，有利于环保，如在高层建筑、商业中心、剧院等场合更适合一些。干式变压器通常是SCB9、SCB10系列，常规带温控装置，变压器不带风机;油浸式变压器通常有S9、S10、S11系列，常规为全密封型，绝缘介质为25号矿物油。

变压器容量应根据负荷特点和经济运行选择，一般单台容量不宜大于1250kVA，若负荷容量更大，建议选用双变压器方案。

3.2 低压设备

普通配电房用低压柜(GGD、GCL、MNS等)是按照低压功能单元单独设计组合布置的，如进线柜、补偿柜、联络柜、出线柜等，而箱变电路设计较为简单，一般只有进线、出线、补偿功能，因此箱变专用柜，应将低压电器布置更优化，减少低压柜占用尺寸。通常箱变采用的GGD柜是改进型式设计的箱变专用低压柜。箱变采用GGD专用低压柜可维护性高，以正面检修为主，该柜根据元件可靠性和操作性，合理布置低压元件:低压断路器、隔离开关、熔断器、接触器等易损元件均布置在柜正面，并能很方便的从正面检修、维护;铜母排、绝缘子的可靠性很高的元件布置在柜后，一般不需检修、维护。

3.3 附加功能

为保证变压器安全运行，箱变用干式变压器可置温控器，在变压器过负荷严重、线圈温度上升到规定值时，温控器发出跳闸信号给低压开关的脱扣线圈，使低压开关跳闸甩掉低压负荷保护变压器。

根据环境条件要求可考虑加装防凝露控制系统，根据箱变使用场所(如路灯照明等)考虑加装时光控制装置。

3.4 箱变外壳的选择

箱变外壳可采用复合夹芯彩钢板、敷铝锌板、不锈钢板及铝合金板制作，设有隔热层;也可采用玻纤水泥预制板的非金属箱体。变压器室和低压室具有专用排风道，并可配有“温控器”的自动排风系统，还可设置防凝露措施。壳体结构应具有优良的耐久性、抗腐性和抵抗内部故障电弧的影响。一般环境条件下可采用普通彩钢板，易腐蚀、锈蚀的环境可选用敷铝锌板、铝板及不锈钢板，10kV末端变电站500kVA以下建议优先选用非金属壳体，经济适用。

表2示出几种箱变外壳的性能对比。