浅谈箱式变电站在铁路供电系统中的应用

郭海瑛　李治印　于俊海

摘 要： 随着经济和交通行业的快速发展，箱式变电站分为美式与欧式。组合式变电站将变压器等元件放在变电器油箱内，用变压器作为相间的绝缘介质，元器件体积得到缩小，箱式安装有仪器仪表，如压力释放阀等监测装置。我国箱式变电站统称为高低压预装式箱式变电站，随着智能电网建设加快，传统变配电产品不能满足电网建设需求，智能化变电站成为市场青睐的产品。

关键词： 铁路供配电系统;箱式变电站;应用

【中图分类号】TM633 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）09-0164-01

引言：铁路配电系统对铁路安全运行有很大的影响，箱式变电站符合现代铁路建设需要，将其应用于铁路供配电系统中，可以借助其自动化优势，提升铁路供配电系统运行的稳定性。在铁路供配电系统中应用箱式变电站具有重要意义，总结箱式变电站的类型特点，就箱式变电站在铁路供配电系统中的应用进行探讨。

1 箱式变电站概述

箱式变电站因其具有组合灵活，便于迁移，施工周期短，占地面积小，免维护等优点广泛受到重视。被广泛应用于10-110kV中小型变电所的建设中。因其易于深入负荷中心，适用于农村电网改造。箱式变电站主要形式有拼装式，组合装置型与一体型。拼装式是将高低压成套装置装入金属箱体，配电装置间有操作走廊，因其体积较大现已少用。组合装置型的高低压配电装置将高低压控制设备直接接入箱内，总体设计按免维护考虑，可以减小箱式变的体积，是目前普遍采用的形式。一体型是美式箱变，是在简化高低压控制装置基础上，将高低压配电装置与变压器装入变压器油箱，箱式变体积小，仅为同容量欧式箱变体积的1/3。箱式变电站的特点是技术先进安全，自动化程度高，工厂预制化，组合方式灵活。箱式变电站应用中应部分采用国内先进技术，框架采用集装箱标准材料，具有良好的防腐性能。内封板采用铝合金扣板，设备运行不受外界污染影响。箱体内一次设备采用单元真空开关柜，干式互感器等国内技术先进设备，产品为全绝缘结构，全站可实现无油化运行。全站智能化设计，采用综合自动化装置，每个单元具有独立的运行功能，控制箱内温湿度。设计箱式变电站仅需根据变电站实际要求作出主接線的设计，设备在工厂一次安装合格，现场安装仅需进行箱体定位，出现电缆连接，传动试验等工作，变电站安装到投运仅需5天时间。箱式变电站结构紧凑，可以全部采用箱式，采用35kV设备室外安装，10kV设备箱内安装，适用于农网改造旧所改造，安装10kV开关箱即可达到无人值守要求。美式变电站较同规模综合自变电站减少投资45%，选用箱式变电站无房建工程量，符合国家节约土地资源政策。

2 箱式变电站在铁路供电系统中的运用

2.1 箱变在电气化铁路的应用

在大型枢纽站场或既有线路电气化改造中，需要设置开闭所或者分区所。但由于既有场坪极为有限，无法按照常规方式建设，此状况下设计为独立的箱式变电站为之替代。以开闭所为例，箱式开闭所两路电源分别从正线上、下行引入，馈出支线向站场其他股道承导供电，实现开闭所功能。设计的箱变专用于电气化铁路开闭所产品。它将高压断路器、电压互感器、隔离开关、自用变压器、馈线保护柜、双电源监测装置以及远动设备等组合在一起。在枢纽站场空地安装，能够有效降低对既有线路运营干扰，并能对正线上下行网压实时监控和支线故障分段，枢纽站场的供电运行参数均通过集成在箱变内的远程终端“RTU”接入远动系统受到监控。利用2M专用铁通光缆作为通信数据通道，调度站与被控站间的通信采用“环引”方式，将开闭所主要开关状态、电流、电压、功率等参数值传输至调度端的主控站，由供电调度统一调度监控。

2.2 箱式变电站智能终端设备设计

箱式变电站智能化是未来发展目标，箱式变电站实现信息共享，设备信息可实现网络化，未来将大力发展清洁能源，变电站智能化成为发展趋势。智能箱式变电站总体功能主要由过程设备与终端设备组成，变压器等监控模块将采集数据通过局域网传输到通信管理机，按后台制定规约将数据传输给管理站，管理站分析数据后作出响应判断，变压器非法打开时可通知管理人员，管理人员可第一时间处理变压器故障。设计提供变压器温控器有三路温度传感器，温控器带有RS485通信结构，实现变压器状态的远程在线监测，可通过短信报警功能通知管理人员变压器故障，变压器内部温控器利用监测变压器小室内温湿度，变电站内温度较高时，启动风机散热，湿度较大时启动除湿装置。箱式变电站产品安装在户外，高压操作电源通常由电压互感器提供，但因其输出额定容量较小受限，设计采用安装在箱式变电站外壳顶部的太阳能板发电。采用太阳能电源与PT电源自动切换供给操作电源。原理是逆变器将电池直流电逆变为交流电，白天太阳光强烈时多余电为蓄电池充电，太阳能控制逆变器控制光伏电池将太阳能转化为电脑，蓄电池通过逆变器将直流电转化为交流电。

2.3 箱式变电站设计技术要点

选择箱式变电站变压器容量要以电力用户负荷特性为依据，考虑电力负荷未来发展，如电力负荷未来一段时间内进行电力规划，负荷容量存在不大变动，箱式变电站变压器容量选型可考虑5年内电力负荷波动情况，要求变电站当年运行负荷不低于变压器容量的30%箱式变电站运行中温升效应主要取决于自身壳体结构，配电变压器形式，选型中应考虑温升设计富裕度，高点电器设备允许温升按照《高压开关设备标准共用技术要求》低压电器设备按照《低压开关设备新标准》中技术要求进行设计。

结语：国民经济的发展离不开交通事业的进步，供配电系统在铁路交通中发挥重要的作用，与国民经济持续发展有密切的联系。为保证铁路运输系统发展，要不断完善电力系统。箱式变电站相比传统铁路变电站有很大的优势。

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