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摘要：箱式变电站拥有体积小、占地少、成套性强、安装使用方便、选址灵活、供电质量高、损耗少、送电周期短、适应环境性强、运行安全可靠、投资少、见效快等优点。因此广泛应用于城市配网工程中。文章对葙式变电站在配网工程中的应用进行了探讨。
关键词：箱式变电站；配网工程；变电站安装
箱式变电站是指的一种将高压开关设备、低压配电装置和配电变压器，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内。机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种新型的变电站。
一、箱式变电站的类型
箱式变电站一般由高压室、变压器室和低压室组成。根据产品结构不同以及采用元器件的不同，分为欧式箱变和美式箱变两种类型。
欧式箱变分别把高压开关设备，低压配电设备，电力变压器安装在三个不同的隔室，其电气连接是通过母线或者电缆来实现的。欧式箱变具有适应性强，结构灵活，高压主接线方案多样，变压器可采用SCB9等干式变压器或者S9、S11等油浸变压器，可根据实际用户量的要求来定做低压配电设备等优点。但是欧式箱变的体积较大。
美式箱变将高、低压控制、保护装置进一步简化。把高、低压配电装置以及变压器主体一起装入到变压器油箱内，形成为一体。这种型式的箱式变体积更小，其体积近似于同容量的普通型油浸变压器。仅为同容量欧式箱变体积的1/3左右。
美式箱变的主要特点为：（1）过载能力强，超过额定负荷2倍在两个小时以内，超过额定负荷1.6倍在7个小时以内，都不会影响到其使用寿命；（2）采用双熔断器保护装置，箱变内部发生的故障时，则后备限流保护熔断器立即熔断；当箱变二次侧发生的短路故障，则插入式熔断器为立即熔断；（3）采用肘式插接头，可带电拔插，在紧急情况下可作负荷开关使用，高压进线电缆连接时非常方便；（4）高压负荷开关熔断器等元件与变压器铁芯、绕组均放在同一油箱内；（5）变压器一般采用高燃点油（FR3）。
二、箱式变电站的优点
（一）技术先进安全可靠
采用标准的集装箱材料来制作箱体框架，外壳通常采用镀铝锌钢板，具有很强的抗腐蚀能力，20年内不会产生锈蚀。采用铝合金扣板做内封板，采用防火保温材料做夹层填充，箱体内安装有除湿装置及空调设备，箱变在运行时基本上不受气候环境以及外界污染的影响，在40℃～+40℃的环境温度下可以正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式互感器、干式变压器、弹簧操作机构、真空断路器，旋转隔离开关等先进设备，无裸露带电体，采用全封闭以及全绝缘结构，完全避免了触电事故的发生；箱式变电站运行可以实现无油化，大大提高了运行的安全性；二次采用微机综合自动化系统。运行时不需要要人看守。
（二）自动化程度高
全站采用智能化设计，完全可以实现遥测、遥信、遥控、遥调。保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，其中每个单元能够独立运行。可以远程设置运行参数，并对箱体内温度、湿度进行控制，并可以实现远方烟雾报警，不需要安排专员值班；根据需要还可实现图像远程监控。
（三）工厂预制化
只需要根据变电站的实际需要，设计出一次主接线图及确定箱外设备。生产厂家就可以提供相应的箱变规格和型号，在工厂内完成所有的设备安装、调试工作，从而实现变电站工厂预制化；现场安装时仅仅需要做好箱体定位、箱体间电缆连接、保护定值校验、出线电缆连接、传动试验等工作，大约只需要5—8天的时间就可以完成一座变电站的建设，大大缩短了建设工期。
（四）组合方式灵活
箱式变电站的结构紧凑，其中每个箱均构成为一个独立的系统，这就使得箱变的组合方式灵活多变。可以全部采用箱式，即35kv、10kv设备全部采用箱内安装的方法，组合而成全箱式变电站；也可只用10kv开关箱，室外安装35kv设备、10kv设备及控保系统箱内安装的形式。后者，在农网改造中旧站改建特别适用，原有35kv设备可以不动，只需要安装一个10kv开关箱便可以达到无人值守的要求。箱式变电站没有完全固定的、一成不变的组合模式，建设时可以根据实际情况合理组合，以满足安全运行的需要。
（五）外形美观
箱体外壳材料采用的是镀铝锌钢板并按照集装箱制造技术来进行制作，外形美观，可以通过壳的颜色变换，以保持与周围的环境相协调，因此非常适合应用于在城市配网工程建设中，比如：住宅小区、公园、车站、机场、港口、绿化带等人口比较集中的地方，既可作为固定式变电站，也可以作为移动式变电站，同时还可以起到点缀和美化环境的作用。
（六）占地面积小
P24000kva单主变规模的变电站为例，一般建设一座35kv变电所，大概需占地4.5亩左右，并且土建工程建设规模也相当大；但是采用箱式变电站，主变箱以及开关箱占地面积仅为1/6亩，再加上35kv其他设备的占地面约为0.4亩，总占地面积仅为0.58亩，是同规模土建变电站用地的八分之一。因此，在城市中可利用边角地、广场角落等地方建设箱变，可以大大节约用地。
三、箱式变电站的安装运行
箱式变电站应该安装在位置较高的地坪上，不得安装于低洼地段，以防止雨水进入箱内影响设备的运行。混凝土平臺浇筑时要注意在高低压侧预留电缆进出线敷设的槽口。地基开挖时，必须挖到实土，确保地基的承载能力，然后回填土质较好的粘土并夯实，回填三合土或道渣，必须保证基础的稳固可靠。
箱式变电站箱壳门应该向外开，门上应该设有把手、暗闩以及门锁，暗闩和锁还应该做防锈处理。变压器室应该以通自然风为主。根据箱内温度以及变压器电力变化关系，得出相应的关系曲线。变压器室内可以根据需要安装室温监视仪以及自启动通风冷却装置。确保变压器在规定的环境下满负荷运行。变压器应该能够从侧门或者箱顶部进出。噪音水平必须控制在规定的变压器噪音范围以内。箱壳必须接地，且接地电阻以及效果必须满足相关规范要求，并标明接地符号。 箱式变电站主要是依靠自然风循环冷却。因此，在箱变周围不能随意堆放杂物，影响周围的通风条件，尤其是不能堵塞变压器室门，平时还应该经常将附着百叶窗通风孔上的杂物清除干净，确保运行时，所有电气设备的温度不查过最大允许值。低压断路器跳闸后，必须仔细检查跳闸原因以后才可以试送。若试送不成功，则必须彻底将产生故障的原因查清楚，并于排除故障后才可以送电，避免事故进一步扩大。高压配电室内应该安装氧化锌避雷器，安装方式以便于试验及拆装更换为准。
箱式变电站的零线与接地共用同一接地网。一般接地网在箱变基础四角设置接地桩，再将其连接成为一体。箱式变电站与接地网的连接必须牢固可靠，且其连接点不得少于两个。在箱式变电站运行后，应对接地连接处经常进行检查，看其是否有松动、锈蚀情况，若有，应该及时处理。还应该定期对接地电阻值进行测量，接地电阻值必须不得大于4欧姆。
定期对环网开关、变压器、避雷器等设备进行巡查维护，如果发现有缺陷必须及时处理。如果箱式变电站停用的时间达到3个月以上，再次投入运行时，前应进行全项预防性试验。
四、箱式变电站存在的问题与对策及其前景展望
箱式变电站虽然有以上诸多优点，但它仍然存在不少问题。
1.箱式变电站一般为全封闭无人值守运行，虽然全部设备无油化运行且装有远方烟雾报警系统，但是箱体内仍然存在火灾隐患，如：电缆，补偿电容及鼠害等，一旦发生火灾不利于通风，也不利于火灾的扑救，因此应考虑设计自动灭火系统，但这样会增加箱式变电站的制造成本。
2.散热问题。散热问题是现有箱式变电站普遍存在的主要问题之一，与之相关的问题还有通风和防尘问题，这三个问题相互影响之约。可以在箱体外壳上镀上一层特殊的反光材料，将太阳光中的红外波段反射掉，或者在设计时将当地的气候条件特点和箱变的散热问题考虑进去，适当增大变压器的容量裕度，这样在相同的负荷和气温条件下，箱式站内的报警温度上限值就提高了。 近年来，随着计算机技术的发展，人们研发出了多功能电脑温控器，通过PT100铂热电阻检测变压器室的温度，实现了根据温升自动控制风机的启停，超温报警，高温跳闸。
3.扩容问题。箱式变由于受体积及制造成本所限，出现间隔的扩展裕度较小，如想在箱体中增加1～2個出现间隔是非常困难的，只有再增加箱体才能做到。
4.检修问题。由于箱式变电站在制造时考虑制造成本及箱体体积所限，使箱变的检修空间较小，不利于设备检修，特别是事故抢修，这也是箱式变电站的先天不足。
5.防雷问题。箱式变电站两箱体一般为金属框架，对内部电气设备来说，本身就处在一个大的屏蔽体内，加之箱变内进出线处都装有避雷器，雷电进入的几率不大，在城网中可不做考虑，但在农网中却是一个非常重要的问题，农网中箱式变安装的位置一般位于空旷的野外，周围没有高大的建筑物，发生雷击事故的概率就非常大。
6.凝露问题。箱式变电站一般安装于室外，所处环境条件较恶劣，箱体的内外温度、湿度差较大，在外界温度急剧变化时，箱体内部容易产生凝露现象，从而引起带电设备闪络放电，安装凝露控制器，随时监控被测环境的温度湿度的变化，当湿度达到一定程度，有产生凝露的可能时，控制器驱动加热器工作，破坏产生凝露的条件，当凝露的条件消失后，加热器自动断开，控制器又恢复到监测状态，
7.接地问题。箱式变电站内集成的设备较多，各种不同设备要求的接地形式不同，实际运行中较容易发生计算机的串口烧毁现象，经检查，系由接地问题造成。后台计算机的外壳和通讯电缆一定要按照规定可靠接地与屏蔽。
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系统的70%，美国已占90%。随着我国城市现代化建设的发展，城乡配电网的不断更新改造，展望未来，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用。箱式变电站必将向智能化、小型化、免维护、节能环保、高可靠性方向发展，并以其物美价廉的优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新的台阶。□
参考文献
[1]吕智，箱式变电站在居民小区中的应用浅谈[J]江汉石油科技。2008，（3）
[2]杜万昌，等，户外箱式变电站在城网配电系统中的应用[J]中国新技术新产品，2010，（5）
关键词：箱式变电站；配网工程；变电站安装
箱式变电站是指的一种将高压开关设备、低压配电装置和配电变压器，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内。机电一体化，全封闭运行，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种新型的变电站。
一、箱式变电站的类型
箱式变电站一般由高压室、变压器室和低压室组成。根据产品结构不同以及采用元器件的不同，分为欧式箱变和美式箱变两种类型。
欧式箱变分别把高压开关设备，低压配电设备，电力变压器安装在三个不同的隔室，其电气连接是通过母线或者电缆来实现的。欧式箱变具有适应性强，结构灵活，高压主接线方案多样，变压器可采用SCB9等干式变压器或者S9、S11等油浸变压器，可根据实际用户量的要求来定做低压配电设备等优点。但是欧式箱变的体积较大。
美式箱变将高、低压控制、保护装置进一步简化。把高、低压配电装置以及变压器主体一起装入到变压器油箱内，形成为一体。这种型式的箱式变体积更小，其体积近似于同容量的普通型油浸变压器。仅为同容量欧式箱变体积的1/3左右。
美式箱变的主要特点为：（1）过载能力强，超过额定负荷2倍在两个小时以内，超过额定负荷1.6倍在7个小时以内，都不会影响到其使用寿命；（2）采用双熔断器保护装置，箱变内部发生的故障时，则后备限流保护熔断器立即熔断；当箱变二次侧发生的短路故障，则插入式熔断器为立即熔断；（3）采用肘式插接头，可带电拔插，在紧急情况下可作负荷开关使用，高压进线电缆连接时非常方便；（4）高压负荷开关熔断器等元件与变压器铁芯、绕组均放在同一油箱内；（5）变压器一般采用高燃点油（FR3）。
二、箱式变电站的优点
（一）技术先进安全可靠
采用标准的集装箱材料来制作箱体框架，外壳通常采用镀铝锌钢板，具有很强的抗腐蚀能力，20年内不会产生锈蚀。采用铝合金扣板做内封板，采用防火保温材料做夹层填充，箱体内安装有除湿装置及空调设备，箱变在运行时基本上不受气候环境以及外界污染的影响，在40℃～+40℃的环境温度下可以正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式互感器、干式变压器、弹簧操作机构、真空断路器，旋转隔离开关等先进设备，无裸露带电体，采用全封闭以及全绝缘结构，完全避免了触电事故的发生；箱式变电站运行可以实现无油化，大大提高了运行的安全性；二次采用微机综合自动化系统。运行时不需要要人看守。
（二）自动化程度高
全站采用智能化设计，完全可以实现遥测、遥信、遥控、遥调。保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，其中每个单元能够独立运行。可以远程设置运行参数，并对箱体内温度、湿度进行控制，并可以实现远方烟雾报警，不需要安排专员值班；根据需要还可实现图像远程监控。
（三）工厂预制化
只需要根据变电站的实际需要，设计出一次主接线图及确定箱外设备。生产厂家就可以提供相应的箱变规格和型号，在工厂内完成所有的设备安装、调试工作，从而实现变电站工厂预制化；现场安装时仅仅需要做好箱体定位、箱体间电缆连接、保护定值校验、出线电缆连接、传动试验等工作，大约只需要5—8天的时间就可以完成一座变电站的建设，大大缩短了建设工期。
（四）组合方式灵活
箱式变电站的结构紧凑，其中每个箱均构成为一个独立的系统，这就使得箱变的组合方式灵活多变。可以全部采用箱式，即35kv、10kv设备全部采用箱内安装的方法，组合而成全箱式变电站；也可只用10kv开关箱，室外安装35kv设备、10kv设备及控保系统箱内安装的形式。后者，在农网改造中旧站改建特别适用，原有35kv设备可以不动，只需要安装一个10kv开关箱便可以达到无人值守的要求。箱式变电站没有完全固定的、一成不变的组合模式，建设时可以根据实际情况合理组合，以满足安全运行的需要。
（五）外形美观
箱体外壳材料采用的是镀铝锌钢板并按照集装箱制造技术来进行制作，外形美观，可以通过壳的颜色变换，以保持与周围的环境相协调，因此非常适合应用于在城市配网工程建设中，比如：住宅小区、公园、车站、机场、港口、绿化带等人口比较集中的地方，既可作为固定式变电站，也可以作为移动式变电站，同时还可以起到点缀和美化环境的作用。
（六）占地面积小
P24000kva单主变规模的变电站为例，一般建设一座35kv变电所，大概需占地4.5亩左右，并且土建工程建设规模也相当大；但是采用箱式变电站，主变箱以及开关箱占地面积仅为1/6亩，再加上35kv其他设备的占地面约为0.4亩，总占地面积仅为0.58亩，是同规模土建变电站用地的八分之一。因此，在城市中可利用边角地、广场角落等地方建设箱变，可以大大节约用地。
三、箱式变电站的安装运行
箱式变电站应该安装在位置较高的地坪上，不得安装于低洼地段，以防止雨水进入箱内影响设备的运行。混凝土平臺浇筑时要注意在高低压侧预留电缆进出线敷设的槽口。地基开挖时，必须挖到实土，确保地基的承载能力，然后回填土质较好的粘土并夯实，回填三合土或道渣，必须保证基础的稳固可靠。
箱式变电站箱壳门应该向外开，门上应该设有把手、暗闩以及门锁，暗闩和锁还应该做防锈处理。变压器室应该以通自然风为主。根据箱内温度以及变压器电力变化关系，得出相应的关系曲线。变压器室内可以根据需要安装室温监视仪以及自启动通风冷却装置。确保变压器在规定的环境下满负荷运行。变压器应该能够从侧门或者箱顶部进出。噪音水平必须控制在规定的变压器噪音范围以内。箱壳必须接地，且接地电阻以及效果必须满足相关规范要求，并标明接地符号。 箱式变电站主要是依靠自然风循环冷却。因此，在箱变周围不能随意堆放杂物，影响周围的通风条件，尤其是不能堵塞变压器室门，平时还应该经常将附着百叶窗通风孔上的杂物清除干净，确保运行时，所有电气设备的温度不查过最大允许值。低压断路器跳闸后，必须仔细检查跳闸原因以后才可以试送。若试送不成功，则必须彻底将产生故障的原因查清楚，并于排除故障后才可以送电，避免事故进一步扩大。高压配电室内应该安装氧化锌避雷器，安装方式以便于试验及拆装更换为准。
箱式变电站的零线与接地共用同一接地网。一般接地网在箱变基础四角设置接地桩，再将其连接成为一体。箱式变电站与接地网的连接必须牢固可靠，且其连接点不得少于两个。在箱式变电站运行后，应对接地连接处经常进行检查，看其是否有松动、锈蚀情况，若有，应该及时处理。还应该定期对接地电阻值进行测量，接地电阻值必须不得大于4欧姆。
定期对环网开关、变压器、避雷器等设备进行巡查维护，如果发现有缺陷必须及时处理。如果箱式变电站停用的时间达到3个月以上，再次投入运行时，前应进行全项预防性试验。
四、箱式变电站存在的问题与对策及其前景展望
箱式变电站虽然有以上诸多优点，但它仍然存在不少问题。
1.箱式变电站一般为全封闭无人值守运行，虽然全部设备无油化运行且装有远方烟雾报警系统，但是箱体内仍然存在火灾隐患，如：电缆，补偿电容及鼠害等，一旦发生火灾不利于通风，也不利于火灾的扑救，因此应考虑设计自动灭火系统，但这样会增加箱式变电站的制造成本。
2.散热问题。散热问题是现有箱式变电站普遍存在的主要问题之一，与之相关的问题还有通风和防尘问题，这三个问题相互影响之约。可以在箱体外壳上镀上一层特殊的反光材料，将太阳光中的红外波段反射掉，或者在设计时将当地的气候条件特点和箱变的散热问题考虑进去，适当增大变压器的容量裕度，这样在相同的负荷和气温条件下，箱式站内的报警温度上限值就提高了。 近年来，随着计算机技术的发展，人们研发出了多功能电脑温控器，通过PT100铂热电阻检测变压器室的温度，实现了根据温升自动控制风机的启停，超温报警，高温跳闸。
3.扩容问题。箱式变由于受体积及制造成本所限，出现间隔的扩展裕度较小，如想在箱体中增加1～2個出现间隔是非常困难的，只有再增加箱体才能做到。
4.检修问题。由于箱式变电站在制造时考虑制造成本及箱体体积所限，使箱变的检修空间较小，不利于设备检修，特别是事故抢修，这也是箱式变电站的先天不足。
5.防雷问题。箱式变电站两箱体一般为金属框架，对内部电气设备来说，本身就处在一个大的屏蔽体内，加之箱变内进出线处都装有避雷器，雷电进入的几率不大，在城网中可不做考虑，但在农网中却是一个非常重要的问题，农网中箱式变安装的位置一般位于空旷的野外，周围没有高大的建筑物，发生雷击事故的概率就非常大。
6.凝露问题。箱式变电站一般安装于室外，所处环境条件较恶劣，箱体的内外温度、湿度差较大，在外界温度急剧变化时，箱体内部容易产生凝露现象，从而引起带电设备闪络放电，安装凝露控制器，随时监控被测环境的温度湿度的变化，当湿度达到一定程度，有产生凝露的可能时，控制器驱动加热器工作，破坏产生凝露的条件，当凝露的条件消失后，加热器自动断开，控制器又恢复到监测状态，
7.接地问题。箱式变电站内集成的设备较多，各种不同设备要求的接地形式不同，实际运行中较容易发生计算机的串口烧毁现象，经检查，系由接地问题造成。后台计算机的外壳和通讯电缆一定要按照规定可靠接地与屏蔽。
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系统的70%，美国已占90%。随着我国城市现代化建设的发展，城乡配电网的不断更新改造，展望未来，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用。箱式变电站必将向智能化、小型化、免维护、节能环保、高可靠性方向发展，并以其物美价廉的优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新的台阶。□
参考文献
[1]吕智，箱式变电站在居民小区中的应用浅谈[J]江汉石油科技。2008，（3）
[2]杜万昌，等，户外箱式变电站在城网配电系统中的应用[J]中国新技术新产品，2010，（5）