為了減小供配電線路路端損失，提高供電電能綜合質(zhì)量水平，要求將中高壓輸電線路盡量設(shè)置在電力負(fù)荷中心，甚至采取高壓進(jìn)戶線路(通常以35kV、10kV為主)直接引入到負(fù)荷中心，集中向高層建筑和用電量非常大的工礦、企業(yè)進(jìn)行供電。工程應(yīng)用中，通常將100kVA～1250kVA，10kV／0.4kV的配電變壓器，置于電力負(fù)荷用電中心進(jìn)行集中供電，尤其是占地面積較小的地方，就需有構(gòu)筑集高壓受電設(shè)備、配電變壓器、以及低壓配電設(shè)備等為一體的供配電設(shè)施。按照集中式一體化供配電設(shè)施安裝地點，又可以分為戶內(nèi)和戶外兩種，在制造廠組裝成為成品就通稱為組合變電站，同時為了日常檢修維護(hù)方便和提高配電設(shè)施綜合使用壽命，又將組合變電站裝設(shè)在“目”或“品”字形的箱體內(nèi)，既而稱為箱式變電站。預(yù)裝箱式變電站是一種把高壓受電開關(guān)設(shè)備、配電變壓器、以及低壓配電設(shè)備按照一定的接線方式組成一體化的工廠預(yù)制型戶內(nèi)外緊湊式變配電裝置，它將高壓引入、變壓、以及低壓配電等功能有機(jī)結(jié)合起來，具有成套性強(qiáng)、集成自動化程度高、體積小、占地少、供電可靠性高、線損小、送電周期短、對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝維護(hù)方便、以及外形美觀等優(yōu)點，在廠礦企業(yè)、住宅小區(qū)、以及農(nóng)村變電站工程中發(fā)揮非常重要的作用。

    1、預(yù)裝式箱式變電站的優(yōu)點

    目前，箱式變電站已廣泛應(yīng)用于城市供電、農(nóng)村10kV～110kV中高壓小型變(配)電所、工礦企業(yè)、以及流動作業(yè)變電所的建設(shè)及升級改造工程中，其易于深入到電力負(fù)荷中心進(jìn)行集中供電，減少了供電半徑，提高了配電線路末端供電電能質(zhì)量，尤其適用于城市建設(shè)、農(nóng)村電網(wǎng)技術(shù)升級改造、野外施工供配電等工程領(lǐng)域。

    1.1技術(shù)先進(jìn)安全可靠

    箱式變電站其箱體主要采用國內(nèi)較為領(lǐng)先的技術(shù)和生產(chǎn)工藝，其外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板；其內(nèi)部框架采用標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱材料及制作生產(chǎn)工藝，具有非常良好的防腐蝕性能，能夠保證設(shè)備20a不銹蝕；箱變內(nèi)封板采用鋁合金扣板，其夾層中封填防火保溫性能較為優(yōu)越的材料；變電站箱體內(nèi)部安裝自動調(diào)節(jié)空調(diào)及除濕裝置，電氣設(shè)備在正常運(yùn)行過程中不受自然氣候環(huán)境和外界污染等因素的影響，可以保證變電站在-40℃～+40℃溫度范圍內(nèi)始終保持安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行性能。變電站箱體內(nèi)的電氣一次設(shè)備采用單元真空開關(guān)柜、干式配電變壓器、干式電壓(電流)互感器、以及真空斷路器(配備電動彈簧操作機(jī)構(gòu))等國內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，產(chǎn)品按照全絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)備，無裸露帶電部分，完全能到零觸電事故運(yùn)行需要，且全站可實現(xiàn)無油化自動運(yùn)行，二次設(shè)備集成自動化水平較高，大大減少了變電站運(yùn)行維護(hù)工作量，能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守等功能。

    1.2集成自動化水平較高

    箱式變電站采用全站集成化、智能化一體化設(shè)計方案，其繼電保護(hù)系統(tǒng)采用微機(jī)綜合自動化保護(hù)裝置，分散安裝，可以實現(xiàn)變電站無人值守“四遙”功能，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)。變電站內(nèi)部各控制系統(tǒng)單元均具有獨立運(yùn)行功能，可以通過微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)實現(xiàn)的運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)方設(shè)置，對箱體內(nèi)部濕度、溫度等參變量的遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制，滿足無人值班的功能需求。

    1.3工廠預(yù)制化

    箱式變電站按照組合式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計人員只需要根據(jù)工程實際需要情況，設(shè)計出電氣一次主接線圖和箱外設(shè)備，就可以按照箱式變電站廠家所提供的箱式變電站規(guī)格、型號、組合方式等設(shè)計出完整的方案。設(shè)計人員所選用的電氣設(shè)備在工廠進(jìn)行一次組合安裝、調(diào)試合格后，就能投入到工程實際應(yīng)用中。箱式變電站真正實現(xiàn)了變電站制造工廠預(yù)制化，不僅簡化了設(shè)計思路、方案，同時縮短了工程施工周期，現(xiàn)場安裝調(diào)試施工僅需將已組裝完好的箱體進(jìn)行定位，將箱體間隔間的電纜聯(lián)接，并進(jìn)行保護(hù)定值校驗、傳動試驗、以及其它相關(guān)調(diào)試工作后，就能投入都實際工程應(yīng)用中。

    1.4組合方式靈活

    箱式變電站由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較緊湊，且每個間隔均按照獨立集成系統(tǒng)設(shè)計方案，這使得箱式變電站在實際選用中根據(jù)需要其組合方式較為靈活，可以全部采用箱式結(jié)構(gòu)，即將高壓側(cè)和低壓側(cè)電氣設(shè)備全部設(shè)置在箱體內(nèi)，組成全箱密封式變電站；也可以按照設(shè)計要求將高壓側(cè)電氣設(shè)備置于箱體外部，低壓側(cè)電氣設(shè)備及控制保護(hù)系統(tǒng)裝備置于箱體內(nèi)部安裝。

    1.5綜合投資經(jīng)濟(jì)效益高

    從大量工程實際應(yīng)用經(jīng)驗可知，箱式變電站與同規(guī)模容量的綜合自動化變電站相比，其在經(jīng)濟(jì)性能方面大約可以減少40％～50％的綜合投資；在技術(shù)性能方面，其運(yùn)行安全可靠性非常高。選用箱式變電站基本不存在房建工程量，其占地面積較小，對于我國可用耕地面積不斷減少的條件下，占地面積較小的箱式變電站已成為變電站建設(shè)發(fā)展的必然方向，將高壓、變壓器、低壓電氣設(shè)備進(jìn)行集中一體化布置，符合我國節(jié)約土地的基本政策要求。

    2、箱式變電站內(nèi)部元部件選型技術(shù)要點

    2.1高壓側(cè)受電設(shè)備選擇

    對于10kV的中小型規(guī)模容量的電力用戶而言，其高壓負(fù)荷開關(guān)經(jīng)常用于開斷正常負(fù)荷電流，用戶開斷短路電流的情況非常少，因此，10kV預(yù)裝式箱式變電站在設(shè)計時，通常采用高壓負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合電器來代替高壓斷路器，這樣可以大大提高設(shè)備綜合投資經(jīng)濟(jì)效益。10kV箱式變電站中，由高壓負(fù)荷開關(guān)實現(xiàn)開斷變電站系統(tǒng)正常負(fù)荷電流，由熔斷器實現(xiàn)開斷變電站系統(tǒng)的故障短路電流，確保變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行。高壓斷路器與高壓負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合電器相比，其不僅造價較高，同時其外形尺寸較大，不適合于內(nèi)部空間較為狹窄緊湊的箱變結(jié)構(gòu)，因此，95％以上的箱式變電站其高壓受電設(shè)備均采用高壓負(fù)荷開關(guān)加熔斷器組合電器。

    2.2變壓器選擇

    箱式變電站變壓器通常選用節(jié)能型干式配電變壓器。配電變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電力負(fù)荷特點和運(yùn)行方式進(jìn)行選擇，單臺配電變壓器設(shè)計容量不宜超過1250kVA，如果統(tǒng)計負(fù)荷容量較大時，建議選用兩臺變壓器自動切換運(yùn)行方案。干式變壓器不需要檢查油位、油溫、油質(zhì)、以及油壓等特性參數(shù)，也稱為免維護(hù)式配電變壓器，加上其具有阻燃、防爆等優(yōu)點，在箱式變電站設(shè)計中成為優(yōu)選的變壓器類型。

    2.3低壓配電部分選擇

    普通配電房中所用的低壓配電柜(如：GGD、GCS、MNS等)均是按照低壓配電功能單元進(jìn)行單獨組合布置，具體分為進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜、補(bǔ)償柜等，而箱式變電站

    其內(nèi)部集成程度較高，一次電路較為簡單，通常只包括進(jìn)線、出線、補(bǔ)償功能，因為，為了減少低壓柜在箱變內(nèi)部的占地面積，應(yīng)優(yōu)化低壓電器的布置結(jié)構(gòu)。主回路中應(yīng)選用多功能萬能式斷路器，即可以手動又可電動操作的自動低壓饋電開關(guān)，并配有過載長延時、短路短延時、以及短路瞬間保護(hù)，以及失壓和分勵等多種自動脫扣器和輔助結(jié)構(gòu)，構(gòu)成比較完善系統(tǒng)的綜合保護(hù)系統(tǒng)。對于分支饋電線路而言，應(yīng)選用塑料外殼式斷路器，利用其自身所帶的短路保護(hù)熱脫扣裝置，有效提高饋線回路運(yùn)行安全可靠性。

    2.4附加功能設(shè)計

    根據(jù)箱式變電站使用環(huán)境條件等條件要求，應(yīng)可考慮加裝防凝露、路燈照明時光控制等自動控制系統(tǒng)裝置。箱式變電站殼體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有非常良好的耐久性、抗腐性、以及抵抗內(nèi)部故障電弧等特性。對于10kV末端箱式變電站而言，如果其容量在500kVA以下，則從經(jīng)濟(jì)性考慮，建議選用非金屬殼體。

    3、箱式變電站設(shè)計技術(shù)要點分析

    3.1變電站容量設(shè)計

    選擇箱式變電站變壓器容量時，要以現(xiàn)有電力用戶負(fù)荷特性和運(yùn)行方式作為主要的依據(jù)，適當(dāng)考慮電力負(fù)荷未來發(fā)展，即：如果該區(qū)域電力負(fù)荷在未來一定時間段內(nèi)(以5年為例)進(jìn)行電力規(guī)劃時，其負(fù)荷容量如果存在不大變動，則在預(yù)裝式箱式變電站變壓器容量選型時，就可以將5年內(nèi)的電力負(fù)荷波動情況考慮在內(nèi)。為了提高變電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，要求變電站當(dāng)年運(yùn)行負(fù)荷不能低于變壓器容量的30％。

     3.2溫升設(shè)計

    箱式變電站運(yùn)行過程中的溫升效應(yīng)主要取決于箱式變電站自身殼體結(jié)構(gòu)、材料、配電變壓器形式、以及電氣開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式，三者在選型設(shè)計時均應(yīng)充分考慮溫升設(shè)計富裕度。高壓電器設(shè)備和控制設(shè)備允許溫升按照《GB-T11022-1999高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》；變壓器允許溫升按照GB／T6451-1999《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》；低壓電器設(shè)備和控制設(shè)備按照GB14048-2008《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備新標(biāo)準(zhǔn)》中允許的技術(shù)要求進(jìn)行溫升設(shè)計。

    3.3組合電器的選用

    選用組合電器時必須考慮產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移電流或交接電流的數(shù)值。轉(zhuǎn)移電流一般大干負(fù)荷開關(guān)額定電流，它是負(fù)荷開關(guān)應(yīng)能分?jǐn)嗟淖畲箅娏?。交接電流為熔斷器不承?dān)分?jǐn)?，全部由?fù)荷開關(guān)開斷的三相對稱電流值。小于這一電流時，熔斷器把分?jǐn)嚯娏鞯娜蝿?wù)交給帶脫扣器觸發(fā)的負(fù)荷開關(guān)來承擔(dān)。

    3.4控制系統(tǒng)抗干擾措施選用

    箱式變電站按照技術(shù)特性功能要求，應(yīng)采取硬件抗干擾和軟件抗干擾的綜合抗干擾措施，其中硬件抗干擾是變電站自動控制系統(tǒng)最主要、最基本的抗干擾措施手段，具體包括：隔離、接地、屏蔽、濾波、鑒幅、提高信噪比等技術(shù)方法；軟件抗干擾主要是通過在自動控制系統(tǒng)軟件編程序時，加入相應(yīng)的抗干擾措施方法，來及時發(fā)現(xiàn)、攔截和糾正軟件干擾對控制系統(tǒng)帶來的危害，具體包括：自診斷，程序容錯、信息冗余和數(shù)字濾波等。

    3.5凝露和腐蝕措施選用

    為了防止箱式變電站出現(xiàn)凝露等不利現(xiàn)象，可以在箱式變站內(nèi)部加裝加熱器和通風(fēng)裝置，確保變電站內(nèi)部的溫度、濕度始終保持在最優(yōu)環(huán)境條件下，確保箱體內(nèi)的高低壓電氣設(shè)備不會產(chǎn)生對運(yùn)行有影響的凝露等不利現(xiàn)象發(fā)生。但要真正解決凝露和腐蝕問題，最主要的技術(shù)方法就是找到一些能夠克服凝露現(xiàn)象和具有較強(qiáng)防腐能力的材料作為變電站箱體材料。目前，我國一些高科技企業(yè)已研發(fā)出一些抗凝露防腐蝕的高性能材料，并在實際應(yīng)用中取得非常良好的應(yīng)用效果。

    4、結(jié)語

    隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及制造研發(fā)水平的進(jìn)一步提高，箱式變電站綜合集成自動化、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性等水平將得到顯著提高。箱式變電站具有結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)構(gòu)簡單、動作可靠、電能轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)越性能，必將得到電力用戶的進(jìn)一步認(rèn)識和認(rèn)可，進(jìn)而推進(jìn)智能供配電網(wǎng)安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的高效建設(shè)發(fā)展。