摘要：通过对国外几家预装式变电站生产厂家的考察交流，本文分析了国内外预装式变电站设计的主要不同点，如外壳、内部隔室、变压器散热、高低压设备及其他。
关键词：预装式变压站；设计
通过国外考察了几家预装式变电站（俗称欧变，以下就简称欧变）生产厂家，如施耐德、阿尔斯通、USEA等。同时结合近几年从事欧变的设计工作，对国内欧变有了一些了解，做些比较分析。
1 外壳
在国外生产的欧变外壳全是非金属外壳，欧洲90%以上欧变采用非金属外壳，仅有少量采用不锈钢外壳。而国内欧变外壳材料多种多样，主要有非金属、铝合金、不锈钢、彩钢板、敷铝锌板及普通钢板等。但近年来随着对非金属外壳认识的不断了解，其耐腐蚀性好、强度高、耐辐射、隔热性好等优势逐渐突显出来，而且其造价也远远低于其它材质产品，所以近年来使用量也逐年上升，但对于非金属外壳来说最大的缺点就是重量太重。
同样是非金属外壳，国内外还是有很大不同。国外非金属外壳样式比较单一、简洁，一般墙面较毛糙，涂料也是单一色。而国内非金属外壳样式同材质一样也是多种多样，许多外壳制造商为了满足用户不同要求开发了许多不同的样式：箱顶斜坡状，铺瓦，有红、黄、蓝等；墙体有单一涂料的，半面贴文化石、瓷砖的、整体贴瓷砖或用本身墙体制成的仿砖的，或制成木纹结构的。为什么有这样的差异？因为这些非金属外壳除了上述优点外，很重要的一点就是与周围环境相协调。我们看一看国外一些居民的住宅小屋，其外墙涂料也是单一色，墙面也是拉毛的，我们比较一下就可以知道国外为什么大多外壳样式是这样的。
2 内部隔室
在国外参观欧变时，打开低压侧的门，高压柜、变压器、低压设备都已映入眼帘，几乎所有的产品皆是如此。国外欧变内部是不分隔室的，外壳犹如一间空房子，所有设备从顶部吊入，相互留一些间距。而国内欧变有明显的隔室，一般分为高压室、低压室、变压器室，室与室间采用钢板或其它材质相互隔开。尤其是变压器室，考虑到变压器散发的热量不影响高、低压设备，变压器室隔板还加有阻燃隔热层，而且大都加有网门。
从制造角度来说，没有隔室布局更紧凑、整体欧变尺寸也能更小，相关设备安装也方便。有了隔室，增加了制造成本，各设备相互独立，但电气连接需穿越各隔板，安装也费时。从安全性角度来说，没有隔室对各设备的安全性要求高，必须没有可触摸到的带电体，对操作工的要求也相应提高。有了隔室，对相关操作做出了明确规定，高压、变压器和低压设备的操作工是有明确分工的，但并不表示更安全。
3 变压器的散热
我们也可以发现欧变散热设计的明显不同。国外欧变散热面积都较大，针对变压器侧的门一般整体都是百页窗结构。一般500kVA及以下的小容量变压器欧变都采用自然通风形式，很少采用风机来辅助散热。而国内有许多欧变的变压器侧虽然有散热的通风孔，但大多面积有限。而且变压器室几乎都装有轴流风机，甚至象100kVA左右的欧变也要求安装轴流风机。
随着欧变小型化，深入负荷中心的趋势来看，变压器容量不宜过大，一般500kVA足够了，而且发热量不是很大，要做到自然通风还是可行的。另外深入负荷中心后，势必离居民近了，风机启动后必然带来噪声。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但要保证变压器自然通风仍能安全运行，良好的通风散热必不可少。国外欧变散热通风结构也有许多种，主要是针对变压器的，除了上面看到的百页窗门结构外，还有利用底座和顶沿的。另外从内部布局来看，变压器离外壳底部有500mm左右空间，冷空气可直接从变压器底部吹过散热器，这样更有利于变压器散热。我们通过相关试验，如果把欧变底座用50mm枕木垫高，变压器散热大大改善，温升可下降5K左右。
4 高低压设备
前面提到国外欧变内无隔室，这直接影响到欧变内的高低压设备。国外欧变高压柜绝大部分采用充气式SF6负荷开关环网柜，即负荷开关等高压部分在一个SF6气箱内，整个密封气箱采用激光焊接。环网柜形式一般为二进一出，出线侧接变压器，为负荷开关+熔断器组合，此种配置变压器容量一般最大可做至1600kVA。此类环网柜全密封、全绝缘，没有可摸触到的高压带电部分，这就为欧变不需隔室提供了保证。这种环网柜形式也已广泛使用于国内欧变中，如上海统一设计欧变就采用此类环网柜，其它地区也有大量使用。但考虑到价格因素，仍有大量其它形式，如FN5、FN7、FN12等压气式负荷开关。也有部分用户，变压器容量只有500kVA左右，高压却采用真空断路器，这种设计造价、维护成本高，保护却反而不如负荷开关+熔断器组合。
变压器部分，国外高低压出线部分也是全绝缘的。高压进线采用肘形电缆头，其密封、绝缘形式与高压环网柜进出线连接器是一致的。低压出线大都采用电缆，其连接方便，制作简单，电缆与低压装头间加一绝缘罩。国内变压器单元进出线亦是各种样式都有，有如国外全绝缘的，也有许多厂家高压采用电缆，但仅为了连接方便，变压器侧仍用瓷瓶导电杆式，外套一绝缘罩，但并不能起绝缘作用。低压侧几乎都采用铜排或软性薄铜皮制件。
低压侧一般无总开关，我们仅看到现场一台1000kVA双胞胎欧变安装有总的抽屉式断路器开关。而每路出线均采用条形刀熔开关。低压非常紧凑，安装也十分方便，四个螺栓与欧变内条架固定住。此类刀熔开关设计紧凑，操作方便，无外露带电部分，国外无论欧变，还是路边小型配电箱均采用此类元器件。国内几乎所有的供电部门出线均采用断路器，低压总线也一般加装刀开或断路器，要求必须有明显断开点。国外采用刀熔开关造价低、结构紧凑、布置整齐美观。对于国内供电部门来说，不用刀熔开关最大的理由就是线路故障后，刀熔开关动作后，需更换熔断器，缺点是现场熔断器规格不易记清楚，而断路器只需重新合上。国外一些专家认为刀熔开关有其自身的特点，首先其极限分断能力强、易扩展、电流调整简单、具有限流能力短路能量小，且动作后更换新的熔断器，其保护性能丝毫未降低，而断路器动作数次后，其分断能力就会下降，所以究竟使用断路器还是刀熔开关应具体分析研究。
5 其它
国外条形刀熔开关三相出线排列很紧，按国内绝缘距离要求是绝对达不到的。而且国内一般400A出线采用240mm2电缆，根本没有空间接进去。由此联想到，国外的一些母线系统，其铜排载流量远远大于国内。有人认为国外铜排材质好，但我认为应与铜排允许运行温度有关。高压产品GB/T 11022中对裸铜排在空气中允许运行温度规定为90℃。国标GB 7251.1中亦未对铜排允许温度提出要求，只提到符合绝缘介质的耐热能力，我们现在均按70℃来选择。
另外，国外欧变大多是半埋式结构，其外部可看出底部有一不上色的混凝土。这样无需混凝土的基础，只需挖好坑及电缆沟，欧变吊入后连接好进出电缆后复土即可。国内此类产品亦开发过，因维护比较麻烦点尚没大量推广。
小结
国内外欧变的诸多不同自然有很多因素造成，诸如观念、资金、环境等，其实各国有各国的特色，也不可能做到一样，而且有不同，才有相互学习借鉴的可能。但不管怎样，其发展方向是一致的：要深入负荷中心；运行更安全可靠；与周围环境完美协调；尺寸更小占地面积小；安装、维护、操作简便；噪声要不影响周围居民等。
论文作者:杨斌,施闻博
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
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