摘要：随着城乡电网改造的不断深入，箱式变电站的运用也越来越广泛，如何设计箱式变电站成为当前的一个重点研究课题。本文以10kv箱式变电站为基础，总结出10kv箱式变电站的一些设计思考，以期为相关人员提供参考。
关键词：10kv；箱式变电站；设计；优点
箱式变电站又称预装式变电站，是一种高压开关、变压器、低压开关组装在一起的电力设备。随着当前经济的快速发展，经济社会对供电的要求更高，箱式变电站的出现符合当前灵活、可靠的供电需求，已成为广泛运用的新型成套变配电设备。当前箱式变电站在3-35kv配电系统中运用较多，本文主要对10kv箱变进行阐述。
一、箱式变电站的优势
（一）建设快捷灵活
箱式变电站的主要设备及相关配件可在电气设备厂组装完成，经检测合格后直接运送到安装现场，直接安装在已建好的混凝土基础上，使得建设过程较为快捷。箱式变电站在进行高低压线路设计时，其方案较多，可随意组合，组装过程较为灵活。基于箱变占地小的特点，安装位置也非常灵活。
（二）节省土地资源
箱式变电站的土地成本比常规变电站明显减少，其能节省成片土地、充分利用零星土地资源，减少土地费用，有效节省土地资源。在4000kVA单主变规模变电站中，若建设一座常规35kv变电所，其占地面积需3000㎡，且其土建工程较大，而使用箱式变电站时，其主变箱+开关箱的占地面积约为100㎡，其总体占地面积小于300㎡，大大缩小了占地面积，从而整体减少投资资金，增加经济效益[2]。
（三）外形美观
箱式变电站框架采用集装箱材料及制作工艺，具有良好的防腐性，外壳大多采取镀铝锌钢板。箱变外观较为美观，在建设时可根据周边环境状况，选择不同的外壳颜色，提高变电站与外界环境的协调性，便于城市建设，使人居环境更和谐。
二、箱式变电站的设计要点
（一）欧变与美变的选用设计
美变主要构成部分包括高、低压配电间隔、散热器、注油式箱体等，其绕组、铁芯、负荷开关和熔断器均设置在储油箱中，箱体采用全密封结构，用高强度螺栓和耐油橡胶垫进行密封处理，因此美变的体积较小。避雷器则采用油浸式氧化锌避雷器，变压器油枕取消，油箱和散热器直接暴露于空气中。欧变则有高低压配电装置、变压器三部分组成，体积较大。在实际应用过程中，若对环境封闭性要求较高，如居民楼、医院等，宜选用欧式箱变，美式箱变的变压器暴露在空气中，相对噪音较高，防火性能不足，在防火要求严格的高层建筑中严格规定，禁止使用带油电气设备，因此可首先考虑欧式箱变。此外，在外力碰撞和污染腐蚀严重的场地也不宜选用美式箱变。但美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和环境要求较为一般的建筑物，且体积小，便于安装，运行成本要比欧式箱变低。
（二）环网箱变与终端箱变的选用设计
箱变以高压侧一次接线形式可分为终端型和环网型，终端型无需考虑另外接线，只有进线没有出线，变压器处于线路末端；环网型既有进线也有出线，若干变压器组成一个环，环上有多个点可与电网相连，若高压侧为多进一出或一进多出均可视为环网型箱变。两种方式的接线图如图1所示。
图1 环网型与终端型接线图
环网型的好处在于，当线路中某一设备或线路发生故障时，可从另一端绕过故障点保证其他设备的供电；而终端型一旦设备前端线路故障，在故障恢复前设备将无法从电网得到电能。考虑到箱变造价，对配变在800KVA以下的箱变，或高压侧保护配置要求不高时多采用换网型。
（三）箱体的结构设计
当前我国箱式变电站的箱壳主要有人造大理石、水泥预制板、铝合金材料、普通钢板等种类[3]。箱变分为高压开关柜、低压配电开关及变压器三部分，且三部分各成一室，可根据实际需求状况进行有机组合。高压开关所在的独立隔离室为高压室，内置10KV真空断路器柜、10KV SF6断路器柜、负荷开关柜等；变压器所在的隔离室称为变压器室，可配置各类型的变压器，顶部通常安装通风散热设备，油浸式变压器底部设有渗油栅，并加装防护网；低压配电开关所在的隔离室称为低压室，内置抽出式或固定式配电柜。箱变主要有两种箱式结构设计方案：第一种是采取“品”字型排列，正前方设置高低压室，后方设置变压器室，其主要特点是接线较为方便，第二种是采用“目”字型进行排布，两侧设置高低压室，中间设置变压器室，这种排布方式接线过程较为繁杂，但其布置紧凑，当变压器室中含有多台电压器时，可采取这种排列方式。
（四）箱变的土建基础设计
箱变土建施工前需对材料设备进行检验，达到规范要求的标准。水泥基座施工时需预留安装孔洞和预埋件，并对安装尺寸进行核对，基座需高于地面500mm，槽钢需保证无裂纹和严重锈蚀，调直后可与箱变焊接，精确找平，敷设完毕后刷两边防锈漆进行保护。施工时尽量在干燥、晴天进行，严禁在下雨或大雾等湿度大的天气条件下进行施工，以免箱变受潮，电缆接线时，防护层和屏蔽层需分别接地，保证可靠，并进行绝缘处理，高压侧电缆防护层可直接接地，且电缆头上的接地螺栓需保证紧固。箱变基础埋设的电缆穿管，两端打喇叭口形，电缆穿管后用用油棉丝塞紧，保证防火性能。
（五）箱变的监控系统设计
变电站的监控系统是满足无人值守的关键。变电站的监控系统的工作实质是采集变电站的环境温湿度、电能运行参数等各种信息，并对采集的信息进行综合分析，根据分析结果做出相应的调节控制措施，从而促进变电站的安全、稳定运行。因此，在进行变电站监控系统设计时，需加强对各子系统功能的了解，并根据系统功能完成设计。第一、监控系统首先需保证其监测功能，保证系统能定时完成对电气设备及回路运行状况各数据的实时检测，并能将数据实时分析记录。第二、监控系统需具备事故报警功能，能根据实际故障状况实施智能报警，实施分级报警。第三、系统需具备遥控功能，在电网调控中心需具备开关操作功能，以便实现无人值守。第四、系统需具备遥信和遥测功能，因此，在设计时，需在变电站内设计通信接口，以便将站内的相关遥测量、遥信量、保护信号和故障信息传送至电网调控中心，便于电网调控运行人员完成信号的处理，实时了解箱变的运行状况[5]。若出现事故时，可及时进行针对性处理，减少损失和危害。第五、
系统需保证电能的功率因素补偿功能，以便系统能通过优化无功功率补偿，减少电力损耗，保证电压质量，提高经济效益。第六、系统需保证电能的谐波分析和治理功能，在电网中，非线性负荷将导致线路中电压电流出现波形畸变，导致高次谐波的出现，而高次谐波将导致电设备中损耗增加，引起设备发热损害；影响仪器测量精准度；导致噪声干扰通信质量；严重时甚至引起系统出现误动作[6-7]。因此，进行监控系统设计时，需加强对谐波分析功能的设计，保证电能高质量输送。
（六）箱变的安装设计
箱式变电站的安装位置直接影响电力设备运行工作质量。因此，在进行其位置设计时根据负荷性质和分布进行设计。如根据小区的负荷分布状况，以200米至500m作为低压供电半径，确定负荷中心，并将变电站设计在该负荷中心附近，从而减少供电半径，减少基建工程量，并能在一定程度上提高电压，保证供电质量。在进行箱变安装时，还需保证箱体垂直倾斜角小于5°，且外界空气相对湿度小于90%，风速小于35m/s；在箱体周边需设置避雷针，地基下需建设好接地网，保证箱变的安全运行[8]。
三、结语
箱式变电站具有操作灵活、安装便捷、节省投资、占地面积小、外观美观等诸多优点，因而使得其在矿山、工厂企业、油气田和城区等诸多地方均适用，应用范围更广。随着当前农网改造及城网改造的深入，箱式变电站的使用也越来越多，成为当前电网建设的一个重点。因此，在实践中需不断加大对箱式变电站的设计研究，提高箱变的设计、建设、运行质量，发挥出更多的应用价值。
参考文献：
[1] 陆宏涛.预装式箱式变电站设计技术要点探讨[J].科技资讯，2012，（04）：130-130，132.
[2] 沈浒，许越峰.10KV箱式变电站设计[J].城市建设，2010，（04）：368-370.
论文作者:武丙顺
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/6
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