（国网浙江丽水市莲都区供电有限公司 323000）
摘要：近些年来，随着各种新兴产业的出现，箱式变电站的应用场所逐渐变得多样和复杂。尤其对于寸土寸金的核心商区、高档住宅小区，城市亮化工程等场所的应用，对箱式变电站的安全、可靠、小型、美观等指标都提出了更高的要求。而传统（现有）箱式变电站存在着占地大、体积大、运输不便、风机散热等诸多问题，已不能完全适应当前高标准的设计需求。为了解决用户的要求，同时提高箱式变电站的适用性，改变思路，对现有箱式变电站的整体结构重新设计改进，使该箱式变电站具有小型化、结构紧凑、外形美观、自然通风散热、具有除湿功能、占地少、投资省、见效快等特点。
关键词：小型化；节能；欧式箱变；研制
一、目的和意义
1.1项目成果的意义
该箱式变电站具有小型化、结构紧凑、外形美观、自然通风散热、具有除湿功能、占地少、投资省、见效快等特点。该项目如果成功实施，能利用技术优势提高产品的市场占有量，同等容量的箱变使体积减小约50%，节约冷轧板40%，节约铜材约25%，有效的节约生产成本。
因采用自然通风散热，减去轴流风机，以每台箱变装2台风机，每台风机功率70W，每天运行10小时计算，每年每台箱变省电450度达到节能的效果。
1.2成果应用和推广的途径
同等容量的箱变使体积减小约50%，节约冷轧板40%，节约铜材约25%。有效的节约生产成本。
因占地小，节能、美观、节能、具有除湿功能等优点，设计院在设计项目时进得推广使用。尤其对于寸土寸金的核心商区、高档住宅小区，城市亮化街道等场所有更好的技术优势，从而提高市场占有量。
1.3成果推广后的直接和间接效益
同等容量的箱变在使用板材使用上能节约20%左右，铜排使用节约20%左右，有效的节约生产成本，提高企业效益。增加除湿功能及时降低箱变内湿度从而避免电力事故的发生，对解决户外箱变潮湿困扰和保障设备安全运行具有重要意义。
体积小、外观美观，即能节约土地，又能提高城市景观。
二、国内外研究水平综述
2.1相关技术发展历史回顾
1、箱式变电站的发展
箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视.进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，电力部也相应制定了部颁标准，但应用并不广泛，到90年代末期，特别是农网改造工程启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村10kv中小型变（配）电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村电网改造、小区配电、城市街道亮化。被誉为21世纪变电站建设的目标模式。
2、箱式变电站的特点
站主要由多回路高、低压开关系统、母线、变压器、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成，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.
2.2国内外研究水平的现状和发展趋势
箱变的发展趋势：
1、高产品安全可靠性：
因箱式站电站高、低压设备、变压器、自动化系统安装在一个全封闭的钢结箱体内，如果产生电气火灾有可能会火烧连营。因箱变在户外运行，受天气及地表水的影响，往往湿气比较大，因潮湿、凝露导致柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿等事故常有发生。所以对电气的安全性、可靠性会有更高的要求。所以对电气的安全性、可靠性会有更高的要求.
2、提高自动化程度：
随着电子计算的进步，对箱变的智能化，保护系统、远程监控会更有更高要求，将来会实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，保护功能齐全，运行参数可进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制、远方烟雾报警，图像远程监控，满足无人值班的要求.
3、小型化：
对商业中心，广场、住宅小区、城市街道旁边等土地面积紧张的场所，在保障用电安全可靠的基础上，要求尽量减小体积.
4、要外形美观易与环境协调：
随着城市环境美化建设，对箱变的外观、防腐、使用寿命、景观化有更高的要求，从而与周围环境协调一致，让箱变更适用于城市建设，如：城市居民住宅小区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集地区，它既作为变电所，也具有点缀和美化环境的作用.
三、项目的理论和实践依据
3.1理论依据
依据：GB 17467-2010 高压∕低压预装式变电站、GB 50053-1994 10kV及以下变电所设计规范对箱式变电站以下部分进行设计：
1、高压部分设计
采用SF6 环网柜.SF6空气绝缘具有体积小；结构简单、性能可；绝缘性和灭弧能力强；全绝缘全密封、免维护；电缆头全绝缘全密封等优点.可采用分别为负荷开关单元、断路器单元、负荷开关-熔断器单元。
2、低压部分设计
低压总开关采用抽出式智能框架断路器，出线开关采用插拔式电子智能塑壳断路器，使检修时有明显的断开点；低压出线开关采用面板式操作机构，使操作时无接触带电体的风险，也无喷弧的风险，即方便又安全。电器元件采用板前安装和维护，具有工艺美观、节省空间、安装方便、维护简单的特点。
低压无功补偿装置采用低压智能并联电容器，其特点为：具有补偿效果更好，体积更小，功耗低，价格低廉，节约成本更多，使用接线更加简单，维护更加方便，使用寿命更，可靠性高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。
3、变压器部分设计
采用低空载损耗的S13系列油浸式变压器，对油浸式变压器进行改进，做到高压采用全密封可触摸式肘型电缆头；变压器低压端改为封闭式母线槽，使变压器进出线所有带电体全封闭，提高安全性和美观。
通风设计：箱式变电站整体采用自然通风结构设计形式，应用“烟囱效应”热空气上升的原理，将新鲜冷空气从下部通风孔吸入，将热空气从箱体顶部排出。变压器室通风则是整个箱变通风的最重要部分，其采用了门板下侧百叶窗进风，顶盖上侧做整体升高的通风栅。这种设计形式极大地提高了变压器室的出风量，也提高了出风速度，增加了变压器室内的空气循环，有效地降低变压器室内部的工作温度，从而达到了的散热效果。也解决了老式箱变采用风机降温的噪音大，耗电量大，风机寿命有限的缺点。
4.结构优化
通过优化结构设计，以630KVA箱变为例：占地面积大约节约40%，体积大约节约47%。
按GB 17467-2010 高压∕低压预装式变电站标准对箱变进行全面检测和试验，试验项目如下：
3.3项目的技术关键与难点
该项目关键与难点在于：优化变压器结构、优化箱变外壳结构，采用集成式低压开关柜，变压器在运行时温度升高，在不用轴流风机的情况下，利用空气对流进行散热，并使变压器温升符使GB 17467-2010 高压∕低压预装式变电站国家标准，达到省去常规箱变的轴流风机，并解除因轴流风机故障并使变压器温升过高的隐忧。
四、项目研究内容和实施方案
4.1 项目研究内容
1、根据现有国家标准和配电设备的验收规程研究现有产品的优缺点。
根据GB 17467-2010 高压∕低压预装式变电站标准，现有使用的箱变都存在体积比较大，以630KVA为例一般占地在11平方米。变压器室采用风机加温度控制进行通风散热，散热风机存在的噪音大，耗电量大，风机寿命有限的缺点。针对以上缺点，该项目进行对变压器、箱变的散热结构、低压开关柜结构进行研究优化，达到体积下降约50%，外观更加符合小区环境，节约冷轧板40%，节约铜材约25%。
2、研究开发全密封变压器，使变压器安装后无裸露带电体，提高变压器室的安全性。
采用低空载损耗的S13系列油浸式变压器，对油浸式变压器结构进行改进。将四面散热改为二面散热，减小变压器宽度，同时也能减小箱变变压器室的宽度；将高压接线端子改用全密封可触摸式肘型电缆头；低压侧改为封闭式母线槽，使变压器进出线所有带电体全封闭，提高安全性和美观。
3、研究欧变结构设计，增加变压器室、低压室、高压室通风烟囱，形成空气循环达到自然冷却。
箱式变电站整体采用自然通风结构设计形式，应用“烟囱效应”热空气上升的原理，将新鲜冷空气从下部通风孔吸入，将热空气从箱体顶部排出。变压器室通风则是整个箱变通风的最重要部分，其采用了门板下侧百叶窗进风，顶盖上侧做整体升高的通风栅。这种设计形式极大地提高了变压器室的出风量，也提高了出风速度，增加了变压器室内的空气循环，有效地降低变压器室内部的工作温度，从而达到了的散热效果。也解决了老式箱变采用风机降温的噪音大，耗电量大，风机寿命有限的缺点。
4、研究箱变专用低压开关柜的开发设计，减小体积和母排的使用量，达到节约材料的目的。
低压总开关采用抽出式智能框架断路器，出线开关采用插拔式电子智能塑壳断路器，使检修时有明显的断开点；低压出线开关采用面板式操作机构，使操作时无接触带电体的风险，也无喷弧的风险，即方便又安全。电器元件采用板前安装和维护，具有工艺美观、节省空间、安装方便、维护简单、节约铜材约25%。
低压无功补偿装置采用低压智能并联电容器，其特点为：具有补偿效果更好，体积更小，功耗低，价格低廉，节约成本更多，使用接线更加简单，维护更加方便，使用寿命更，可靠性高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。
5、研究除湿设计
针对箱变在户外运行，受天气及地表水的影响，往往湿气比较大，因潮湿、凝露导致柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿等事故常有发生。采用箱变专用除湿装置，通过局部制造凝露条件使箱变内潮湿空气凝结成水并直接排出柜外，可快速有效地降低电气柜内空气湿度并抑制凝露现象的产生，对电气的安全性、可靠性会有更高的要求。
五、主要技术经济指标
3.1实现变压器体积小型化
该箱式变电站具有小型化、结构紧凑、外形美观、自然通风散热、具有除湿功能、占地少、投资省、见效快等特点。同等容量的箱变使体积减小约50%，节约冷轧板40%，节约铜材约25%，有效的节约生产成本。
3.2实现节能的目的
因采用自然通风散热，减去轴流风机，以每台箱变装2台风机，每台风机功率70W，每天运行10小时计算，每年每台箱变省电450度达到节能的效果。
3.3实现防腐、外观美化
采用耐腐蚀的腐铝锌板制作，表面再喷塑处理，外装用铝合金仿木纹装饰条，产品美观和耐腐蚀，其寿命不低于25年。
六、结论
项目研究成果可有效解决箱式变电站体积大、变压器室都配置散热风机，散热风机一方面有能耗，另一方面寿命较短等缺点。还可以节约钢板及铜排用量，为企业带来了良好的经济效益，提升了企业的竞争力。
论文作者:,罗永辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：变压器论文; 变电站论文; 低压论文; 风机论文; 节约论文; 箱式论文; 体积论文; 《电力设备》2019年第13期论文;