摘要：目前，随着我国经济持续而快速的发展，我国城市发展速度越来越快，城市人口越来越多，土地资源越来越紧张。几乎所有的城市都在规划，要把城市建成为绿色城市、花园式城市、生态环保城市，有的还提出更高要求，要建成为智能化城市。而城市建设重中之重的基础设施，自然而然是要建设一个高可靠的供配电系统。因此研究可靠性、占地面积小、安装施工简便的新型变电站模式的推广应用是十分必要的。
关键词：模块化；智能箱式变电站；设计
引言
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、电动汽车地下车库等特殊场所的应用，对箱式变电站的安全性、可靠性、智能化等指标都提出了更高的要求。
一、模块化变电站的技术特点
高压开关模块。110kV及以上电压等的各种封闭式组合电器可以作为高压进出线模块的基础，此类设备集成化程度高，可配置电压互感器、电流互感器、避雷器等多种设备。如果进出线采用工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点，可更方便于安装及运行中的维护。
变压器模块。主变压器仍采用户外常规布置，为了减少现场接线工作量，变压器模块需要对变压器的进出线端子进行改进，一次侧采用可拔插的电缆附件或油气套管与进线模块相连，二次侧可以考虑电缆或架空两种出线方式，但需采取绝缘封闭措施。
中压开关模块。35kV及10kV进出线模块有两种模式：拼装式和户外箱式。拼装式最初是采用常规的手车式或固定式户内开关柜，由于常规开关柜体积大而造成整体模块的体积庞大，运输、吊装困难，箱体内的维护通道也比较狭窄，厂家和用户都感到不便；近几年来，进出线模块开始采用以永磁机构真空开关为基础的紧凑型开关柜或气体绝缘封闭式开关柜，由于体积小、重量轻、维护少、吊装和运输方便等优点，提高了这种模式的可行性，已应用于35kV及110kV变电站。这种模式将以上类型的开关柜拼装到一个预制的箱体内，箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料，中间填充隔热材料，同时箱体内设计合理的通风系统，并且安装空调设备，使箱体具有防潮、隔热、防凝露等性能。另一种模式是户外共箱式，将开关设备装在充气箱体内，电缆接头作为进出线连接，并兼隔离断口功能，外边再加防护壳体。这种模式相当于使用35kV户外型封闭式组合电器或10kV户外环网柜。这些设备结构紧凑，体积小，维护少，布局简捷，使变电站的建设和运行更加简化，工厂化特点更加突出，其实现的技术关键点主要有两个，一是开关设备的免维护，二是大电流参数的电缆接头。由于35kV电压等级较少有户外型封闭式组合电器产品，模块化变电站的中压进出线模块主要采用的仍是拼装式。
二、模块化智能箱式变电站的设计
1、结构设计
1.1箱体材料的选择
模块化智能型箱式变电站的材料可以是金属、非金属的。敷镁铝锌钢板材料具有高强度的抗腐蚀性，是一种高耐腐蚀新型环保型钢板，它在严酷的腐蚀环境下仍然保持钢板的原来面貌，减少了一般钢材后期加工工艺，降低了使用后续成本，同时由于减少了电镀，该产品节约了资源亦保护了环境。玻璃纤维增强水泥箱体是新推出的一种非金属壳体，这种材料机械强度高，耐热抗压，抗紫外线辐射，抗暴晒性能好，可避免因外部温度而引起箱内温度升高；防潮、防冻、防裂、抗腐蚀。壳体不因冷热交变产生凝露，能适应各种气候条件。综合考虑到玻璃纤维增强水泥箱体模具加工周期较长，不易成型等特点，选择敷镁铝锌钢板是最优的方案。
1.2箱体外形设计
目前箱式变电站箱体的形状呈多样化，除了有统一的造型外，各制造厂又根据使用环境、设备的组合、走线方式、地形特点等因素确定箱体外形。在箱体外形的设计上要考虑与外界环境相协调，不要因为模块化智能型箱式变电站的存在而破坏了环境，一个好的外形设计将成为一道亮丽的风景。
1.2箱体框架设计
箱体外壳与槽钢底座采用预装式结构。箱体零件均为饭金构件，相互之间采用铆接或螺栓连接的方式，达到既便于安装，又可方便更换损坏的部件的要求。箱体表面无紧固件可供拆卸，防盗性好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆箱门四周以密封条密封，门锁为防雨式结构，门开启时有限位拉钩使门便于固定。模块化智能型箱式变电站采用模块化设计，进行分体式运输，以适应典型应用场所复杂的路况变化，以防止模块化智能型箱式变电站在运输途中受损，方便现场进行拼装。小巧的外形设计，合理地对各单元进行优化，使整体体积缩小，解决了有限空间的安装问题。模块间采用专用连接装置，可实现快速、稳定、不打孔安装的要求。
2、二次设备模块化设计
2.1模块化设计方案
2.1.1组合二次设备的模块式设计
结合变电站标准配送式理念，针对组合式二次设备的特点，在现有硬件系统及生产工艺不需大改的基础上，设计组合式二次柜体，集成多个功能模块设备（后台、服务器、电源等），在厂家生产、拼装、调试后，以整体形式发往现场，减少现场施工量及施工周期。组合柜内采用固定模块式设计，方便后期更换及运维。
2.1.2 组合二次设备的即插即用
由厂家在柜内设置集中接线区，将柜间装置的输入输出信号及电源在集中接线区进行航空插头配置，通过与柜外的预制光缆和预制电缆直接连接，达到与系统沟通的功能。组合柜与外部预制线缆在现场可进行快速对接，实现即插即用。
2.2 模块化组屏及内部接线方案
二次设备室组屏采用模块化组屏方式，模块柜内通过采用一体化底座完成屏柜固定及预制线缆储纤功能；通过屏间侧壁开孔，完成模块内部走线，减少现场安装接线。
2.2.1 模块柜即插式安装方案
①屏柜拼接方式。模块化屏柜包括顶盖组件、侧门组件、前门组件、后门组合和框架组合五大部分。屏柜采用框架结构，屏间采用“即插式”可插拔接口，由五大组件构成，所有组件均为可拆卸式，拥有插拔接口。
②柜-线缆室拼接方式。屏柜本体与线缆室采用螺栓固定，从机柜内侧直接固定到滑动的插入螺母，不再需要紧锁螺母。
2.2.2 模块柜内线缆连接方案
在柜体下方布置线缆室，供电缆集中走线用。线缆室位于模块柜和小车之间，采用与柜体相同的材质，室高100mm，室内可供光缆、电缆走线使用。
①柜内走线，通过采用一体化底座完成屏柜固定及预制线缆储纤功能，可在活动地板下空间内盘光缆或尾缆；通过屏间侧壁开孔，由生产厂家在厂内完成模块内部走线，避免从电缆沟或架空地板敷设，减少现场安装接线，提高了组合柜整体的装配式特点；
②柜外走线，模块柜外走线采用柜内设备—线缆室—线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备，设备—线缆室—线缆配线架部分的配线由生产厂家在场内完成，线缆配线架—电缆沟或架空地板—柜外设备由现场施工单位完成。
2.2.3 模块柜组合二次设备的即插即用方案
各模块间及与各一次设备之间，采用航空插头实现电气设备本体与汇控柜间的标准化连接，采用预制光缆等“即插即用”连接方式替代现场熔接，减少现场接线、调试工作量，最终实现一次设备与二次设备、二次设备间的标准化连接方案。
结语
近些年来，随着我国电力事业日益发展，按照模块化智能变电站的特点，在农网建设、城网终端改造方面，将会得到更广泛运用。对于设备绝缘要求高、地势和负荷较大，尤其的高原地区，模块化技术具有广泛应用前景。
参考文献：
[1]林国新，郭国文，詹列团，等.模块化二次组合设备技术探讨[J].能源与环境，2015，02：29-30.
[2]余盛超，陈文军，司海建等.模块化变电站建设及运维过程分析[J].中国电业（技术版），2014，（7）：63-65.
论文作者:孙鹏1,汤伟2,任万荣3,咸秀超4
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/30
标签：箱体论文; 变电站论文; 模块论文; 组合论文; 设备论文; 线缆论文; 柜内论文; 《电力设备》2017年第26期论文;