摘要：箱式变电站又称户外成套变电站，也称组合式变电站，是发展于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配电设备，箱式变压器将传统变压器集中设计在箱式壳体中，由于其具有结构紧凑体积小、重量轻、标准化系列性强、组合灵活、便于运输、迁改、安装方便、施工周期短、运维简单、高可靠性等优点，受到世界各国电力工作者的重视，深受用户喜爱，广泛应用于住宅小区、商业中心、轻站、机场、厂矿、企业、医院、学校等场所。
关键词：智能化；箱式变电站；结构；选型及应用
引言
随着改革开发和市场经济的发展，我国的国民经济正在快速的发展，电力工业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠性的需求不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站，由于以往的变电站土建结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度大，随着城乡电网改造的不断推进，城乡电网改造的领域不断扩大，特别是城市居民住宅小区配电网建设中，箱式变电站以其工厂化建设，设计施工周期短而独具魅力。
一、供配电技术的现状
变电站是电力系统的一部分，它集中在一个指定的地方，主要包括输电或配电线路开关及控制设备终端和变压器。通常包括电力系统按和控制所需的设施。开关站是有开关设备，没有电力变压器的变电站。降压变电站是变压器输出电压低于输入电压的变压变电站，变电站在国内也被常称为变电所。
在民用建筑及工厂内的变电站中，20kV及以下变电站是目前使用最多的，具有量大面广的特点，而且随着时代的发展，建筑或工艺布局对变电站的布置方案也提出了越来越苛刻的要求，这些苛刻的要求一方面增加了变电站的设计难度，另一方面也促进了电气设备的发展和进步以满足实际需要，近10年电气设备的制造技术取得了较大的进步，如在20kV及以下变电站中，开关柜在高可靠、少维护、小型化、集成化和智能化等方面有了较大的进步，干式变压器得到广泛的使用，从而也产生了占地面积小，建设方便、可靠型高的箱式变电站。现阶段随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电—变压器降压—低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、安全、无人值守的方向发展，而箱式变电站（简称箱变）正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。
由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”（遥测、遥讯、遥调、遥控）的智能化功能。这种智能箱式变电站（简称智能箱变）环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复供电。
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二、箱变的选型
箱式变电站主要由高压开关系统、铠装母线、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，主要有以下特点：
⑴技术先进安全可靠：箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全封闭、全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守；
⑵智能化程度高：全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，分散安装，可实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制和远方烟雾报警，满足无人值班的要求；还可实现图像远程监控；
⑶工厂预制化：所有设备在工厂内安装、调试合格，真正实现变电站建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需5～8天的时间，大大缩短了建设工期；
⑷组合方式灵活：箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要；
⑸占地面积小：选用箱式变电站，仅为同规模变电所占地面积的1/10，可充分利用街心、广场及工厂角隅即可安装投产，符合国家节约土地的政策；
⑹外形美观，易与环境协调：外形设计美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设，它既可作为固定式变电所，也可作为移动式变电所，具有点缀和美化环境的作用。
箱式变电站适用于住宅小区、城市公用变、繁华闹市、施工电源等，用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变。
2.1两种箱变技术经济比较
我国目前所使用的箱式变压站，主要是欧式箱变和美式箱变，前者变压器作为一个单独的部件，即高压受电部分、配电变压器、低压配电部分三位一体。后者结构分为前后两部分，前部分为接线柜，后部分为变压器油箱，绕组、铁心、高压负荷开关、插入式熔断器、后备限流熔断器等元器件均放置在油箱体内。
中国自20世纪70年代后期，从法国、德国等国引进及仿造的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变。从20世纪90年代起，中国引进美国箱式变电站，在结构上将负荷开关，环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变。
欧式箱变体积大，造价低，辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的体内起到屏蔽的作用；可以设置配电自动化，负荷能力与供电可靠性都比美式强，但是体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响；在我国一般用的都是欧式箱变。而美式箱变体积小，结构紧凑，约为同容量欧式箱变的1/3～1/5，外形美观，尽管造价略高，但美式箱变具有供电可靠、结构合理、安装迅速、灵活、操作方便等特点，既可用于户外，又可用于户内。
欧式箱式变电站高压配电装置，从进线方式上分为：终端型、环网型两种；从进线方位上分可分为：从箱体顶部架空进线（传统箱变用此法较多）和利用高压电缆沟从地下进出线，这是现代设计较为普遍的采用方法。从体积上看，欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品体积较大。美式箱变由于采用一体化安装体积较小。从保护方面，欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力，低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护，美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。从产品成本看，欧式箱变成本高。从产品降价空间看，美式箱变还存在较大降价空间，一方面美式箱变三相五柱铁心可改为三相三柱铁心，另一方面，美式箱变的高压部分可以改型后从变压器油箱内挪到油箱外，占用高压室空间。
三、总结分析
3.1、美式箱变的适用地方
鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要建筑物的用电。根据我们的实际使用情况看，美式箱变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的电需求。因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。
3.2、欧式箱变的适用地方
欧式箱变体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响等缺点；广泛适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑。
四、箱变的发展方向
不管美式箱变还是欧式箱变都存在着各种优缺点，但是随着科学技术的进步，配电自动化、电容补偿等其他的新技术的不断应用于箱变之中，箱变一定会是供电模式中的首选方案。智能化箱式变电站是我国电网今后一个时期的发展方向，在变电站建设中要坚持简单、适用、可靠的原则，已达到保证电网安全、经济、可靠运行的目的。在不久的将来，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用，它将以其物美价廉、配制灵活方便，占地面积小等优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新台阶。
参考文献：
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[2]朱宝骅.一种新型箱式变电站-集成变配电站[J].电工技术杂志，2002（2）
[3]蔡心一，颜长斌.欧式、美式、国产式箱变的特性分析[J].江苏电器，2001（1）
论文作者:李双喜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/28
标签：变电站论文; 箱式论文; 变压器论文; 高压论文; 负荷论文; 熔断器论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第16期论文;