箱变概述

箱式变电站
1 概述
箱式变电站是60年代首先从国外发展起来的。

从产品结构来分，可以分欧洲式和美国式两种。

当时的德国Siemens公司英文命名为Packaged substation（箱式变电站）；AGE公司英文命名为Factory-assembled substation（工厂组装式变电站）、Kiosk outdoor type substation（亭子式户外变电站）；在法国MG公司英文命名为HV/LV distribution factory-built assemblies（工厂组装式高/低压配电装置），Prefablicated outdoor transformer substation（预装式户外变电站），Alsthom公司英文名为Compact substation（紧凑型变电站）；美国GE、HI、WH、COOPER及ABB等公司都按美国ANSI国家标准（American National Standard Iinstitute）取名为Pad-mounted Transformer （落地式变压器）
从20 世纪80 年代中期起，我国从法国和德国等欧洲国家进口了部分预装箱式变电站（Pre-faricated Compact Substation，又称“欧式箱变”），1995 年又从美国引入组合式变电站（Pad-mounted Transformer，又称“美式箱变”）。

由于箱式变电站作为变配电设施具有占地面积小、建设周期短且操作方便等优点，广泛应用于景观照明、道路照明、住宅小区、工地、机场、码头、车站、广场、工矿企业和体育场馆临时用供电等户外场所，已经成为我国变配电设备的主流产品之一。

箱式变电站被定义为经过型式试验用来从高压系统向低压系统输送电能的设备。

它包括装在外壳内的变压器、高压和低压开关设备、电能计量设备、无功补偿设备以及连接线和辅助设备。

该类型的变电站安装在公众易于接近的地点，应依照规定的使用条件来保证人身的安全和用电安全。

为此，箱式变电站除规定了特性、额定值和相关的试验程序外，还特别注意到对人身保护的规定。

这种保护由采用通过型式试验的元件以及合理的设计和外壳的结构来保证。

箱式变电站，在国家标准GB/T17467—1998中的正式名称是“高压/低压预装式变电站”，在国家电力行业标准DL/T537—2002中称为“高压/低压预装箱式变电站”（简称“箱式变电站”）。

2特点
1)技术先进安全可靠
2)设备安装工厂预制化，施工周期短
3)组合方式灵活多样，通用性及互换性强
4)结构紧凑，占地面积小
5)运行维护工作量小
6)外形美观，易与环境协调
7)自动化程度高，实现了无人值守
8)投资小，效益高
3组成、功能及分类
箱式变电站是由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备、电能计量设备、无功补偿设备、辅助设备和联结件等元件组成的成套配电设备，这些元件在工厂内被预先组装在一个或几个箱壳内，用来从高压系统向低压系统输送电能。

3.1分类
1)按设计制式分：欧式箱变、美式箱变
2)按结构设计分：整体式、分体式
3)按排列方式分：“目”字型、“品”字型、“田”字型
4)按电压等级分：40.5kV级、35kV级、10V级等
5)按安装方式分：固定式、移动式
6)按箱体材料分：金属材料型（铝合金式、冷轧钢板式、彩色复合钢板式）非金属材料型
3.2美欧对比
1）美式箱变（组合式）：共箱式、分箱式
美式箱变体积小外形美观，但造价略高，噪声较大，供电可靠性低且无电动机构，法增设配电自动化装置，电容器装置，降低线损不利，在简化高、低压控制及保护装置的基础上，将高、低压配电装置与变压器主体一齐装入变压器油箱，使之成为一个整体。

这种形式的箱式变体积更小，其体积近似于同容量的普通型油浸变压器，仅为同容量欧式箱变体积的1/3左右以变压器为主体，将负荷开关、后备保护熔断器、分接开关和变压器装在变压器油箱内，插入式熔断器、电缆和低压配电部分围绕变压器油箱排列，构成整体布置，于变压器油箱即是美式箱变外壳的一部分，因此散热条件好，缺点是结构局限性太大，往往无法满足用户各种各样的需求
2）欧式箱变（预装式）：环网型、终端型
欧式箱变虽体积大，但造价低噪声较小且可设置配电自动化，高、低压配电装置不使用现有的成套装置，而是将高、低压控制及保护电器设备直接装入箱内，使之成为一个整体。

由于总体设计是按免维护型考虑的，箱内不需要操作走廊
结构灵活，适应性强；中压开关设备可以采用SF6 环网柜、真空环网柜、压气式环网柜等。

高压侧主接线方案灵活，变压器可以采用S9、S10 等油浸变压器或SCB9 等干式变压器；低压配电设备则完全可以根据用户要求量身定做，可以选用各种类型的低压配电设备如GGD、PGL，低压侧主接线可以包括进线柜、任意路数的出线柜以及无功补偿，缺点是体积偏大
欧式箱变美式箱变
4技术要求
箱式变电站一般用于户外，因此在结构上必须采取一系列措施
1)防止凝露，否则会引起闪络放电；
2)要防发热，否则轻则引起设备功率下降，重则烧毁设备；
3)要防腐蚀，因为外壳在户外风吹雨淋之下很容易受到腐蚀；
4)要防水，否则雨水进入箱式变电站后，会影响设备正常工作；
5)要防爆炸，主要是从人身安全方面考虑。

由于箱式变电站经常用在生活小区等场所
此外，还要考虑它的外观，增加美学特点，甚至还要进行人性化设计，如不能太高，以免影响人们的视线，也不能太低，以免有人爬到变电站顶上，造成危险
设计和选用箱变应遵循的主要标准
编号名称
DL/T 537—2002 高压/低压预装箱式变电站选用导则
GB/T 17467—1998 高压/低压预装式变电站
JB/T 10217—2000 组合式变压器
IEC 1330—1995 高低压预装式变电站
GB 50052—1995 供配电系统设计规范
GB 50053—1994 10kV及以下变电所设计规范
GB/T 15164—1994 油浸式电力变压器负荷导则
GB/T 17211—1998 干式电力变压器负荷导则
04D201—3 室外变压器安装
5箱体外壳材料及工艺
箱体的主要作用是一个容器，其中放入中压开关设备、变压器和低压配电设备。

它主要由底座、侧板、隔板门和顶盖等部分组成。

箱体内分为高压室、变压器室及低压室。

底座以上的围板、隔板、门及顶盖通过焊接或紧固件连接在一起。

底座和顶盖骨架一般由角钢或槽钢焊接而成。

有些箱体外壳还覆以经特殊防火处理的木板，使它更好地与现代建筑群相协调。

在我国，箱体材料五花八门，有普通冷轧板、铝板、热镀锌钢板、铝合金板、夹层彩钢板和非金属板等。

其中非金属板性价比较高，因为这种材料机械强度高、耐热、防潮、阻燃、耐腐蚀、易成形、抗紫外线、装饰性强、造价低、且不需进行表面油漆等处理，减少了环境污染。

箱体的设计至关重要，因为它是整个变电站的骨架。

所以，我们在设计时必须考虑周全，明确何处加通风孔，何处加风扇，何处加安装梁，何处加固定支架等等。

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳分金属外壳和非金属外壳两种：金属外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，可保证20 年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料；非金属外壳一般采用增强玻纤和特种水泥预制合成，具有较高的机械强度，耐冲击，不易导热，防火阻燃，与金属壳体比较，非金属壳体更具有良好的防腐性和使用寿命极长等特点。

箱体设计要注意的问题
1）箱体的隔温问题
箱体的顶盖、高低压室门板及侧板均采用双层金属结构，中间充有聚氨脂和硅酸铝的混合物，隔温效果较好，模拟室内运行环境，对环境温度的变化有着明显的抑制作用。

2）箱体的防锈防腐问题
箱变是一个大型电气设备，完全采用非金属材料承受不了自身的重量或者强度不够，在箱体的内外层进行“达克罗”防腐工艺处理，保证箱体在20 年内不锈蚀。

非金属材料部分可采用非金属玻璃纤维增强塑料作为外门板，彻底防锈，减轻了箱体重量；外门四周采用专用铝型材组合，解决了门因为摩擦而锈蚀的问题。

3）箱体结构密封问题
箱体的开关室和控制室采用高弹性密封条，使箱体防尘、防潮、防凝露。

南方地区降雨量较大，箱体在防雨方面在大门上方采用独特的迷宫式防雨沿设计，箱体顶部有大于10°的斜坡，在外露的空调上有防雨架，在门框上嵌有双层密封胶条。

4）箱体的内部环境控制问题
为确保箱体内温度，在35kV、10kV箱体内，一般可各安装两台双温空调，并采用自动温控器控制箱变内温度，保证箱内设备在正常使用环境条件下工作。

箱内装有凝露及温度控制器、烟雾报警器、双温空调、加热器等设备，当环境参数越限时，相关设备会自动启动，保证箱内环境的适宜。

6目前箱变存在的问题
1)压器与箱体之间应满足最小防火净距
2)配电装置的最低耐火等级为二级
3)电缆出线应穿钢管敷设
4)火灾隐患
5)检修空间小
6)出线间隔的扩展裕度小。