箱式变电站设备的选型设计

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1、1 引言随着城市现代化建设的飞速发展，上海大屯能源股份有限公司供电网络(配电网)不断更新改造,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。箱式变电站正是这种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备，因而在供电网络中得到广泛应用。至2002年前，上海大屯能源股份有限公司供电网络三十年来一直使用70年代的产品，设备容量小，不同程度老化，事故发生率高，每年事故抢修需耗费大量的人力、资金、物力，2002年公司对电力设备进行大幅改造，引入箱式变电站，从2002年引进第一台箱式变电站到目前6年时间箱式变电站数量已达28台，分别装设在生产、生活用电负荷较大、人口密集区域，供电可靠

2、性高。先后投运了630kVA的箱变六座：一座10kV电源环网式、五座终端式， 而且还计划连同线路配网自动化工程一起实现调度自动化。箱变投入后，已初步收到良好效果，事故率明显降低。生活用电负荷较大、人口密集区域，供电可靠性高。先后投运了630kVA的箱变六座：一座10kV电源环网式、五座终端式， 而且还计划连同线路配网自动化工程一起实现调度自动化。箱变投入后，已初步收到良好效果，事故率明显降低。从箱式变电站试验验收检查和运行中我们发现，箱式变电站有很多优点，但其结构中还存在很多不足，有的问题在各箱式变电站中重复出现，如设备与箱体间间距不够等，为了箱式变电站的发展，有必要将遇到的问题提出，以便于诸

3、多厂家设计人员在今后的箱式变电站发展应用中不断改进。国家经济不断发展，人民生活水平明显提高，家用电器如空调、微波炉、电磁炉等用电设备已逐步在普通家庭中普及使用。居民用电负荷剧增，投用多年的配电站设备已不能满足日益增长的用电负荷的需要，反映在如下几方面：(1)、配电站内的变压器容量普遍偏小，原设计容量仅满足居民照明，生活用电需要，所以急待增容。(2)、投用多年的变配电站设备已老化，线路绝缘材料出现破损，线径细，容量小，站内设备技术性能、工艺水平落后，操作手续繁琐，故障率高，每年夏季均会发生多起设备烧毁，居民小区停电等事故，急需改造。(3)、配电室面积普遍偏小，不能满足设备增容及扩建改造的需要。(

4、4)、随着公司的扩建，各式酒店、旅社、居民生活小区不断建设，急需增设变配电站。（5）、随着近几年的公司建设发展，公司空地越来越少，地价越来越高，人们对环境美化的要求不断提高，希望变配电站占地面积小、美观，原来变配电室的布设位置、式样很多已经影响城市的市容及城市规划建设，需要拆除。（6）、建造一所普通变配电站从土建到设备投运需要数月到一年，耗时长、费用高，对居民的日常生活影响较大，已不适合城市高效快速发展的要求。因此，以结构紧凑、占地面积小、布置灵活、噪音小，现场安装工作量少、安装周期短、投资少等诸多优势占领欧美市场的箱式变电站于2002年引进大屯能源股份有限公司。2 箱式变电站简介2.1概念箱

5、式变电站简称箱站，又称户外成套变电站，又称高压/低压预装式变电站，又称组合式变电站，它是集高压开关柜、变压器、低压开关柜于一体，并在制造厂内装配完成的变电站。它起源于20世纪60年代，于欧美等西方发达国家普遍使用的一种户外成套变电站，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，很快在很多国家应用。进入20世纪80年代初期，我国开始出现简易欧式箱式变电站，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，城网扩建加快，特别是农网改造工程的启动，箱式变电站以其凸显的优势得以迅速研发、生产，制造技术及制造规模等都进入了高速发展的快车道，箱式变

6、电站被广泛应用于商务中心、居民住宅小区、车站、港口、机场、仓库、公园、油田、工厂、矿山、市政工程、临时性施工工地等，布置方式灵活多样。经过十几年的发展，我国箱式变电站的生产厂已达数百家，全国年产量达数万台。国内箱式变电站的电压等级已达到 35kV ，箱式变电站已成为我国城市电网建设和农网改造的重要电力装备。2.2箱式变电站的结构箱式变电站从来源和产品结构分为：欧式和美式两种。欧式箱站的最大特点是“组合”，又称组合式箱站。组合式箱站一般由变压器室、高压室、低压室组成，高压室有高压配电装置高压真空负荷开关、高压熔断器和氧化锌避雷器、电压互感器、电流互感器、支持绝缘子、母线等组成，可以进行停送电操作

7、并且有短路保护。低压室有低压配电装置低压空气开关、支持绝缘子、母线、电力电容器、低压电流互感器、电流表、电压表及电度计量装置等组成的。组合式箱站是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置用3个不同的隔室隔开，通过电缆或母线来实现的电气连接，一个箱站内可放置1台或2台变压器，我公司低压出线回路最多的达9条，箱站尺寸变化较大，可对变压器、高压开关、低压开关、柜型自由选择，所用高低压配电装置及变压器均为常规产品，容易购买更换。变压器一般采用S9或S11或干式变压器等。高压室、变压器室和低压室设备布置有目字型或品字型2种布局方式，目字型布局与品字型布局相比，目字型接线较为方便，我公司箱站目字型布局与品

8、字型布局都有，大多采用目字型，高压室变压器低压室高压室变压器低压室走 廊低压室图2.2-1目字型布局变压器高压室低压室变压器高压室低压室图2.2-2品字型布局由于总体设计是按照免维护型考虑的，目字型布局箱站内操作走廊很小。欧式箱变表面处里的方法较多，采用传统的喷漆、烤漆、喷塑等方法进行处理，还有水泥板结构的壳体外贴上彩色瓷砖，或贴贴面等方法进行表面处理，特别是置于住宅小区的箱变外观，与当地建筑物的风格协调统一。美式箱站就是所谓的一体式箱站，它是以变压器为主体，把高压熔断器及负荷开关装在变压器油箱内，构成一体式布置。这种型式的箱站体积更小，其体积近似于同容量的普通型油浸变压器，仅为同容量组合式箱

9、站体积的1/3左右，美式箱站用在中性点直接接地系统。在美国，箱站的使用量已达配电变电站的90%，在美国箱站符合“美国电力制造商协会(NEMA)”，和“美国国家标准局(ANSI)”所颁布的最新标准，美式箱变的主要特点：（1）、过载能力强，允许过载2倍2个小时，过载1.6倍7个小时而不影响箱变寿命。（2）、采用肘式插接头，可以十分方便高压进线电缆的连接，并可在紧急情况下作为负荷开关使用，即可带电拔插。（3）、采用双熔断器保护，插入式熔断器为双敏熔丝(温度、电流)保护箱变二次侧发生的短路故障，后备限流保护熔断器保护箱变内部发生的故障，用于保护高压侧。（4）、变压器一般采用高燃点油(RTEMP)。2.

10、3美式箱变的高压负荷开关美式箱变的负荷开关是放入到变压器油箱内。采用二位置油浸式负荷开关（T 型）和四位置油浸式负荷开关（V型），是美式箱变的专用开关，油二位置为终端式、四位置为环网式。2.4关于美式箱变的缺陷两种位置开关都具有三相联动的旋转式机构，能在额定电流下进行切换，但不能用来开断故障电流。 T型四位置开关可允许在变压器不励磁的情况下保持环网连通。四位置开关需要使用专用的绝缘操作杆进行操作，可按任一个方向旋转360，以选择供电方式。四位置开关转动机构中装有加速弹簧，以确保快速开断或接通开关，减少供电中断时间。在操作前先将开关位置指示牌调整到原位置和新位置之间。操作时要干脆利落，不要在转动

11、中途松开或停止，否则会产生有害电弧，也不能中途停顿后再反方向转换。操作到新位置时应略转过指示开关，待听到“喀嗒”声，表示开关已进入位置，这时才可松开操作杆，并将操作杆返回到正常位置。由于此负荷开关是放在变压器油箱中，其关合位置只能根据外部操作面板的指示来判断，而且其操作要通过专用的绝缘操作杆来进行，所以其操作较比复杂。从这一点来看，其操作很不方便。此外，由于看不见负荷开关的开断触头(即明显断开点)，所以在开断后，给人们一种不放心的感觉。此外，其负荷开关一旦发生故障，更换、维修都将是十分困难。美式箱变在油箱中填充的油一般为RTEMP油，其燃点可达312，并且具有优良的电热特性、绝缘强度高、润滑性

12、好、熄弧能力强、无毒、可以进行生物分解，因此最大程度地减少了对环境和健康的危害。RTEMP油不象传统矿物油那样会形成沉淀物，而国产美式箱变绝大部分填充的都是25#普通矿物油。此外，一般情况下美式箱变的油箱上部都充有惰性气体，以防止空气中的水份交换到油中去。而国产的美式箱变可能还没有企业进行此项工作，由于负荷开关，熔断器与变压器铁心、线圈均在一个箱体内，以变压器油作为它们的共同绝缘和冷却介质，而负荷开关的开断、熔断器遇短路电流而熔断的过程，将不可避免的产生电弧，使变压器油碳化、游离，导致变压器油加速老化，油的性能就要降低，加之其密封性能达不到要求，所以必须定期换油。其次，美式箱变由于其结构特点，

13、也使输出路数的增加，受到一定程度的限制。美式箱站箱体采用防腐设计和特殊喷漆处理，适用于各种恶劣环境，如多暴风雨和高污染地区。其箱体在喷漆前经过八道预处理工序，然后进行七道喷漆和烘烤工序才算完成。而国内生产的美式箱变壳体几乎没有进行特殊处理，采用酸洗后，静电喷涂处理，甚至有的企业连酸洗处理都不进行，更有甚者，在外表面上只进行喷漆处理，可想而知，其外壳的防腐能力如何。即便是静电喷涂处理，由于底表面进行处理时往往会出现一些死角，而静电喷涂在这些没有处理好的部位上很难喷涂上粉末，所以必然留下锈蚀的隐患。由于箱变要长年累月的在风吹、雨淋、日晒的户外环境中工作，如果表面处理不好，锈蚀将十分严重。美式箱站执

14、行的是ANSI美国标准免维护20年。而我国生产的美式箱站，执行是GB/T17467-1999高压/预装式变电站国内标准，不同标准下的箱站在要求、设备材料、设备制造技术、工艺、间距要求、变压器材料等方面都存在很大差别，设计人员完全套仿国外产品，质量无法保证，比如：公司发电厂供电部近期购进某大变压器厂生产的一台美式箱站，变压器ZGS11-Z-630/10,/Yn0型，负荷闸刀在箱体内一体式，箱站设计人员在箱站安装时到施工现场，当我们问及箱站有关问题时，箱站设计人员竟连安装在箱站测面的压力表是监测什么压力？如何观测？何种情况指示安全压力位置？什么情况指示危险压力？压力阀在什么情况下动作，释放压力？一

15、概不知，这样的设计人员设计产品的科学依据是什么？这样的产品质量能有保证吗？该箱站在交接试验时发现如下问题：1）、变压器低压侧零线拆除后，摇测变压器低压出线绝缘电阻仍然为零并且伴有放电声；2）、380V控制开关下侧查出两处错误接地，我们把箱站低压侧所有接地点拆开查找接地点，箱站空间距离小，拆装均不方便，箱站出厂检查不到位给现场带来很多麻烦；3）、低压侧连接导线均为普通绝缘线，不阻燃；4）、低压开关间距离太近，低压开关壳体互相挤压。本来为免维护产品，可在新装检查就发现问题，质量可想而知。另一台在铁路投用4年的美式箱站已经出现变压器分接开关渗油问题，该分接开关安装在箱体侧面，分接开关密封垫质量出现问

16、题，出现渗油，无法处理。大屯能源股份有限公司供电网络范围28台箱站中仅有2台美式箱站，目前2台都存在问题。电力设备用电一般都不太均衡，而且负荷侧短路故障也是十分突出。一旦二次侧短路故障达到一定数量级时，完全有可能造成插入式熔断器熔断而导致两相运行，如果不能及时发现，就会诱发更大故障。因此此种保护不太理想。由于用电负荷侧的故障是随机的且不可预料，加之我们很多制造厂对低压侧的配电开关选择不是很合理，所以很容易导致插入式熔断器的某相熔断之现象。对于美式箱变的后备保护熔断器，主要作用是保护变压器一次侧绕组发生的短路故障，换句话说，变压器的一次绕组短路造成限流熔断器熔断后，这台箱变基本上就不可能再维修了

17、，只能返厂。因此，此熔断器熔断，一次侧短路都会给美式箱变带来无法修复的后果。整个箱站就不能在短时间内恢复送电，影响正常供电。从目前两台美式箱站使用情况看，国产美式箱站仿制美国的产品，很多技术要求不清楚，在选材上就会有很大的出入，质量达不到免维护20年的要求，设备都在箱体内又不能按常规检修，由于以上种种原因，目前在选购箱站时我建议尽量选用欧式箱站或进口美式箱站，待以后国产美式箱站质量提高或另一组熔丝改造可更换后再大批购置。下文提出的有关箱站建议均为欧式箱站内容。美式箱变依靠插入式熔断器来进行油温保护，用一个温度计来显示油温，当油温太高时，插入式熔断器保护，一个压力释放阀，用来释放油箱内太大的压力

18、。因此，应该经常检查在此两种情况下熔断器是否正常运行，巡视检查运行检视仪表：压力计，压力释放阀、油位计、油温表位置及外壳是否发生渗漏油现象。2.5箱站容量选择选择箱变容量，以居民小区现有的负荷为依据，适当考虑负荷发展，选择箱变容量按照5年电力发展计划确定。箱壳高、低压室和变压器室应设有自动照明装置，有防尘、防凝露措施，变压器室通风良好，装置高压配电装置具有防误分、误合断路器；防止带负荷分合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带接地（开关）合闸；防止误入带电间隔等“五防”功能。箱站外壳大多采用铝合金钢板或不锈钢体或聚苯乙烯复合板, 材料可以是金属、非金属或者两者结合，要求耐受一定的

19、机械力的作用和具有足够的机械强度，应能承受因内部故障电弧而引起的冲击力,壳顶一般都采用隔层结构，箱体采用双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂的隔热材料，具有隔温、防潮等特点。底盘钢架金属喷锌,有良好的防腐性能。在外形设计时要尽量考虑与外界环境协调。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，要防止凝露，否则会引起闪络放电；要防发热，否则轻则引起设备功率下降，重则烧毁设备；要防腐蚀，因为外壳在户外风吹雨淋之下很容易受到腐蚀；要防水，否则雨水进入箱式变电站后，会影响设备正常工作；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，还要考虑它的外观，增加美学特点，甚

20、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。箱站中的电器设备元件，要求选用优质产品，元器件的技术性能均应满足相应的标准规范要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用机械联锁。另外箱式变电站还具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志，箱体所有大门及配电屏门均要接地，采用软铜带，联接可靠。柜内所有电器元件均应选用具有生产许可证并满足电力部门要求的正规厂家产品。柜内的绝缘件应采用耐电弧、高绝缘材料，以保证设备的绝缘水平和当一段故障时不至于延伸到其他间隔。箱站的配置应满足图纸设计要求。3 箱

21、式变电站相关设备的选择3.1电气设备的选择箱站系统额定电压为10kV，额定电流不小于配变10kV侧额定电流的2倍。10kV电源从进线柜用高压电缆引入。柜内装有电缆头和HY5W-12.7/50金属氧化物避雷器，配变控制柜内，装有带接地连锁的10kV隔离开关，它作为配变检修时与电源有明显断开点并安全接地。配变高压侧选用FZRN25-12D/T200-31.5型户内交流高压负荷开关熔断器组合电器。开关为弹簧储能机构，可手动或电动跳、合闸，作为配变投、切使用。熔断器的熔丝额定电流按配变高压侧额定电流的1.5倍选择，作为配变高压侧过负荷保护。变压器室内，安装S9型、S11型或干式10/0.4kV低损耗变

22、压器12台。变压器额定容量Se可按供电半径500m内供电台区内的最大负荷Pmax和经济负载系数计算：经计算大屯煤电公司一般选用250630kVA为宜。选择两台配变时，应满足一台配变检修或事故时，另一台能保证对用户正常供电。箱变容量的选择对综合投资效益有很大影响。变压器容量选得过大，不仅一次性投资大，空载损耗也大。变压器容量选得过小，变压器负载损耗增大，一方面变压器的最佳负载率(即效率最高时的负载率)，不是在额定状态下，而是在40%70%之间，负载率过高，损耗明显增大；另一方面，由于变压器容量裕度小，负荷稍有增加，便需更换大容量箱变，频繁增容势必会增加投资，影响供电。配变容量确定：当5年内电力发

23、展明确，变动不大且当年负荷不低于变压器容量的30%时：SN=KSPH/cos式中:SN-箱变在5年内所需配置容量;kVA PH-5年内的有功负荷;kW KS-同时率，一般为0.70.8;cos-功率因数，一般为0.80.85;-变压器效率，一般为0.80.9;(根据公式一般把KS=0.75，cos=0.8，=0.8)SN=0.75PH/0.80.8=1.2PH通过对箱式变技术经济分析比较，选择了技术经济性能最佳的产品。3.2配变型号选择3.2.1配变配变选择的一个重要原则是运行损耗要小，目前，同容量的各种型号配变的铜损基本上是一样的，铁损相差较多，如S11配变比S9配变的铁损要减少30%，而非

24、晶合金铁芯变压器SH11铁损仅为S9型变铁损的1/4。但S11的价格比S9的要贵，而非晶合金变压器价格更贵，因此，在配变型号的选择中，应认真分析其运行成本和初期成本，经科学分析，确定配变型号的选择。配变损耗率计算公式为A%=(Pn*(S/Sn)2+P0)/(S*COS)*100，对于315KVA容量的S9、S11、SH11型配变，在功率因素为0.9的情况下，其损耗率如图所示。图3-1 S9型与S11型配变损耗率对照曲线从图中可以看出，三种型号的配变均有比较宽广的低损率区，且在负荷率较大时，其损耗率基本一致，当负荷率小于30%、且负荷率越小时，SH11、S11、S9型配变三者之间的损耗率差别越明

25、显。其负荷率相对较高，此时，对于SH11、S11和S9配变而言，损耗率基本一致，因此选择S9型配变有价格优势。从图中可以看到，只要平均负荷率达到20%，则对于S11型配变其损耗率仅为1.09%，且在负荷率为20%70%范围内，损耗率基本上保持不变；而对于SH11变压器而言，只要负荷率达到7%，其损耗率就小于1%。，且在负荷率为7%-75%的范畴内，损耗率均小于1%。因此，从这个意义上来说，只要选择同规格变压器中铁损较小的变压器，并不会由于负荷率较低而出现损耗率增大的现象，因此，配变容量一次性到位、而不是逐步增大是可行的。不过，由于价格上的原因，对于新建住宅小区，在进行负荷、投资、损耗综合考虑的

26、基础上，合理选择变压器型号，在箱式变中，变压器价格占整个箱变的比例20%40%，因此必须按整座箱变的价格/性能比、而不是单纯的配变价格/性能比进行投资与回报的校验。变压器容量，即是指额定容量，也是铭牌上标注的容量。它是由在分接开关位于主分接时，由额定空载电压与额定电流之乘积所决定的。这一容量是在正常使用时，变压器能连续输出的最大容量，某变压器的实际输出容量，则由其负载时的电压和电流所决定。自然空气冷却（AN）时，正常使用条件下，变压器可连续输出100的额定容量。干式变压器具有较强的超铭牌运行能力。在应急情况下，变压器的实际负载能力可超过额定容量。SC(B)10系列产品，当环境温度20时，可长期

27、过载1.16倍。若需过载1.5倍，其过载时间必须限定在3060分钟以内，或投入风机，使变压器在强迫风冷状态下运行，可持续1.5倍过载运行。.变压器联结方式通常采用常规的、联结组为Yyn-12的油浸式或干式变压器。近年来，根据市场的需求，逐渐采用Dyn-11联结方式，为什么配电变压器宜选用Dyn11联结呢？因Dyn11结线方式的变压器，对中性线电流没有限制，可达变压器低压侧之线（相）电流，从而能充分利用变压器的容量、发挥其设备能力，尤其适宜以单相负荷为主而出现三相不平衡的配电变压器，(1)、带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，(2)、有利于抑制

28、高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量； (3)、有利于单位相接地短路故障的切除。因D,yn11结线比Y,ynO结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大3倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除； 因此,新系列配电变压器应优先选用Dyn11联结组别。 我公司欧式箱站基本上都是选用Y，ynO结线组别的变压器，其原因是选择时不清楚D，yn11结线的优点。在GB5005295供配电系统设计规范中第6.0.7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”

29、。大屯煤电公司箱站中用的变压器为降压变压器，一般将10kV电压降至380V/220V，公司变压器常用的容量为250630kVA，由于价格因素，大多采用油浸变压器。在防火要求严格的场合，采用干式变压器。欧式箱变一般将变压器放在封闭的箱体内，变压器运行时，将在箱变中产生大量的热量向变压器室内散发，使变压器室的温度不断升高，特别是环境温度高时，温度升高更快，欧式箱变设计中，除变压器容量较小的箱变采用自然通风外，一般都设计了测温保护，装设监测变压器上层油温和启动通风冷却装置的电接点温度计。用强制排风措施加以解决。该系统主要由测量装置，测变压器室温、油温均可。然后通过手动和自动控制电路，投入排风扇，温度

30、的整定值按允许温度的80%90%设定范围进行设置。室内正常温度下，靠自然通风来散热。为了通风，变压器室的箱体上一般设置了百叶窗。S9、S11型系列变压器和SH非晶态系列变压器是最新节能变压器，S9变压器与现行国家标准GB/T6451-1995的规定值相比，总损耗（主要是空载损耗）下降了15%25%，而国产SH非晶态合金变压器的空载损耗仅为S9型同容量变压器的20%，比现行国标GB/T10228-1997规定数值降低3/4。因为居民小区利用小时较少，即轻载运行时间长，年空载损耗占变压器总损耗比重较大，所以SH型非晶态合金变压器适合居民小区的用电特点，节能效用显著。变压器油箱内顶层的允许最高温度，

31、按国标GB1094.1-5-8和变压器运行规程规定，不超过95C度；干式变压器线圈表面温度不超过80C度的规定限值，为排风扇投入运行温度的最高设定上限。组合式变电站有许多种高压接线方式，常用的高压接线方案有：终端、双电源、环网等接线方式。3.3额定容量及负载能力变电站至配变处采用电缆连接，实际设计中，向变电站设计人员了解变电站10kV母线的短路电流，就可以算出d2,d3点的短路电流。下面进行短路电流计算：其10kV母线的稳态短路电流是25.1kA，变电站至配变处是采用电缆，长度1km，10kV变压器的型号是：S9M800kVA/10.5，10.5/0.4kV，D，Yn11,Uk=4.5%。10

32、kV母线的阻抗标么值X1=5.5/25.1=0.2191电缆线路的阻抗标么值X2=0.081(100/10.52)=0.072510kV变压器的阻抗标么值X3=4.5/0.8=5.625d点的稳态短路电流I2=5.5/(0.21910.0725)=18.86kA,d3点的稳态短路电流I3=144.3/(0.21910.07255.625)=24.39kA,由上述的计算结果可以对开关及电缆进行校验，非常方便。其实，变电站10kV母线的稳态短路电流一般控制在27kA以下，因此高压开关的额定短路开断电流(有效值)选31.5kA，额定动稳定电流(峰值)选80kA就可满足要求。而高压电缆的选择必须先由上

33、述方法计算出短路电流，然后进行热稳定校验。高压成套设备一般适用于额定电流小于630A且不要求继电保护的地方选择。交流金属封闭开关设备：主开关采用真空式负荷开关，型号为ZFN12，用于开断和关合负荷电流，也可将负荷开关与高压熔断器联合使用，代替昂贵的断路器，即用高压熔断器切断短路电流及过负荷电流而具有承担断路器的功能，而负荷开关承担正常情况下回路的通断。真空式负荷开关熔断器组合电器，其上安装的高压熔断器可以保证任一相熔断器熔断都可以使其主开关分闸，以避免缺相运行。此外还装有接地开关，其与主开关相互连锁，即只有分开主开关后，才可合上接地开关，而合上接地开关后，主开关不能关合，以此来保证维护时的安全

34、。在柜内还装有高压避雷器，整个开关的操作十分方便，只须使用专用配套手柄，就可实现全部开关的关合分断。同时还可以通过透明窗口观察到主开关的分合状态。低压出线每个屏柜装有隔离闸刀，便于检修。每条出线开关应配手动操作机构，可柜外进行开关分合操作。低压成套设备低压配电室内，根据使用场合不同，一次主接线图由进线柜、出线柜、计量柜和无功补偿柜组成。进线柜中装有主开关，可采用M、F、DW15、ME、AH等型号，用于控制整个低压系统的供电和保护；出线柜中装有分路开关，可采用TG、NS、SM30、DZ20等型号，用于控制低压出线端的供电和保护，计量柜主要用于对用户消耗电能的计费，内装计量电度表，由于涉及经济利益

35、的计算；无功补偿柜主要是对供电系统的功率因数进行补偿，补偿容量一般为变压器容量的1030%，内装电容器和自动投切装置等。每路出线通过电缆出线。为了更好的保护变压器运行安全，往往采取对变压器上层油温进行监视的措施。当油温达到危险温度时，其可以自动停止低压侧工作(断开低压侧负荷)，当然其动作值可以根据要求自行设定。计量配置：采用低压总计量，低压出现均设计量的多路计量功能。3.4低压出线结构设计欧变低压室的输出路数，在结构设计上根据变压器容量大小和用户使用需求的不同而不同。变压器容量小，用户需求输出路数较少的可少设；而变压器容量大，用户要求输入出路数多的，可考虑设计路数多一些。低压出线一般可从4回1

36、0回，按需要进行安装。公司箱站低压出线最多6回。在供电系统中危害最大的故障是短路，而为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，必须要计算短路电流。3.5导体载流量和变压器短路电流（1）、导线和电缆的载流量和允许装接变压器容量：其中变压器负载率取0.6，电缆之间净距为100mm，导体温度90，敷设温度(土壤中)35，土壤热阻系数2.0m/W。（2）、变压器低压侧短路电流及断路器选择：在低压配电系统中用作保护电器的有断路器和熔断器两种。目前使用最多的是断路器，用它作为配电线路的短路保护和过载保护。但是，在选用低压断路器时存在不少问题，其中突出的问题是没有进行短路电流计算。配电线

37、路短路保护电器的分断能力应大于安装处表3-1电缆载流表导线型号(mm2)环境温度35时的最大安全电流(A) 允许装接变压器容量(kVA) 电缆型号(mm2)校正后的额定载流量(A) 允许装接变压器容量(kVA) LGJ70241 6900 YJV370 180 5200 LGJ95294 8400 YJV395 216 6240 LGJ120 334 9600 YJV3120 245 7000 LGJ150 391 11200 YJV3150 274 7900 LGJ185 452 13000 YJV3185 310 8900 LGJ240 536 15400 YJV3240 357 1020

38、0 YJV3300 400 11500 YJV1400 493 14200 YJV1500 558 16100 YJV1630 623 17900 的预期短路电流。选择断路器应先计算其出口端的短路电流，但有的设计者却没有进行短路电流计算，所选短路器的极限短路分断能力不够，不能切断短路故障电流。表3-2可作参考：表中短路电流有效值指变压器10kV侧短路容量按200MVA考虑，Ics表示额定运行短路分断能力，Icw表示额定短时耐受电流。3.6电缆选型电缆尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆。YJV型交联电缆与VV型聚氯乙烯电缆相比，虽然价格略贵，但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点，YJV型

39、电缆寿命可长达40年，而VV型电缆仅为20年。利用高压电缆沟从地下进出线。表3-2断路器配型表变压器容量(kVA) 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 变压器额定电流(A) 304 380 479 608 760 957 1215 1519 1899 2431 3039 3798 油浸变压器短路阻抗(%) 4 4 4 4 4 4.5 4.5 6 6 6 6 6 短路电流有效值(kA) 7 9 11 14 17 19 24 22 27 34 41 50 两台并列短路电流有效值(kA) 14 17 21 26 32 35 44

40、41 50 61 72 85 长征电气厂CB11框架式断路器 Ics(kA) 50 50 50 50 50 50 50 50 65 65 65 Icw(kA) 50 50 50 50 50 50 50 50 65 65 65 YSA1框架式断路器 Ics(kA) 50 50 50 50 50 50 50 50 65 65 65 65 Icw(kA) 50 50 50 50 50 50 50 50 65 65 65 65 ABB公司F系列框架式断路器 Ics(kA) 55 55 55 55 55 55 55 55 55 65 75 100 Icw(kA) 55 55 55 55 55 55 55

41、 55 55 65 75 100 施耐德M型框架式断路器 Ics(kA) 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 130 Icw(kA) 65 65 65 65 65 65 65 65 75 75 75 75 4 箱式变电站选型设计4.1优点(1)、供电电压可靠。箱式变电站常布置安装在负荷中心，从而缩短了低压馈电线路的供电半径，减少了线路的电压降和电能损失，提高了供电电压质量。老电力设备供电时用户末端负荷高峰时电压常常仅有 180V 左右，压降约 20% ，远远达不到国家规定的有关标准，严重影响居民的正常生活用电，通过安装箱站，对该生活小区供电系

42、统改造，用户末端电压可达到 220V ，保证供电电压质量，从而满足了日益增加的居民生活用电的需要。(2)、占地面积少。由于箱站设备大部分布置安装在箱体内，设计紧凑，设备间的绝缘距离大大减少，缩小了占地面积和空间。采用箱式变电站，箱体的占地面积仅为同规模变电站所占面积的1/10，节省了大量土地。(3)、安装简便快速。箱站建造时，首先由用户根据供电实际需要，统计提供负荷大小，流变变比，出线数量，进线数量，每条进出线电流大小等要求，由设计人员根据变电站的需求进行设计，计算变压器容量、确定变压器型号，设计出一次主接线图和箱站设备的布置图，然后根据计算设计结果直接选择箱式站的规格和型号，被选定箱式站的所

43、有设备均在制造厂组装，并经调试和出厂试验合格；现场安装仅需箱体定位、电缆连接、保护定值校验、传动试验及设备交接调试，一般从安装到运行仅数天到数十天左右时间，与常规土建变电站的建设过程相比，安装过程简化，设备安装简单，工作量大大减少。如：某35KV开关箱站，改造前为35KV变电站，段母排，设备多，设计前将原来的负荷大小，系统图纸接线情况提供给设计人员，待箱站厂家调试出厂现场安装后，有现场施工人员对8台35KV真空开关，2台35KV压变柜，一台35KV直降变及12根电缆，继保调试，检修调整后，遇到些设备质量问题耽误至20多天完成施工任务，若6KV箱站现场调试，假如没有设备质量问题，一般仅需2天完成

44、施工任务，现场即可送电。(4)、投资省，效益高。箱式站的经济性有3个方面：1)、造价低。征地费、土建费、安装费及其他费用都大大节省，仅投资购买设备费用；2)、安装快，提前投运，提前收益。3)、运行维护费用低。在箱式变电站中，由于无油设备的大量投用，从根本上解决了常规变电所中的设备漏油问题，质量好的箱式变电站可实行状态检修，减少维护工作量，每年可节约大量的运行维护费用，整体经济效益可观。(5)、组合方式灵活。箱站结构紧凑，各部门可根据实际需要自由组合一些布局模式，每个箱体构成不同的独立系统，箱站没有固定的模式，组合方式灵活多变，满足供电需求。箱站的应用逐渐改变了在电杆上安装变压器，蜘蛛网式的布线

45、方式，人们的生活环境更加美化，箱式变电站是城网建设与改造、农网建设与改造乃至今后变电站建设发展的主要方向。由于箱站发展较快，产品质量参差不齐，箱式变电站在使用过程中也暴露出了一些不足，如箱体内空间狭小，设备间隔的安全裕度不够，检修空间小等，现将这些问题进行汇总，希望能为单位有关负责人提供箱站技术要求时多一份参考，设计时周全考虑、长远打算，不仅考虑占地面积等还要顾及运行维护方便，这样箱站长期运行才能更加安全，更加完美，厂家设计人员在箱站设计中如发现用户单位提供的技术要求中存在不足之处，应及时和用户单位联系、反馈，指出不足，提出一些安装、维护及安全方面的建设性建议和参考，避免不安全的问题重复出现，

46、使箱式站在快速的发展中得到不断地改进与完善。4.2存在问题公司供电系统于2002年引进第一台箱式变电站，到目前已有26台欧式箱式变电站，除今年投运一台35KV箱式开关站配有继电保护外，其余均无保护，只是设备材料上较早期的好些。有必要将箱式变电站存在的问题列出，以供诸多厂家参考，问题如下：(1)、箱站内设备来自不同的小厂。几乎每批（或台）箱站内设备，都来自不同厂家，大多数是不知名的一般厂家，有很多箱式变电站实际上就是某组装厂对不同设备的组装体，这种组装在一起的一般厂家生产的设备在质量上不能每一样都得到保证，某一设备出现问题，则影响整个箱站安全运行，使箱站运行存在隐患。我们在交接试验中就发现某箱站

47、的所有氧化锌避雷器不合格；某箱站变压器在投运两年后出现变压器严重漏油现象；某箱站未安装氧化锌避雷器，投运后加装；某SF6箱站竟然未安装SF6压力监测表，安装质量达不到运行安全要求；某箱站母排间距小于标准间距。虽然招标要求选用优质产品，但由于采购人员利益驱使，购进设备总是普通产品或小厂产品，设备质量影响箱站安全运行，损坏后空间狭小，维护操作困难。(2)、箱体与设备间距不够，交流耐压试验达不到要求。欧式箱站高压侧很多采用高压真空负荷开关加限流熔断器组成，交接试验时我们常遇到高压真空负荷开关交流耐压试验间距不够现象，不能按标准耐压值分闸42KV，合闸27KV或厂家要求耐压值加压，加压时高压真空负荷开

48、关常出现与距离很近的柜体金属隔板放电现象，乃至造成设备耐压值低于标准电压值或低于厂家要求耐压值，箱式变电站已做成成品如何更改？与厂家多次交涉总是不了了之，这是箱式变电站投用的又一大安全隐患。(3)、维护检查某个设备需全站停电。由于箱站设备间距太近，为了维护人员人身安全，每次检修试验时需全站停电，扩大了停电面积，给居民生活带来不便，造成影响。(4)、电缆拆装不方便。箱站内空间较小，对线径较粗的电缆如185电缆，弯曲半经不够，安装和拆卸均不易操作，影响设备的日常维护。(5)、箱体挡板设计不合理，检修不方便，10kV开关柜内相对狭小，有检修、试验工作时需拆开开关柜后的箱板。一是后箱板上固定螺丝较多，

49、拆卸不方便，拆卸几次后有的螺丝会出现“滑丝”现象，时间久了，箱板难以固定。二是各开关的后箱板排列紧密，距离较近，容易误拆误入，是安全隐患。(6)、设计结构不合理。有的箱站高压真空开关单独配联动的负荷闸刀，负荷闸刀标有单独的交流耐压值和负荷闸刀接触电阻值。可在现场试验时根本无法单独测量，负荷闸刀接触电阻没有位置可以测量，交流耐压也不能单独打，耐压一打就放电。还有一座箱站使用SF6开关，箱站结构使试验人员不能测量每台开关的回路电阻，今后如遇设备故障会出现无法掌握开关内部的连接情况不能投运的问题。(7)、母排为裸露的母排。箱站技术要求上明确标注，母线宜采用绝缘导线(或绝缘母线)，箱站内母线几乎均为裸

50、露母线不安全。(8)、散热问题。箱站结构紧凑，散热问题是现有箱式变站存在的主要问题之一。温升是太阳辐射热量经箱体传入箱内及箱内变压器、开关等设备运行发出热量引起的。箱体内温升过高影响塑壳断路器分断，使得断路器不能正常开断负载及短路电流，引发故障。变压器室空间小，导致变压器室室温很高，加之变压器在运行过程中要产生大量的热量，此时通过自然通风散热已经很难满足要求，有时室内温度超过50，严重增加了运行设备的损耗和故障率。虽然安装了自排风扇，在变压器上层油温超过整定值时，启动风扇。但是，由于室外温度很高，散热效果受影响，变压器室装有换气孔孔数太少，整个变压器封闭在箱门内散热效果较差，利用风扇来散发热量

51、并不能完全解决变压器的温升，因此变压器容易老化。(9)、操作空间小 来源:输配电设备网。35kV开关箱内操作走廊宽度为1.0m，10kV开关箱内操作走廊宽度为0.8m，并且有操作机构突出，实际空间只有0.6m，操作杆为活动拔插式，长度为0.5m，操作人员在拉合隔离开关时只有在操作杆旁侧进行操作，极为不便。(10)、密封问题。由于箱式变电站长期在户外运行，其运行状况受环境因素影响较大。箱站密封主要通过密封圈的密封面之间的弹性变形达到密封要求。此方法的密封效果与密封面结构及密封圈本身的材质有关，日晒雨淋后材质比较差的密封圈易随时间的推移而变质老化，失去原有弹性，失效而起不到密封作用。运行中发现某箱

52、站密封圈质量问题，2002年投运的一台箱站4年后出现漏雨和设备锈蚀现象。(11)、线路停电无法验电，不符合操作规程。箱式变电所的10kV出线开关柜为带机械闭锁的全封闭开关柜，线路侧都装有接地隔离开关。馈线是电缆出线，一端在柜内连接，经箱底地埋，另一端在变电所墙外的第一基钢管塔上。当线路停电检修时，停电操作应是：运行的开关由运行转为冷备用，然后在线路侧验电，再合上线路侧接地隔离开关，汇报调度操作结果。 开关柜为机械闭锁，在未合上接地隔离开关前不能打开开关柜门，无法验电。另一端电缆头在变电所所外钢管塔上，按操作责任分，操作队人员无权登塔验电。(12)、防火问题。箱式变电站为无人值守变电站，箱站内部

53、出现异常不易发现，如：设备过热、火灾事故等，致使事故得不到及时处理，引起故障升级或损失加剧。箱站内只有人工灭火器没有自动灭火系统，不利于火灾的扑救。并且未安装防火、烟雾报警装置。若发生设备起火，后果不堪设想。(13)、凝露问题。箱式变电站的外壳很多采用钢板结构、铝板结构或复合材料，由于气温急剧变化，使箱内、外温度差发生剧变而引起箱式站内部发生凝露现象，由于箱体内空间较小，设备与外壳、设备间间距较近，容易发生闪络故障，箱式变电站在霉雨季节或大雾天气，空气湿度大，加上设备运行脏污，使箱站安全性降低，闪络故障发生率增加。(14)、SF6开关气体监测问题。SF6箱站是靠SF6气体绝缘的，一旦SF6气体

54、漏完，开关将不能灭弧，烧毁设备，我公司进的SF6箱站未安装“气体监测装置”以及监测表计的插口，运行时无法知道箱站内气体情况，是否漏气。(15)、远动控制系统问题。箱式站一般为无人值守运行，应利用远动控制系统确保变电站的无人值班安全，因此安装稳定、可靠远动控制系统是实现箱站安全运行的关键。我公司箱站除35KV开关箱站继电保护功能较全外，其余均未安装继电保护系统，27台箱站处在无人值守，又没有安全可行的监控设施的状态，对长期运行的箱式站来说是一个不容忽视的安全问题。4.3箱式变电站的安装注意事项(1)、箱式变电站安装应选择在较高处，不能放在低洼处，以免雨水灌入箱内影响设备运行。（2）、箱式变电站接

55、地和零线共用一接地网。接地网一般在基础四角打接地桩，然后连成一体。箱式变电站与接地网必须有两处可靠的连接。应经常检查接地连接处，因不松动、无锈蚀。定期测量接地电阻值，接地电阻应不大于4。（3）、箱式变电站以自然风循环冷却为主。因此，在其周围不能违章堆物，尤其是变压器室门不应堵塞，还应经常清除百叶窗通风孔上附着物，以确保所有电气设备不超过最大允许温度。（4）、低压断路器跳闸后，应检查跳闸原因后方可试送。若送不成功必须彻底寻找故障原因，排除后才能送电，防止事故扩大。（5）、氧化锌避雷器，装设方式必须便于试验及拆装更换。（6）、高压配电装置中的环网开关、变压器、避雷器等设备应定期巡视维护，发现缺陷及

56、时整修，定期进行绝缘预防性试验。箱式变电站停用时间超过3个月，再投运前应进行全项预防性试验。（7）、更换无开断能力的高压熔断器，必须将变压器停电，操作时要正确解除机械连锁，并使用绝缘操作棒。（8）、箱式变电站所有的进出线电缆孔应封堵，防止小动物进入造成事故。（9）、必须具有高压危险的警告标志和电气设备的铭牌编号。5 应用实例5.1概述某矿由于原有设备存在部分开关特性参数无法调整到合格范围之内且部分设备无备件，段母线作为旁母使用安排不合理，无法带动全部负荷，只能带一半负荷，对矿井供电存在一定危险，也造成一定浪费；经过调研，通过合理设计方案对比，在不影响正常供电的情况下，认为采用箱式开关站替代原有

57、设备方案可行。5.2工程量：（1）、箱式开关站组装（2）、新12台开关柜一次设备调试，检测（3）、二次接线检测、保护校验，整组传动试验（4）、35Kv进出线电力电缆试验5.3作业技术要求准备的技术资料（1）、国家电网公司电力安全工作规程（发电厂、变电所电气部分）（2）、电气装置安装工程高压电器施工及验收规范（GBJ14790）、电气装置安装工程电气设备交接试验标准（3）、技术协议（4）、设计图纸和厂家图纸（5）、设备出厂说明书、检验报告、合格证（6）、开关柜上二次接线安装接线图总的技术要求：（1）、电气设备型号、规格满足设计和技术协议的规定。（2）、调试检测用必须使用在检定有效期内且完好的仪器

58、仪表。（3）、现场作业人员、现场作业人员必须按规程和本作业指导书进行调试，无权擅自降低标准、减少检验调试项目。（4）、所有调试记录应完整，数据准确，保护装置定值按电调提供的整定单执行。（5）、开关控制回路中使用一组防跳回路。建议使用微机保护装置中开关控制操作板上的防跳回路，机构上的防跳回路解除。（6）、互感器二次极性由母线指向线路。（7）、所有开关柜调试完成合格后，进行35Kv进出线切换工作。（8）、保护屏侧控制电缆按设计图安装接线。（9）、保护及控制回路电缆安装、保护整组调试等工作程序按切转方案执行。5.4施工程序和作业要求做好箱变的起吊及运输准备工作，检查专用工具应完备，根据箱变的体积及总

59、重选择合适的起重吊车及其它起吊工具；箱变在运输车上加以固定，防止箱变倾倒、滑落。5.4.1箱变内设备检查（1）、箱变内变压器、氧化锌避雷器、电流电压互感器、隔离开关、负荷开关、35KV母排、支持绝缘子、穿墙套管等一次设备和计量装置等设备，按设计图纸和出厂说明书进行认真仔细检查、核对；必须符合设计要求及相关的规范要求，发现不合格处及异常情况，应向现场负责人及技术人员汇报，以便及时处理。（2）、变内一次设备试验按电气装置安装工程高压电气施工及验收规范（GBT147-90）验收合格。（3）、箱变内表计，计量装置检验合格后，应标有合格标识。5.4.2箱变安装：（1）、箱变安装尺寸符合设计要求，基础应牢

60、固，安装基础表面应光洁，水平误差不大于基础尺寸的2（用平尺测量）。（2）、箱变就位时，箱变的安装方向应与设计相符。（3）、箱变箱体安装应与水平面垂直，对不水平的高低点及影响箱门开关不灵的地方，应用垫铁调整；箱体安装完毕后，箱门应开关自如，箱体接地牢固。（4）、箱变安装后，进行接地电阻测量，其电阻小于4欧。（5）、箱变内变压器上的排风扇应进行可靠性检查，确认运转正常。变压器投运前必须将压力释放阀上固定的小红盖拆除，变压器温度指示器指示与变压器温度一致。（6）、箱变及电力电缆检查试验：1)、箱变内一次设备试验按电气装置安装工程高压电气施工及验收规范（GBT14790）验收合格，真空开关按第六章6.

61、11条执行，隔离开关及负荷开关按第八章8.11条执行，变压器按2.10.1条执行，母线按第2.12条执行。2）、电缆试验项目严格按电气装置安装工程电气设备交接试验标准中第17.0.1条，第17.0.2条，第17.0.4条，第17.0.5条中有关规定执行。3）、电缆前应进行相关试验，检查合格方可敷设。若检查试验发现存在问题及时向施工负责人汇报。4）、电缆头制作完毕后，试验人员将根据电缆敷设进度完成每一段电缆现场试验任务，试验前，试验人员在工作范围外做好安全围栏，另一端应派专人看守，并做好联络工作，符合安全措施后，方可试验。5）、试验中应注意带电设备的安全距离，试验结束后应将电缆及试验设备充分放电

62、，并在试验合格的电缆接头处做明显标志。6）、试验后要及时出试验报告，要符合报告要求，并加盖合格章、试验人员签名。5.4.3作业项目及具体要求一、二次设备检查（1）、开关柜设备检查1）、柜内一设备的规格型号满足设计和技术协议的要求。2）、主母排和支母排及各连接部分紧固，接触良好；固定绝缘子完好无损，的固定母排无缝隙。3）、带电导体间及对地安全距离大于300mm，不能满足要求的部分应采取绝缘措施，套管外表清洁，无损伤。4）、外壳油漆无脱落和应除锈涂漆。5）、开关及操动机构的联动正常、无卡阻现象，防误装置符合“五防”要求。6）、真空开关的真空包完好；绝缘部件、瓷件应完整无损。7）、互感器外观完好，绝缘部分无龟裂现象。8）、避雷器外部应完整无缺损，封口处密封良好。避雷器应安装牢固，避雷器引线电气绝缘距离合格，接地应可靠且良好；计数器完好，归零。9）、相位标志颜色与实际相符。10）、绝缘材料为阻燃型。11)、电流互感器和传感器安装牢固，外壳接地可靠。12)、母排热缩绝缘套管完好，无破损，相位标色正确。13)、开关柜门及锁完好无损。(2)、柜内二次元件及回路检查1）、开关柜上的控制器、仪表、开关、指示灯、按钮齐全、完好；元件规格型号符合设计要求。2）、柜内接线按图检查应正确，配线应整齐、清晰、美观、导线绝缘应良好，无损伤,屏蔽线接地可靠，螺丝紧固。3）、紧固端子排、二次插头