摘 要：探討了箱式變電站的類型、技術要求和構成。
關鍵詞：箱式變電站；開關設備
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：B
1 前言
箱式變電站是一種將中壓開關設備、變壓器、低壓配電設備按照一定接線方案組合成一體的成套配電設備。它與常規的土建變電站相比，具有佔地面積小、現場安裝工作量少、安裝周期短、可以自由移動、減少線路損耗、投資少等優點。因此，在國外得到了廣泛應用，而目前在國內，隨著城鄉電網改造，箱式變電站得到更多用戶的認可。
2 類型
箱式變電站分為兩大流派：歐式箱變和美式箱變。歐式箱變是將中壓開關設備、變壓器、低壓配電設備各自分隔並排列成「目」字型或「品」字型，美式箱變則以變壓器為主體，將負荷開關、後備保護熔斷器、分接開關和變壓器裝在變壓器油箱內，插入式熔斷器、電纜和低壓配電部分圍繞變壓器油箱排列，構成整體布置。歐式箱變的優點是結構靈活，適應性強；中壓開關設備可以採用SF6環網櫃、真空環網櫃、壓氣式環網櫃等。高壓側主接線方案靈活，變壓器可以採用S9、S10等油浸變壓器或SCB9等乾式變壓器；低壓配電設備則完全可以根據用戶要求量身定做，可以選用各種類型的低壓配電設備如GGD、PGL，低壓側主接線可以包括進線櫃、任意路數的出線櫃以及無功補償，缺點是體積偏大。而美式箱變的優點是體積小，由於變壓器油箱即是美式箱變外殼的一部分，因此散熱條件好，缺點是結構局限性太大，往往無法滿足用戶各種各樣的需求，由於這兩大流派各有優缺點，國內箱變製造廠家在市場競爭的壓力下，逐漸將這兩大流派的技術特點加以融合，開發出一些派生類型。儘管類型有所不同，但基本原理大同小異，因此下面以歐式箱變為例進行探討。
3 技術要求
箱式變電站一般用於戶外，因此在結構上必須採取一系列措施，要防止凝露，否則會引起閃絡放電；要防發熱，否則輕則引起設備功率下降，重則燒毀設備；要防腐蝕，因為外殼在戶外風吹雨淋之下很容易受到腐蝕；要防水，否則雨水進入箱式變電站后，會影響設備正常工作；要防爆炸，主要是從人身安全方面考慮。由於箱式變電站經常用在生活小區等場所，還要考慮它的外觀，增加美學特點，甚至還要進行人性化設計，如不能太高，以免影響人們的視線，也不能太低，以免有人爬到變電站頂上，造成危險。
4 構成
4.1 箱體
箱體的主要作用是一個容器，其中放入中壓開關設備、變壓器和低壓配電設備。它主要由底座、側板、隔板門和頂蓋等部分組成。箱體內分為高壓室、變壓器室及低壓室。底座以上的圍板、隔板、門及頂蓋通過焊接或緊固件連接在一起。底座和頂蓋骨架一般由角鋼或槽鋼焊接而成。有些箱體外殼還覆以經特殊防火處理的木板，使它更好地與現代建築群相協調。在我國，箱體材料五花八門，有普通冷軋板、鋁板、熱鍍鋅鋼板、鋁合金板、夾層彩鋼板和非金屬板等。其中非金屬板性價比較高，因為這種材料機械強度高、耐熱、防潮、阻燃、耐腐蝕、易成形、抗紫外線、裝飾性強、造價低、且不需進行表面油漆等處理，減少了環境污染。箱體的設計至關重要，因為它是整個變電站的骨架。所以，我們在設計時必須考慮周全，明確何處加通風孔，何處加風扇，何處加安裝梁，何處加固定支架等等。
4.2 中壓開關設備
目前國內使用較普通的有壓氣式環網櫃和真空環網櫃，如HXGN15、HXGN17等，高端用戶可選用SF6環網櫃。SF6環網櫃分兩種類型：一種是將高壓供電母線、開關等密封在一個壓力容器中，該容器內充滿略大於大氣壓的SF6絕緣氣體，如ABB公司的safe環網櫃；另一種是將高壓開關密封在頂上單元中，頂上單元內充滿略大於大氣壓的SF6絕緣氣體，而高壓供電母線、接地刀、熔斷器等採用空氣絕緣，如ABB公司的uniswitch環網櫃。對於終端變電站，採用負荷開關—熔斷器組合電器；對於環網供電的變電站，一般至少由三個間隔組成，即兩個環網進出線間隔和一個變壓器迴路間隔。當然，若用戶提出要求，也可採用斷路器櫃，但我們仍建議採用環網櫃，因為環網櫃結構簡單、可靠性高、造價低、保護特性好。當變壓器發生故障時，必須及時切除故障區域，這時斷路器開斷時須經歷保護動作、斷路器動作和燃弧熄變幾個階段，所需時間在40ms左右。而負荷開關與熔斷器配合，可在10ms內切除故障。
4.3 變壓器
箱式變電站中用的變壓器為降壓變壓器，一般將10kV電壓降至380V/220V，供用戶使用。變壓器的容量一般為50～1600kVA，最常用的容量為250～630kVA，由於價格因素，大多採用油浸變壓器。在防火要求嚴格的場合，可採用乾式變壓器。歐式箱變一般將變壓器放在封閉的箱體內，為了解決散熱問題，常採用自然通風和強迫通風兩種。從整體運行費用和可靠性考慮，應採用自然通風，即利用整個箱變箱體上的通風孔、管道、百頁窗等構成空氣循環系統。強迫通風一般採用帶自動測溫控制的排風扇。對於高級用戶，也可採用空調系統。由於箱式變電站用於戶外，為防止日照使變壓器室溫度上升，可採取雙層夾板結構，頂蓋採用帶空氣墊的氣樓結構，使用隔熱材料等技術措施。
4.4 低壓配電設備
根據使用場合不同，一次主接線圖五花八門，典型方案由進線櫃、出線櫃、計量櫃和無功補償櫃組成。進線櫃中裝有主開關，可採用M、F、DW15、ME、AH等型號，用於控制整個低壓系統的供電和保護；出線櫃中裝有分路開關，可採用TG、NS、SM30、DZ20等型號，用於控制低壓出線端的供電和保護，計量櫃主要用於對用戶消耗電能的計費，內裝計量電度表，由於涉及經濟利益的計算，該櫃須採取防竊電措施，如採用鉛封等；無功補償櫃主要是對供電系統的功率因數進行補償，內裝電容器和自動投切裝置等。
5 前景
箱式變電站自問世以來，發展極為迅速。現在國外已大量採用箱式變電站，在美國，箱式變電站已佔90％以上。隨著我國城市現代建設的飛速發展，城鄉電網的不斷更新改造，箱式變電站必將得到廣泛的應用。
