箱式變電站,又叫預裝式變電所或預裝式變電站。是一種高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置,按一定接線方案排成一體的工廠預制戶內、戶外緊湊式配電設備,即將變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起,安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱,特別適用于城網建設與改造,是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站。箱式變電站適用于礦山、工廠企業、油氣田和風力發電站,它替代了原有的土建配電房,配電站,成為新型的成套變配電裝置。
近年來,低壓供電的負荷密度不斷增大,對供電的可靠性和質量也提出了很高的要求。在這種情況下,如果以某一較大容量的變電所為中心,以低壓向周圍的用戶供電,將耗費大量的有色金屬,電能損耗很大,還不能保證供電質量。反之,如果以高電壓深入負荷中心,在負荷中心建變電所,就能縮短低壓供電半徑,提高供電質量,節約有色金屬,降低電能損耗。在負荷中心最適宜建設箱式變電所。
高壓/低壓預裝箱式變電站(所)也稱為箱式變電所或組合式變電所(組合箱式變電站)、成套變電站、可移動變電站,產生于二十世紀七十年代,國內已有若干廠家生產。其構造大體上是一個箱式結構,設有高壓開關小室、變壓器小室及低壓配出開關小室三個部分,額定電壓為10、35kV,可安裝1600kVA及以下變壓器。其特點是:占地面積小;工廠化生產、速度快、質量好;施工速度快,僅需現場施工基礎部分;外形美觀,能與住宅小區環境協調一致;適應性強,具有互換性,便于標準化、系列化;維護工作量小,節約投資。
因此,箱式變電所無論國外、國內都受到重視與歡迎,可得到普遍地應用,是非常有前景的電氣設備,已被廣泛用于工廠、礦山、油田、港口、機場、車站、城市公共建筑、集中住宅區、機關單位、學校、商業大廳和地下設施等場所。
目前,國內各種不同型號的組合式變電站品種很多,其中包括戶外式、戶內式、全封閉型、半封閉型,帶走廊型、不帶走廊型,組合式、固定式、裝置式,干式變壓器、油浸變壓器,終端供電、環網供電等,可適應不同用戶的需要。高壓、變壓器、低壓三室的布置方式為目字形排列或品字形分隔方案。高壓室設備元件選用引進、國產或進口的環網柜、負荷開關加限流熔斷器、真空斷路器。低壓室由動力、照明、計量及無功補償柜構成。通風散熱設有風扇、溫度自動控制器、防凝露控制器。箱殼大都采用普通或熱鍍鋅鋼板、鋁合金板,骨架用成型鋼焊接或用螺栓連接。
分類
箱變型式可分為歐式、美式和一體化式。歐式箱變是將變壓器作為一個單獨部件,集高壓柜、變壓器、低壓柜三位一體,按一定的接線方案組合在一個或幾個箱體而構成緊湊型成套配電裝置。箱體有兩種構成方式,即“目”字形布置和“品”字形布置。“目”字形布置的高低壓室較寬,便于實現環網或雙電源接線的環網供電方案。
歐式箱變的高壓室一般是由高壓負荷開關、高壓熔斷器和避雷器等組成的,可以進行停送電操作并且有過負荷和短路保護。低壓室由低壓空氣開關、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。變壓器一般采用 S9 或干式的等。
美式箱式組合變壓器,其結構分為前后兩部分,前部為接線柜,接線柜內包括高低壓端子、高壓負荷開關、插入式熔斷器、高壓分接開關操作手柄、油位表、油溫計等;后部是油箱體及散熱片,變壓器繞組、鐵心、高壓負荷開關、插入式熔斷器都在油箱體內。箱體采用全密封結構。一體化箱變為最近國內廠家研制,應用還不廣泛,為雙層結構,高、低壓室置于變壓器室上面。
歐式、美式和一體化式箱變各有優缺點,歐式箱變的體積較大,高低壓開關和變壓器都設于一個大殼體內,散熱條件差,需裝機械排風裝置。美式箱變由于變壓器冷卻片直接對外散熱,散熱條件相對較好,但其造型較歐式差,其外觀難與住宅小區等綠化環境配合。一體化箱變占地更少,優、缺點與美式箱變相似。另外,美式、一體化式箱變現國內只能制造630kVA容量以下的,歐式箱變卻可達1250kVA。
普通箱式變電所型號分為三類
(1)高壓開關設備型號;
(2)干式變壓器柜型號;
(3)低壓開關設備型號。
前三位字母符號的意義是:
Z-組合式;B-變電站;N(W)-戶內(戶外,可不加);X-箱式;Y-移動式。
6.3基本結構
箱式變電站結構與各種接線設備所需空間有關。環網、終端供電線路方案,設計有封閉、半封閉兩大類,高低設備室分為帶操作走廊和不帶操作走廊式結構,可滿足六種負荷開關、真空開關等任意組合的需要。高壓室、變壓器室、低壓室為一字形排列,根據運輸的要求設計有整體式和分單元拆裝式兩種。
箱體采用鋼板夾層(可填充石棉)和復合板兩種,頂蓋噴涂彩砂乳膠。箱體具有防雨性能。為監視、檢修、更換設備需要設計通用門,即可雙扇開啟也可單扇開啟,變壓器室設有兩側開門的結構。變壓器小室有供變壓器移動用的軌道(外殼明顯處設置銘牌和危險標志)。
變電站的高低壓側均應裝門,且有足夠的尺寸,門向外拉,門上有把手、鎖、暗閂,門的開啟角度不小于90°,門的開啟有相應的連鎖。高壓側滿足“五防”的要求。不帶電情況,門開啟后有可靠的接地裝置,在無電壓信號指示時,方能對帶電部分進行檢修。高低壓側門打開后,有照明裝置,確保操作檢修的安全。
外殼有通風孔和隔熱措施,必要時可采用散熱措施,防止內部溫度過高。高低壓開關設備小室內的空氣溫度應不致引起各元件的溫度超過相應標準的要求。同時還采取措施保證溫度急劇變化時,內部無結露現象發生。當有通風口時,應有濾塵裝置。
箱式變電所的進出線方式可為下列 4 種之一:架空線進出、電纜進出、架空線進電纜出、電纜進架空線出。
箱式變電所高壓受電設備采用高壓負荷開關串接熔斷器的方案,這種方案目前在國外城網配電領域里得到了廣泛的應用,特別是作為箱式變電所高壓受電保護方案尤為適宜。這主要是由于:
(1)這種保護方案基本能滿足大多數箱式變電所使用場合的負荷情況,既能控制、分斷正常負荷電流,又能承受和保護短路故障。
(2)由于體積小,易于在有限的空間內實現高壓環網方案,從而更好地突出箱式站體積小的特點。
(3)線路簡單,維修保養工作量小,特別適合箱式變電所無人值班的實際使用情況
(4)成本大大降低。斷路器成本通常為相同額定參數負荷開關的2~3倍,采用高壓負荷開關串接熔斷器代替斷路器突出了箱式站的自身特點,增加了與土建變電所的競爭能力。
目前國內幾乎所有的生產廠,都在使用這種高壓保護方案,它是箱式變電所高壓受電設備的發展方向。
箱式變電所10kv配電裝置常用負荷開關加熔斷器和環網供電裝置,從鄰近架空線連接到變壓器高壓端。進線方式可采用電纜線或架空絕緣線。作為公用箱式變電所時,箱式變電所的低壓出線視變壓器容量而定,一般不超過4回,最多不超過6回,也可以一回總出線,到臨近的配電室再進行分支供電。作為獨立用戶用箱式變電所時,可以采用一回路供電。
干箱式變電所的過電壓保護,目前大多數箱式變電所內都裝有避雷器,作為站內變壓器和其他高壓受電設備的過電壓保護。
國內箱式變電所變壓器低壓側主開關大致采用DZl0、DWl0、DWl5型3種自動開關,低壓側支路上采用的電器,大致有BM、BT系列熔斷器和DZ、DW系列自動開關。在箱式變電所變壓器容量為200~630kVA時,采用DWl0或DWl5作為低壓主開關。當容量超過800kVA時,應盡量選用DWl5開關。
6.4常用箱式變壓器介紹
美式箱式變是將變壓器、負荷開關、保護用熔斷器等設備統一設計,變壓器的繞組和鐵芯、高壓負荷開關及保護用熔斷器都在同一充滿油的箱體內,沒有相對獨立的高低壓開關柜。箱體為全密封結構,采用隱蔽式高強度螺栓及硅膠來密封箱蓋;而低壓室另外獨立設置于油箱外。美式箱式變分為前、后兩個部分,前面為高、低壓操作間隔,操作間隔內包括有高低壓套管、負荷開關、無載調壓分接開關、插入式熔斷器、壓力釋放閥、溫度計、油位計、注油孔、放油閥等;后部為箱體及散熱片。
歐式箱式變(預裝式變電站)是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置放置在三個不同的隔室內,通過電纜或母線來實現電氣連接的設備。高低壓開關柜相對獨立緊湊組合并與變壓器預裝在可以吊裝運輸的箱體內,變壓器室、高壓室及低壓室都裝有獨立的門,因而其體積比美式箱式變較大。
地埋式變壓器是一種將變壓器、高壓負荷開關和保護熔斷器等安裝在油箱之中的緊湊形組合式配電設施,安裝時置于地坑之中。它具有不占用空間、可以在一定時間內浸沒在水中運行、免維護等特點,有利于節約城市配電設施占地面積,因此在城網改造和建設中有廣泛的應用前景。
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