1、10 kV模塊化智能型箱式變電站的總體設(shè)計(jì)

1.1 電氣設(shè)計(jì)

1.1.1 高壓配電柜 低壓配電柜高壓部分設(shè)計(jì)

采用真空滅弧環(huán)保型空氣絕緣的環(huán)網(wǎng)柜取代SF6 環(huán)網(wǎng)柜。解決10 kV 模塊化智能型箱式變電站應(yīng)用于戶內(nèi)、地下車庫(kù)等無(wú)專用通風(fēng)且人員活動(dòng)頻繁場(chǎng)所時(shí)SF6 泄漏所造成的安全問(wèn)題。環(huán)網(wǎng)柜采用環(huán)網(wǎng)型一進(jìn)二出方式，分別為進(jìn)線負(fù)荷開(kāi)關(guān)單元、斷路器單元、出線負(fù)荷開(kāi)關(guān)單元。

1.1.2、低壓部分設(shè)計(jì)

低壓設(shè)置塑殼斷路器作為出線開(kāi)關(guān)，面板式安裝方便了板前電器元件的安裝維護(hù)，采用的不打孔母線掛接系統(tǒng)，具有工藝美觀、節(jié)省空間、安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

一般630 kVA 以下容量時(shí)多采用低壓計(jì)量，低壓側(cè)為單母線放射式配電。

低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置采用低壓智能并聯(lián)電容器，其特點(diǎn)為：具有補(bǔ)償效果更好，體積更小，功耗更低，價(jià)格更廉，節(jié)約成本更多，使用接線更加簡(jiǎn)單，維護(hù)更加方便，使用壽命更長(zhǎng)，可靠性更高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>

低壓出線口采用變徑電纜護(hù)套孔，低壓工作接地線引出預(yù)置引出孔。

1.1.3、變壓器部分設(shè)計(jì)

常規(guī)箱式變電站的變壓器采用油浸式，然而油浸式變壓器由于發(fā)生故障后可能會(huì)發(fā)生油噴出或泄漏現(xiàn)象，易造成火災(zāi)，擴(kuò)大事故范圍，安全性較差，應(yīng)用范圍較小，大多應(yīng)用在室外、且具備挖設(shè)事故油池條件的場(chǎng)所。

而干式變壓器廣泛應(yīng)用在需要“防火、防爆”的場(chǎng)所，安全系數(shù)高。綜合考慮安裝環(huán)境，因此變壓器選用環(huán)氧樹(shù)脂絕緣干式變壓器，容量為630 kVA，聯(lián)結(jié)組別為Dyn11。

1.1.4、智能化設(shè)計(jì)

10 kV 模塊化智能型箱式變電站的智能化就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用于斷路器等開(kāi)關(guān)電器及配電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。

使之具備控制、測(cè)量、工作狀態(tài)遠(yuǎn)傳、保護(hù)參數(shù)遠(yuǎn)方設(shè)定、事故故障判定、保護(hù)及記錄等功能，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中監(jiān)控和分層分級(jí)管理。

取代人工值班、查抄儀表，故障即時(shí)判斷、切除和記錄等人工工作，增強(qiáng)10 kV 模塊化智能型箱式變電站的供電可靠性、安全性，提高電能質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)10 kV 模塊化智能型箱式變電站的智能化控制，設(shè)置低壓采集智能終端對(duì)變壓器的溫度監(jiān)測(cè)、低壓出線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及全電量采集；

同時(shí)可以監(jiān)測(cè)變壓器負(fù)荷率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電管理，提高供電可靠性，改善供電的質(zhì)量，提升管理水平。智能化監(jiān)控管理可以縮短事故處理時(shí)間，減少停電范圍，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)的費(fèi)用。

低壓采集智能終端對(duì)變壓器的溫度監(jiān)測(cè)、低壓出線狀態(tài)監(jiān)測(cè)及全電量采集。監(jiān)測(cè)變壓器負(fù)荷率，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的有序充電管理。可以采取光纖通信、電力載波通信、GPRS 通信（放大器）等多種通信方式。

1.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.1、箱體材料的選擇

10 kV 模塊化智能型箱式變電站的材料可以是金屬、非金屬的。

敷鎂鋁鋅鋼板材料具有高強(qiáng)度的抗腐蝕性，是一種高耐腐蝕新型環(huán)保型鋼板，它在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下仍然保持鋼板的原來(lái)面貌，減少了一般鋼材后期加工工藝，降低了使用后續(xù)成本，同時(shí)由于減少了電鍍，該產(chǎn)品節(jié)約了資源亦保護(hù)了環(huán)境。

玻璃纖維增強(qiáng)水泥箱體是新推出的一種非金屬殼體，這種材料機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱抗壓，抗紫外線輻射，抗暴曬性能好，可避免因外部溫度而引起箱內(nèi)溫度升高；防潮、防凍、防裂、抗腐蝕。

殼體不因冷熱交變產(chǎn)生凝露，能適應(yīng)各種氣候條件。綜合考慮到玻璃纖維增強(qiáng)水泥箱體模具加工周期較長(zhǎng)，不易成型等特點(diǎn)，選擇敷鎂鋁鋅鋼板是最優(yōu)的方案。

1.2.2、箱體外形設(shè)計(jì)

目前箱式變電站箱體的形狀呈多樣化，除了有統(tǒng)一的造型外，各制造廠又根據(jù)使用環(huán)境、設(shè)備的組合、走線方式、地形特點(diǎn)等因素確定箱體外形。

在箱體外形的設(shè)計(jì)上要考慮與外界環(huán)境相協(xié)調(diào)，不要因?yàn)?0 kV 模塊化智能型箱式變電站的存在而破壞了環(huán)境，一個(gè)好的外形設(shè)計(jì)將成為一道亮麗的風(fēng)景。

1.2.3、箱體框架設(shè)計(jì)

箱體外殼與槽鋼底座采用預(yù)裝式結(jié)構(gòu)。箱體零件均為鈑金構(gòu)件，相互之間采用鉚接或螺栓連接的方式，達(dá)到既便于安裝，又可方便更換損壞的部件的要求。

箱體表面無(wú)緊固件可供拆卸，防盜性好。箱門四周以密封條密封，門鎖為防雨式結(jié)構(gòu)，門開(kāi)啟時(shí)有限位拉鉤使門便于固定。

10 kV 模塊化智能型箱式變電站采用模塊化設(shè)計(jì)，進(jìn)行分體式運(yùn)輸，以適應(yīng)典型應(yīng)用場(chǎng)所復(fù)雜的路況變化，以防止10 kV 模塊化智能型箱式變電站在運(yùn)輸途中受損，方便現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。

小巧的外形設(shè)計(jì)，合理地對(duì)各單元進(jìn)行優(yōu)化，使整體體積縮小，解決了有限空間的安裝問(wèn)題。模塊間采用專用連接裝置，可實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、不打孔安裝的要求。

1.2.4、通風(fēng)設(shè)計(jì)

10 kV 模塊化智能型箱式變電站整體采用自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，應(yīng)用“煙囪效應(yīng)”熱空氣上升的原理，將新鮮冷空氣從下部通風(fēng)孔吸入，將熱空氣從箱體頂部排出。

此種通風(fēng)只針對(duì)熱量產(chǎn)生大，對(duì)散熱要求較高的變壓器室。變壓器室通風(fēng)則是整個(gè)箱變通風(fēng)的最重要部分，其采用了門板下側(cè)百葉窗進(jìn)風(fēng)，頂蓋上側(cè)做整體升高的通風(fēng)柵，升高部分涵蓋了整個(gè)變壓器大小，且為凸出外觀設(shè)計(jì)。

這種形式極大地提高了變壓器室的出風(fēng)量，也提高了出風(fēng)速度，增加了變壓器室內(nèi)的空氣循環(huán)，有效地降低變壓器室內(nèi)部的工作溫度。

風(fēng)的流通方向，由10 kV 模塊化智能型箱式變電站的下側(cè)進(jìn)風(fēng)孔進(jìn)風(fēng)，通過(guò)循環(huán)，熱風(fēng)經(jīng)由變壓器后從頂蓋通風(fēng)部分排出。

有效地降低了變壓器室的溫度，而變壓器室頂蓋較大的散熱面積加速了變壓器室下側(cè)到頂側(cè)氣流的循環(huán)速度，從而達(dá)到了良好的散熱效果，有效地降低了變壓器室工作溫度，提高了箱變運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2、特點(diǎn)及應(yīng)用

10 kV 模塊化智能型箱式變電站作為一種新型戶外配電設(shè)備，集中了現(xiàn)在市面上各類箱變的優(yōu)點(diǎn)，還具備很多其他箱變沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，貫徹了以人為本的精神——最大限度地提高了安全可靠性，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡(jiǎn)便施工便捷；響應(yīng)了低碳環(huán)保的理念——節(jié)能、減排、降耗；想用戶所想——少投資、少占地、保證施工質(zhì)量又能縮短工期。

具有體積小、適用性強(qiáng)、占地面積小、模塊化設(shè)計(jì)、防凝露、安全性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。成功解決了北京老舊小區(qū)、胡同、臨街便道等地區(qū)用電困難的問(wèn)題。

在以后的發(fā)展過(guò)程中，模塊組合式箱變也將以其物美價(jià)廉、模塊化等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多地使用，具有廣闊的發(fā)展前景。

10 kV 模塊化智能型箱式變電站作為現(xiàn)有箱變的優(yōu)化升級(jí)設(shè)備，成功解決了北京核心商區(qū)、地下車庫(kù)等特殊場(chǎng)所的應(yīng)用。

已向市場(chǎng)提供幾十余種產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行狀況良好，應(yīng)用場(chǎng)所有天橋劇場(chǎng)、國(guó)家大劇院、國(guó)家公安部、大柵欄等，對(duì)北京城市現(xiàn)代化建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。

3、結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，該10 kV 模塊化智能型變電站作為一種新型戶外配電設(shè)備，集中了現(xiàn)在市面上各類箱變的優(yōu)點(diǎn)，還具備很多其他箱變沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。

模塊組合式箱變具有體積小、適用性強(qiáng)、占地面積小、模塊化設(shè)計(jì)、組合樣式多樣、安全性高、防腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且顏色可根據(jù)周圍環(huán)境選擇達(dá)到與周圍建筑的完美協(xié)調(diào)。

不僅成功解決了北京老舊小區(qū)、胡同、臨街便道等地區(qū)用電困難的問(wèn)題，還具有美化環(huán)境的整體效果，為改善北京空氣質(zhì)量發(fā)揮了積極作用。

模塊組合式箱變的推廣將改變箱變的現(xiàn)狀，開(kāi)拓箱式變電站的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也將成為箱變發(fā)展過(guò)程中一個(gè)全新的亮點(diǎn)。