作者：龔進

1.概述

　　隨著市場經濟的發展，國家在城鄉電網建設和改造中，要求高壓直接進入負荷中心，形成高壓受電———變壓器降壓———低壓配電的供電格局，所以供電用配電要向節地、節電、緊湊型、小型化、無人值守的方向發展，箱式變電站(簡稱箱變)正是具有這些特點的最佳產品，因而在城鄉電網中得到廣泛應用。

　　與此同時，由于信息化、網絡化和智能化住宅小區發展，因此不僅要求箱變安全可靠，同時要求具有“四遙”(遙測、遙訊、遙調、遙控)的智能化功能。這種智能箱式變電站(簡稱智能箱變)環網供電時，在特定自主軟件配合下，能完成故障區段自動定位、故障切除、負荷轉帶、網絡重構等功能，從而保證在一分鐘左右恢復送電。

　　我廠是“全國智能型箱式變電站聯合設計組”成員，目前制造的智能箱變在結構上吸取了眾多箱變的優點，并且在智能化方面做到：

ａ)高壓(12kV)側能滿足電力系統對于配電網自動化的要求；

ｂ)低壓(0.4kV)側滿足智能化小區的要求；

ｃ)可以用設置在中心站或物業治理處的上位機對箱變進行“四遙”系統治理。

2.箱變結構特點和智能系統
　　智能箱變是由高壓柜、電力變壓器、低壓柜、計量單元及智能系統等優化組合成的完整的智能化供配電成套裝置，它具有小型化、免維護、高性能、節能，安裝方便，占地少，壽命長，可作為城市高層建筑、居民小區、市政設施、工廠、礦山、公路、碼頭、油田等場所的智能化變配電設備。

　　智能箱變在結構上，采用模塊方式，每一臺箱變可由以下各種型式組合而成；按高壓開關接入電網型式分為環網型或雙電源型或終端型；按設備布置方式分為“目字型”或“品字型”；按內裝變壓器種類分為油浸全密封變壓器或干式變壓器；按箱體外殼材質分為金屬外殼或非金屬外殼；按高壓開關選形分為產氣式負荷開關或壓氣式負荷開關或真空式負荷開關或ＳＦ6負荷開關；按可否配置智能系統分為智能型或緊湊型等。

2.1　布局

　　從布置上看，高壓室、變壓器室、低壓室按“品字形”布置，結構緊湊，便于安裝選址、操作和巡檢，當變壓器室排布多臺變壓器時尤為有利；按“目字形”布置，接線較為方便，故大多采用。見圖(一)。

2.2　高壓接線方式

　　高壓(12ｋＶ)側，采用負荷開關 限流熔斷器作為就壓器的主保護，一般有環網、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護熔斷器串聯進行分段范圍保護。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯動跳開三相負荷開關，不發生缺相運行。線路側負荷開關必須配有直流電源(ＤＣ24Ｖ)電動操作機構，可實現無外來交流電源狀態下自啟動。環網回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感器。

　　高壓開關選用可靠性高和具有自動化裝置及智能化接口的先進的產品：如ＳＦ6負荷開關、壓氣式負荷開關、真空負荷開關等。

　　環網供電單元一般至少由三個間隔組成，即二個環纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。圖(二)為環網供電單元的基本布置，其中，負荷開關ＱＬＡ和ＱＬＢ在隔離故障線段時，能及時恢復回路的連續供電；同負荷開關ＱＬＣ相連的熔斷器Ｆ在中壓/低壓變器發生內部故障時起保護作用；ＱＬＣ對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。

2.3　變壓器的匹配和散熱處理

　　箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將10ＫＶ降至380Ｖ/220Ｖ，變壓器容量一般為160～1600ＫＶＡ，最常用的容量為315～630ＫＶＡ。其器身為三相三柱或三相五柱結構、Ｄｙｎ11或Ｙｙｎ12聯結，熔斷器連接在“Δ”外部。三相五柱式Ｄｙｎ11變壓器的優點是帶三相不對稱負荷能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓器應具有齊全的運行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強度的真空壓力表等。

　　變壓器選用Ｓ9-Ｍ、Ｓ11Ｍ全密封、免維護、低噪音、性價比高的油浸式變壓器(噪音≤50ｄＢ)或新型干式變壓器(噪音≤55ｄＢ)等。采用干式變壓器時，變壓器室必須配散熱系統。目前，國內大多采用新Ｓ9或Ｓ11系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優點是空載損耗很小，只有1/4～1/3，但其價格高出1.3～1.6倍，但隨著制造技術的提高，一旦價格下來，非晶合金變壓器會占據市場主導地位。

　　變壓器設置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內。后者變壓器室為防日照輻射使室溫升高，采用四面壁添加隔熱材料、雙層夾板結構，頂蓋設計成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結構，內設通風道，裝有自動強迫排氣通風裝置(軸流風機或幅面風機)。通常裝置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監控裝置自控，其溫度的整定值按答應溫度的80～90設定；室內正常溫度下，靠自然通風來散熱。

　　為了通風，變壓器室的箱體上一般設置了百葉窗。百葉窗結構，使氣流能進去，而灰塵被分離。有的還在百葉窗處加防塵裝置，如圖(三)中所示。為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處大多加上絕緣防護罩。

2.4　低壓側功能特點

　　低壓(0.4ｋＶ)側，出線保護可以配多路空氣開關或刀熔開關；具有微機控制，自動循環投切無功補償裝置，補償容量一般為變壓器容量的10～30；具有獨立電能計量箱。

　　低壓開關配置智能控制器可實現預警功能，并可提供信號單元及操作控制，同時還有表計功能。控制器具有標準的ＲＳ-485接口，可實現數據傳送和監控治理系統的“四遙”功能。

2.5　智能系統配備

　　智能箱變采用的智能型元器件應配置電源、接口器件、通信介質、控制設備(上位機、智能儀表等)以滿足智能化的要求。智能箱變為：采用Profibus-DP標準的、開放型的現場總線技術將具有通訊能力的元器件(從站)與之連接，從而實現主站通過總線對開關、電網的遠程測量、調節、控制、通訊；或采用智能控制儀對高低壓側進行本地或遠程的測量、調節、控制、通訊。智能箱變系統如圖(四)所示。
　　在系統方案配置時考慮到用戶對智能監控的要求,采用以下兩種方式之一進行：1)高低壓側分別配置智能系統；2)高低壓側統一配置智能系統。

　　智能系統的元器件安裝、布置、現場布線等應符合有關要求,對于電磁兼容(ＥＭＣ),須采用先進抗干擾技術。編寫的監控軟件主要包括主回路、框架斷路器、控制回路和配電系統信息等遙控界面。

　　裝備智能系統的箱變具有下列智能化功能：ａ)顯示高壓側系統一次接線圖,反映各高壓開關分、合閘狀態；ｂ)“四遙”功能；ｃ)系統治理。

2.6　外殼制造工藝

　　表面防護層的附著力差、壽命短制約了普通鋼板用于戶外型箱變。氫外殼有的采用不銹鋼板或鋁合金板或聚苯乙烯復合板,而非金屬外殼(如玻璃纖維增強水泥板、玻璃纖維增強塑料板、彩色板等)的采用是一種流行趨勢。在用玻璃纖維增強水泥板和玻璃纖維增強塑料板時,為了采光和防止雨水淋入,可將頂蓋做成表面光滑的防水滴緣。見圖(五)。
　　當然,外殼必須堅固,隔熱性能優良,防火阻燃,應能承受因內部故障電弧而引起的沖擊力,其外形和顏色要盡量與周邊環境相協調。

3.結束語

　　我國的箱變市場潛力巨大,但應用箱變注重解決好以下幾個問題：

　　在一般條件下,可使用價格較便宜的空氣絕緣箱式站,對于氣候條件和地理條件非凡的地方及有非凡安全可靠的場合應采用ＳＦ6絕緣開關設備。必須解決好環網供電單元的有機組成部分———封閉式電纜插接件問題；對高壓室和低壓室要注重凝露問題,防止閃絡放電；對變壓器室要防止因發熱而影響變壓器出力；在殼體上考慮安裝防爆膜盒或故障電弧限制器或壓力開關系統或電子智能保護系統來防止因內部故障引起的殼體爆炸；對于ＳＦ6絕緣開關設備還要逐步加裝“氣體監測裝置”。同時注重選用性能好且安全可靠的無件,包括高壓開關、變壓器和低壓開關,這樣的智能箱變可靠性才會提高、才有旺盛的生命力。

　　顯然,為提高供電的可靠性,高壓環網及雙電源供電的自動化、低壓格式網、低壓網自動投切、網絡優化等發達國家已經采取的先進技術勢必在我國經濟發展中被廣泛采用。因此,自動化控制技術的進一步發展應用也將是我們今后努力方向。