近些年來，隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，箱式變電站的應(yīng)用場所逐漸變得多樣和復(fù)雜。尤其對于寸 土 寸 金的核心商區(qū)、電動汽車地下車庫等特殊場所的應(yīng)用，對箱式變電站的不危險性、可靠性、智能化等指標(biāo)都提出了更高的要求。另外，當(dāng)前各地環(huán)境污染問題嚴(yán)峻，環(huán)保性也成為了設(shè)備的重要考量指標(biāo)。而傳統(tǒng)（現(xiàn)有）箱式變電站存在著隱患多、體積大、運輸不便等諸多問題，已不能完全適應(yīng)當(dāng)前高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計需求。地下車庫由于沒有光照并伴隨有潮濕，通風(fēng)性能較差，外電源接入難，運輸難度大，再加上車輛進出停車場卷起灰塵等問題，對于充電箱式變電站的建設(shè)有很大的影響。因此現(xiàn)有箱式變電站在地下停車場將面臨很嚴(yán)峻的設(shè)計、運輸、安裝施工等困難。
為了解決用戶的要求，同時提高箱式變電站的適用性，改變思路，對現(xiàn)有箱式變電站的整體結(jié)構(gòu)重新設(shè)計改進，將現(xiàn)有箱式變電站設(shè)計成模塊組合式智能型箱式變電站。該變電站具有小型化、結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、安裝方便、占地少、投資省、見效快等特點，為電動汽車充電站的建設(shè)提供了得天獨厚的資源優(yōu)勢。
1、10 kV模塊化智能型箱式變電站的總體設(shè)計
1.1 電氣設(shè)計
1.1.1 高壓部分設(shè)計
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)、地下車庫等無專用通風(fēng)且人員活動頻繁場所時SF6 泄漏所造成的安 全問題。環(huán)網(wǎng)柜采用環(huán)網(wǎng)型一進二出方式，分別為進線負(fù)荷開關(guān)單元、斷路器單元、出線負(fù)荷開關(guān)單元。
1.1.2 低壓部分設(shè)計
低壓設(shè)置塑殼斷路器作為出線開關(guān)，面板式安裝方便了板前電器元件的安裝維護，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、維護簡單的特點。
一般630 kVA 以下容量時多采用低壓計量，低壓側(cè)為單母線放射式配電。
低壓無功補償裝置采用低壓智能并聯(lián)電容器，其特點為：具有補償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節(jié)約成本更多，使用接線更加簡單，維護更加方便，使用壽命更長，可靠性更高的特點，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補償?shù)母咭蟆?/span>
低壓出線口采用變徑電纜護套孔，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
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)生故障后可能會發(fā)生油噴出或泄漏現(xiàn)象，易造成火災(zāi)，擴大事故范圍，危險性較大，應(yīng)用范圍較小，大多應(yīng)用在室外、且具備挖設(shè)事故油池條件的場所。而干式變壓器廣泛應(yīng)用在需要“防火、防爆”的場所，危險系數(shù)低。綜合考慮安裝環(huán)境，因此變壓器選用環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，容量為630 kVA，聯(lián)結(jié)組別為Dyn11。
1.1.4 智能化設(shè)計
10 kV 模塊化智能型箱式變電站的智能化就是將計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用于斷路器等開關(guān)電器及配電設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，使之具備控制、測量、工作狀態(tài)遠(yuǎn)傳、保護參數(shù)遠(yuǎn)方設(shè)定、事故故障判定、保護及記錄等功能，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等實現(xiàn)遠(yuǎn)方集中監(jiān)控和分層分級管理，取代人工值班、查抄儀表，故障即時判斷、切除和記錄等人工工作，增強10 kV 模塊化智能型箱式變電站的供電可靠性、不危險性，提高電能質(zhì)量。
為了實現(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變壓器的溫度監(jiān)測、低壓出線狀態(tài)監(jiān)測及全電量采集；同時可以監(jiān)測變壓器負(fù)荷率，實現(xiàn)電動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間，減少停電范圍，降低運營維護的費用。低壓采集智能終端對變壓器的溫度監(jiān)測、低壓出線狀態(tài)監(jiān)測及全電量采集。監(jiān)測變壓器負(fù)荷率，實現(xiàn)電動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
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，同時由于減少了電鍍，該產(chǎn)品節(jié)約了資源亦保護了環(huán)境。玻璃纖維增強水泥箱體是新推出的一種非金屬殼體，這種材料機械強度高，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水泥箱體模具加工周期較長，不易成型等特點，選擇敷鎂鋁鋅鋼板是很優(yōu)的方案。
1.2.2 箱體外形設(shè)計
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、地形特點等因素確定箱體外形。在箱體外形的設(shè)計上要考慮與外界環(huán)境相協(xié)調(diào)，不要因為10 kV 模塊化智能型箱式變電站的存在而破壞了環(huán)境，一個好的外形設(shè)計將成為一道亮麗的風(fēng)景。
1.2.3 箱體框架設(shè)計
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)，門開啟時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，進行分體式運輸，以適應(yīng)典型應(yīng)用場所復(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輸途中受損，方便現(xiàn)場進行拼裝。小巧的外形設(shè)計，合理地對各單元進行優(yōu)化，使整體體積縮小，解決了有限空間的安裝問題。模塊間采用專用連接裝置，可實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、不打孔安裝的要求。
1.2.4 通風(fēng)設(shè)計
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)只針對熱量產(chǎn)生大，對散熱要求較高的變壓器室。變壓器室通風(fēng)則是整個箱變通風(fēng)的很重要部分，其采用了門板下側(cè)百葉窗進風(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變壓器大小，且為凸出外觀設(shè)計。這種形式很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)進風(fēng)孔進風(fēng)，通過循環(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，提高了箱變運行的穩(wěn)定性。
2、特點及應(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，還具備很多其他箱變沒有的優(yōu)勢。產(chǎn)品的設(shè)計，貫徹了以人為本的精神——大限度地提高了可靠性，降低了工人勞動強度，操作簡便施工便捷；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、占地面積小、模塊化設(shè)計、防凝露、危險性低等一系列優(yōu)點。成功解決了北京老舊小區(qū)、胡同、臨街便道等地區(qū)用電困難的問題。在以后的發(fā)展過程中，模塊組合式箱變也將以其物美價廉、模塊化等優(yōu)點被越來越多地使用，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)化升級設(shè)備，成功解決了北京核心商區(qū)、地下車庫等特殊場所的應(yīng)用。已向市場提供幾十余種產(chǎn)品，經(jīng)過一段時間運行狀況良好，應(yīng)用場所有天橋劇場、國家大劇院、國家公安部、大柵欄等，對北京城市現(xiàn)代化建設(shè)做出了貢獻(xiàn)。
3、結(jié)束語
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，還具備很多其他箱變沒有的優(yōu)勢。模塊組合式箱變具有體積小、適用性強、占地面積小、模塊化設(shè)計、組合樣式多樣、不危險性高、防腐蝕等一系列優(yōu)點，而且顏色可根據(jù)周圍環(huán)境選擇達(dá)到與周圍建筑的協(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)揮了證明作用。模塊組合式箱變的推廣將改變箱變的現(xiàn)狀，開拓箱式變電站的設(shè)計思路，同時也將成為箱變發(fā)展過程中一個全新的亮點。
參考文獻(xiàn)
[1]李鵬，田恩文，吳鴻雁，等．高壓/低壓預(yù)裝式變站[M]．
本文來源：變壓器技術(shù)雜志
