近些年來，隨著各種新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，箱式變電站的應用場所逐漸變得多樣和復雜。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用，對箱式變電站的不危險性、可靠性、智能化等指標都提出了更高的要求。另外，當前各地環(huán)境污染問題嚴峻，環(huán)保性也成為了設備的重要考量指標。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，已不能完全適應當前高標準的設計需求。地下車庫由于沒有光照并伴隨有潮濕，通風性能較差，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峻的設計、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構重新設計改進，將現(xiàn)有箱式變電站設計成模塊組合式智能型箱式變電站。該變電站具有小型化、結構緊湊、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計
1.1 電氣設計
1.1.1 高壓部分設計
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用于戶內(nèi)、地下車庫等無專用通風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，分別為進線負荷開關單元、斷路器單元、出線負荷開關單元。
1.1.2 低壓部分設計
低壓設置塑殼斷路器作為出線開關，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置引出孔。
1.1.3 變壓器部分設計
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，擴大事故范圍，危險性較大，應用范圍較小，大多應用在室外、且具備挖設事故油池條件的場所。而干式變壓器廣泛應用在需要“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)結組別為Dyn11。
1.1.4 智能化設計
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、微電子技術、電力電子技術、網(wǎng)絡技術等應用于斷路器等開關電器及配電設備，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化，使之具備控制、測量、工作狀態(tài)遠傳、保護參數(shù)遠方設定、事故故障判定、保護及記錄等功能，并結合網(wǎng)絡技術、無線傳輸技術等實現(xiàn)遠方集中監(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 結構設計
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，一個好的外形設計將成為一道亮麗的風景。
1.2.3 箱體框架設計
箱體外殼與槽鋼底座采用預裝式結構。箱體零件均為鈑金構件，相互之間采用鉚接或螺栓連接的方式，達到既便于安裝，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，門鎖為防雨式結構，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計，進行分體式運輸，以適應典型應用場所復雜的路況變化，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 通風設計
10 kV 模塊化智能型箱式變電站整體采用自然通風結構設計形式，應用“煙囪效應”熱空氣上升的原理，將新鮮冷空氣從下部通風孔吸入，將熱空氣從箱體頂部排出。
此種通風只針對熱量產(chǎn)生大，對散熱要求較高的變壓器室。變壓器室通風則是整個箱變通風的很重要部分，其采用了門板下側百葉窗進風，頂蓋上側做整體升高的通風柵，升高部分涵蓋了整個變壓器大小，且為凸出外觀設計。這種形式很大地提高了變壓器室的出風量，也提高了出風速度，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。
風的流通方向，由10 kV 模塊化智能型箱式變電站的下側進風孔進風，通過循環(huán)，熱風經(jīng)由變壓器后從頂蓋通風部分排出。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到頂側氣流的循環(huán)速度，從而達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)化升級設備，成功解決了北京核心商區(qū)、地下車庫等特殊場所的應用。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)代化建設做出了貢獻。
3、結束語
研究結果表明，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
[1]李鵬，田恩文，吳鴻雁，等．高壓/低壓預裝式變站[M]．
本文來源：變壓器技術雜志
