关于35kV及10kV箱变设计中的几个问题

关于35kV及10kV箱变设计中的几个问题

谢超

（广东阿尔派电力科技股份有限公司）

摘要：基于城乡地区传统的欧式箱变的继保装置结构简单且与其他配套设备配合性差，导致运行维护困难，使箱变自动化程度低，难以满足目前无人值守箱变的技术要求，设计了欧式箱变用微机继电保护装置。以35kV及10kV箱变为研究对象，对其在设计过程中常遇到的6个问题进行了列举分析，同时也给出了相应的解决方法。

关键词：箱变；设计；特点

引言

对于不同的用户，其对用电的需求也存在有较大的差异，设计人员要了解在设计当中时常会遇到的问题，进而采取针对性的措施对其加以处理，从而保证箱变的质量，为电力企业的发展起到助推的作用。

一、箱变概述

箱变又称户外成套变电站，也称做组合式变电站，广泛用于城市高层建筑、城乡建筑、居民小区、高新技术开发区、中小型工厂、矿山油田以及临时施工用点等场所，作配电系统中接受和分配电能之用。具有成套性强、体积小、结构紧凑、运行安全可靠、维护方便、以及可移动等特点。在配电系统中，可用于环网配电系统，也可用于双电源或放射终端配电系统，是目前城乡变电站建设和改造的新型成套设备。

二、箱变特点

1、技术先进安全可靠

箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在－40℃～＋40℃的恶劣环境下正常运行。

箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器（弹簧操作机构）等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。

2、自动化程度高

全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动化装置，分散安装，可实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。

3、工厂预制化

设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需5～8天的时间，大大缩短了建设工期。

4、组合方式灵活

箱变由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧所改造，即原有35kV设备不动，仅安装一个10kV开关箱即可达到无人值守的要求。

5、投资省、见效快

箱变（35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装）较同规模综自变电站（35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室）减少投资40％～50％。

6、占地面积小

与常规土建式变电站相比，同容量的箱变占地面积通常仅为常规变电站的1/10~1/5，大大减少了设计工作量及施工量，减少了建设费用，符合国家节约土地的政策。

三、工作原理

城乡地区用传统欧式箱变断路器的操作机构简单。可靠性低，一旦发生故障，很难及时有效快速地恢复供电。与此同时，我国夏季高温多雨，箱变的百叶窗设计使其内部极易温。湿度过高，导致设备绝缘降低甚至发生闪络，从而引发电力设备相间短路或者电气传动时设备拒动等问题，严重降低了配电网运行的安全可靠性，进而影响人们正常的生产生活。

四、设计要点分析

1、安全净距

在35kV以及10kV的箱变中，由于其中较多的元器件都是裸露的，所以为了保证用电的安全，必须要对其安全净距做出明确的要求，此外为了防止短路现象的发生，其相间的距离也要满足规定的要求。不同电压下需要满足的安全净距。

随着科学技术的不断发展，对箱变也提出了更高的要求，现有的配电柜已经无法保证安全净距的要求，因此为了提升其在使用过程中的安全性能，必须要采取一定的措施来对其进行绝缘处理。比如可将热缩套管增设在裸露的带电器件上，此外还可以增设非金属绝缘板，以此来实现对其的阻隔。但是不管使用任何的方式，都不可能达到永久的绝缘效果，因此对于使用单位来讲，也应该做好定期的检修工作，一旦发现潜在的安全隐患，及时对其进行修理或者更换。

2、爬电距离

在对箱变进行设计时，还要保证满足爬电距离的要求。其主要用于一些气候较为潮湿的地区为了保证箱变的设计满足要求，可以将绝缘子的伞群数量增加，此外，还可以将带有温度以及湿度的加热器增设在断路器室内或者电缆室中。

3、温升

箱变中的所有元件在进行正常的工作时均会出现温度上升，但是在设计的过程中需要保温度不能超过自身元件的标准温度，比如就可触及的盖板来讲，需要保证其温升不得大于20K为了对温升进行控制，通常需要在箱变中增设风冷装置，以此来实现对温升的控制。

4、箱变的接地

在箱变中的所有元件均携带有电，所以为了避免工作人员在对其进行检修时出现的不安全事故，在设计时要进行接地处理。而可采取的具体措施是在设计箱变时，要增设专用的接地母线，通过其与接地网相连来保证检修过程中人员的安全。

5、动稳定

在对箱变设计时，要保证其可以承受达到的额定电流，在箱变中一旦有超大的电流通过，就会导致其内部的元器件之间产生极大的电动力，因此就极易造成线路之间的移位，为了有效地解决这一问题。就必须要使用绝缘的支撑结构来的对线路进行支撑。根据已有经验做出分析。要对两个绝缘子之间的距离进行控制!保证其间距不能大于1m。

五、软件设计

欧式箱变用继电保护装置，既完成对箱变变压器的保护功能，又能够实现温湿度测控。配套设备间通信及远程监控等功能，为准确有效实现上述功能，该装置采用两片作为控制核心，其程序流程图如图所示

1、与传统箱变的继电保护系统相比，欧式箱变用微机继电保护装置具有较多优势：

（1）由于装置集成温湿度监控系统，除能够降低配套设备的安装运行成本外，还可有效避免因温湿度监控装置与继保装置相对独立所造成的一系列问题，如占据空间较大、故障诊断检修效果差、维护困难等。

（2）该装置使箱变配套设备间能够实时相互通信，并能够将运行情况实时与远程监控主机进行交互，实现了对无人值守箱变远程监控的技术要求。

（3）该装置采用微机控制，运行可靠性高、自动化程度高、升级换代便捷且成本低。

（4）由于设计上的通盘考虑，并采用全封闭式金属外壳，故电磁兼容性及抗干扰能力强，总体可靠性高。

结束语

与传统箱变的继电保护装置相比，针对城乡地区安装的欧式箱变设计的微机继电保护装置，采用双STC微处理器，能够快速准确处理大量数据，为该装置功能实现提供有力支撑，使该装置可以在精确完成，箱变继保功能的基础上，实现温湿度监控。配套设备在线通信以及远程监控等功能，提高了箱变继电保护装置功能及运行可靠性，同时降低箱式变电站的运行维护成本，由于该装置可有效提高城乡地区配网运行的安全可靠性，故在城乡等技术较为落后地区箱变中有广阔的应用前景。

参考文献：

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