箱式变电站在农网改造工程中的应用
山西省电力公司(030001)
1 箱式变电站的特点
(1)设备趋于无油化：
在箱式变电站中，主变压器、直配变或站用变、TV、TA一般都采用干式，断路器采用真空断路器，采用无油设备将有效地避免常规变电站设备难以根治的渗漏问题，变电站可实行状态检修，减少维护工作量和维护费用，运行环境好，特别适用于污染严重地区，运行费用低，整体效益可观。
(2)占地小型化：
由于我国可耕地面积非常少，建设箱式变电站减少占地面积，设备布置集中，一般箱式变电站较常规变电站的占地面积能减少50%以上。
(3)布置简单化：
变电站注油设备改为无油设备，设备区域小而布置集中，越来越趋于简单化、小型化，设备保护不需要就地显示功能，所有电气信号、数据采集均传输到主站显示，容易实现无人值班。
(4)二次微机化：
箱式变电站二次均采用微机自动化保护装置，具备遥控、遥信、遥测功能，根据主变容量也可实现"四遥"。使变电站运行水平达到较高的智能化程度，操作简单，适用性强。
2 箱式变电站在我省的应用概述
在农网改造工程中我省先后有7个35kV电源点采用了箱式变电站，目前已投入运行的有2座，在建的有5座。在设备配置上我们尽量采用无油化，TV、TA、补偿装置、开合设备等选用无油设备，为了节约投资在主变选用上仍用油浸变压器，这样既能节省投资又增加了主变的带载能力，我省的箱式站都采用这种主变外置的模式，在保护配置和通讯方式上和常规站相同。
3 大同鹊儿山箱式变电站工程实例
(1)鹊儿山站方案的确定：
原35kV鹊儿山变电站位于大同市左云县东北部，担负着鹊儿山镇、管家堡乡、张家场乡的供电任务，主要是供给煤矿用电，负荷性质很重要。多年来由于小煤窑的盲目开采，致使该地区形成很多采空区。1999年5月我变电站运行人员突然发现站区及附近地带地质有明显下沉现象，站内建筑物多处出现裂纹，已经危及人身和设备的安全。变电站出现基础下沉后，我们进行了两个月的监视和土法测量，发现变化越来越大，必须立即采取临时补救措施，对变电站房屋进行加固处理以保证运行人员的安全。为查明变电站基础下沉原因，我公司先后聘请了省、地有关地质部门进行实地勘测，探明此站下方有五个采煤区，属于严重采空区域，必须改址另建。
鹊儿山变电站周围10km半径范围内全部是煤矿采空区，在此范围内的所有建筑物均有不同程度的下沉现象，给改建变电站站址的选择带来很大困难。根据当地的负荷情况，如果变电站选在10km以外的非采空区内，变电站将偏离负荷中心，加大了供电半径，不利于经济运行。经过综合比较新站站址只能选在采空区内。在采空区内建变电站地基处理相当困难，一是采空区面积大基础处理成本过高；二是由于是采空区地质在不断发生变化，无法做长期处理，只能采取过渡方案处理；三是站内地面载荷要尽量减小。
由于上述三个因素的存在，在确定变电站再建方案时我们必须考虑以上因素，必须做好再次搬迁的准备。要搬迁只有建箱式变电站才能满足要求。箱式站与常规站比较虽然具有运行方便、搬迁容易等优点，但综合造价要比常规站高，因此要对箱式站进行改型优化，以降低工程造价。箱式站的改型我们考虑了三个方面：一是主变要利旧并置于箱体外，不采用干变，能节约资金；二是10kV、35kV设备按电压等级分别置于两个箱体，便于安装和管理；三是要满足无人值班和实现调度自动化的要求。
(2)鹊儿山箱式站的设计思路：
在考虑综合造价和使用方便的同时，对鹊儿山箱式站的设计进行了集中优化，改建规模和原站要相同以满足当地供电需求，在设备选型上要尽量考虑利旧和改型以降低造价。
①接线方式：站内不设母线架构，35kV进线过隔离开关进箱体，10kV电缆出线，35kV单母接线、10kV单母分接线均设在箱体内部。
②变电站二次采用综合自动化，具有"四遥"功能，满足无人值班要求。二次组屏要尽量减少，箱内设保护屏3面、直流屏2面、交流屏、电能表屏各1面、通信柜1面。
③箱体内-次设备尽量利旧，开关柜要具有"五防"功能，主变利用油浸2×3150kVA，载波设备利旧，电容器、TA、TV采用干式置于箱体内，其余设备选用满足功能要求的国产设备。
④站内采用直流操作，选用全封闭铅酸免维护蓄电池，控制系统采用微机技术，具有与综合自动化系统的通讯接口(RS232)，实现遥测、遥信、遥控功能，采集直流屏有关状态量及模拟量以数字通讯方式发出，为站内各类继电保护、通讯和各种直流操作机构提供可*的直流电源。
(3)鹊儿山箱式站设备选型的原则：
①主设备尽可能不采用注油设备，但由于变电站投资有限，因此主变仍利旧，不进行增容可满足要求；断路器、TV、TA、站变无油化。
②二次采用集中布置的综合自动化设备，满足无人值班和实现调度自动化要求。
③站内通信手段仍采用扩频和载波双通道，并利用原设备，节省投资，降低造价。
④由于站址仍选在采空区内，在设备选型时要考虑再次搬迁的因素，站内围墙采用空心墙，以减少地面压力。
4 箱式变电站与常规站的性能比较
以大同鹊儿山站选用的汕头金晖隆开关有限公司生产的YB-40.5/12型箱式变电站为例，箱变具有以下功能：
(1)箱内开关柜满足"四全"功能，即"全绝缘、全隔离、全封闭、全工况"，柜内绝缘隔板使用"SMC"材料，开关柜配有带电显示装置。
(2)箱体内综合考虑照明、事故照明、通风、防沙、散热及保温措施，在每个单元柜内均装设加热器，由自动温度、湿度控制仪控制。为满足正常运行维护要求，并加装温度、湿度、测量显示表计及加装凝露器、烟雾报警装置，并将湿度、烟雾报警探头信号接入综合自动化系统。并考虑安装载波机及扩频设备的位置。
(3)变电站二次设备集中放入一个具有温度调节的间隔内，而且采用中间有隔热层的隔门，玻璃观察窗均采用双层玻璃以确保在运行中温度、湿度完全符合微机保护装置的使用条件，以确保保护装置正常可*运行。
(4)箱体采用双层密封，内部装有加热器和通风装置，并装有温度、湿度自动控制仪，当低温、高湿时，加热器接通并启动通风，当低温度、低湿度时只接通加装装置，可保证预装式变电站内部温度湿度保持在一定范围内，以确保在任何情况下，箱体内的高低压电气设备不产生影响运行的凝露产生，达到了电力部门运行的要求。箱体顶部制成"∧"形，便于排水。
(5)箱体底架采用热轧型钢，柜架采用冷弯型钢，两者组装在一起，并进行严格的防腐蚀处理。顶板、侧壁选用双层彩色复合隔热板，再铆以铝合金型材加以装饰，既保证了高强度和耐久性，又增加了美感。
(6)箱体装有防盗、防火、烟雾报警装置。当箱体门被撬时，报警铃立即长鸣，并同时将信号发至中央控制室。
(7)箱体内装有一次系统模拟图，根据需要可制成完全连动的模拟系统图。这样当一打开箱体门时，对设备运行情况可以一览无遗。
(8)箱式变电站供电可*性高。由于箱式变电站均采用户内设备，配置微机保护装置，可实现无人值班，并满足县调自动化运行要求。
(9)箱式变电站占地面积小。35kV鹊儿山变电站除两台主变及35kV进线刀闸布置在室外，其余一、二次设备均安装在两个箱体内，站内基础、架构较少，厂区建筑少。
(10)箱式变电站易于运行，维护工作量小。由于箱变开关均采用户内真空断路器，电容器、TA、TV均采用干式产品，所有绝缘材料均采用阻燃性材料，符合供电设备的无油化要求，将火灾危险控制到最低点。且设备运行稳定，无需日常维护。
(11)箱式变电站美观无污染。箱体材料在-40℃～＋40℃间，可保证20年不老化、不腐蚀、不漏雨。
5 箱式变电站与常规站的经济比较
(1)土建费箱式站大约30万元，常规站大约70万元，能节省投资40万元。
(2)设备购置费箱式站无油设备多投资大，大约需150万元而常规站需投资100万元，箱式站比常规站多投资50万元。
(3)安装费箱式站需30万元，常规站由于有室外架构等安装费要比箱式站投资大，大约需40万元。
(4)土地占用箱式站要比常规站节约土地50%以上，可节约资金20万元。
从以上四个方面看综合造价箱式站要比常规站低，在同容量同设备的前提下可节约投资20万元。
