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摘要：本文描述了箱式变电站的主要结构特点和智能化系统的配置，对智能箱变的功能、发展作了详尽的说明
关键词：箱式变电站 智能化系统

1.概述

    随着我国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造, 要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电———变压器降压———低压配电的供电格局。箱式变电站正是这种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备，因而在城乡电网中得到广泛应用。而信息化、网络化和智能化住宅小区发展，不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。完成智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，达到故障区段自动定位、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。

2.箱变结构特点

    智能箱变是由高压柜、电力变压器、低压柜、计量单元及智能系统等优化组合成的完整的智能化供配电成套装置。外壳采用不锈钢板或铝合金板或聚苯乙烯复合板,但必须坚固,隔热性能优良,防火阻燃, 防雨明亮，应能承受因内部故障电弧而引起的冲击力,其形状和颜色要尽量与周边环境相一致

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2.1 智能箱变分类及特点

     智能箱变在结构上，采用模块方式，每一台箱变可由以下各种型式组合而成；按高压开关接入电网型式分为环网型或双电源型或终端型；按内装变压器种类分为油浸全密封变压器或干式变压器；按箱体外壳材质分为金属外壳或非金属外壳；按高压开关选形分为产气式负荷开关或压气式负荷开关或真空式负荷开关或ＳＦ6负荷开关；按可否配置智能系统分为智能型或紧凑型等。通常按设备布置上分：高压室、变压器室、低压室按“品字形”布置，结构紧凑，便于安装选址、操作和巡检，当变压器室排布多台变压器时尤为有利；按“目字形”布置，接线较为方便，故大多采用。。

    2.2 箱变内高压接线方式、开关

     高压(12ｋＶ)侧，采用负荷开关+限流熔断器作为变压器的主保护，一般有环网、双电源和终端三种供电方式，有两组插入式熔断器和后备保护熔断器串联进行分段范围保护。限流熔断器一相熔断时必须能联动跳开三相负荷开关，不发生缺相运行。线路侧负荷开关必须配有直流电源(ＤＣ24Ｖ)电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动。环网回路必需配置检测故障电流用的电流互感器或传感器。环网供电单元一般至少由三个间隔组成，即二个环缆进出间隔和一个变压器回路间隔。负荷开关在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电；同负荷开关相连的熔断器Ｆ在中压/低压变器发生内部故障时起保护作用；负荷开关对溶断器和变压器还起隔离和接地作用。高压开关应选用可靠性高和具有自动化装置及智能化接口的先进的产品：如ＳＦ6负荷开关、压气式负荷开关、真空负荷开关等。

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2.4 低压侧功能特点

     低压(0.4ｋＶ)侧，出线保护可以配多路空气开关或刀熔开关；具有微机控制，自动循环投切无功补偿装置，补偿容量一般为变压器容量的10～30%；具有独立电能计量箱。低压开关配置智能控制器可实现预警功能，并可提供信号单元及操作控制，同时还有表计功能。控制器具有标准的ＲＳ-485接口，可实现数据传送和监控管理系统的“四遥”功能。

3.智能系统配备

     智能箱变采用的智能型元器件应配置电源、接口器件、通信介质、控制设备(上位机、智能仪表等)以满足智能化的要求。智能箱变为：采用Profibus-DP标准的、开放型的现场总线技术将具有通讯能力的元器件(从站)与之连接，从而实现主站通过总线对开关、电网的远程测量、调节、控制、通讯；或采用智能控制仪对高低压侧进行本地或远程的测量、调节、控制、通讯。智能箱变系统如图所示。

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 2.3 变压器的匹配和散热处理

    箱变用变压器，一般是10ＫＶ降至380Ｖ/220Ｖ，变压器容量为160～1600ＫＶＡ，最常用的容量为315～630ＫＶＡ。其器身为三相三柱或三相五柱结构、Ｄｙｎ11或Ｙｙｎ12联结，熔断器连接在“Δ”外部。三相五柱式Ｄｙｎ11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，具有很好的防雷特性。变压器应具有齐全的运行检视仪器仪表，如油位表和上层油温表及反映顶部气压强度的真空压力表等。

    变压器选用Ｓ9-Ｍ、Ｓ11Ｍ全密封、免维护、低噪音、性价比高的油浸式变压器(噪音≤50ｄＢ)或新型干式变压器(噪音≤55ｄＢ)等。采用干式变压器时，变压器室必须配散热系统。目前，国内大多采用新Ｓ9或Ｓ11系列配电变压器，有的也采用了非晶合金变压器，其优点是空载损耗很小，只有1/4～1/3，但其价格高出1.3～1.6倍，但随着制造技术的提高，一旦价格下来，非晶合金变压器会占据市场主导地位。

     变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。后者变压器室为防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫换气用轴流风机，开启和停止由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%～90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。为了通风，变压器室的箱体上一般设置了百叶窗。有的还在百叶窗处加防尘装置，为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处大多加上绝缘防护罩。

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在系统方案配置时考虑到用户对智能监控的要求,采用以下两种方式之一进行：1)高低压侧分别配置智能系统；2)高低压侧统一配置智能系统。智能系统的元器件安装、布置、现场布线等应符合有关要求,对于电磁兼容(ＥＭＣ),须采用先进抗干扰技术。编写的监控软件主要包括主回路、框架断路器、控制回路和配电系统信息等遥控界面。

    装备智能系统的箱变具有下列智能化功能：ａ)显示高压侧系统一次接线图,反映各高压开关分、合闸状态；ｂ)“四遥”功能；ｃ)系统管理。

4.结束语

     智能化箱变具有小型化、免维护、高性能、节能，安装方便，占地少，寿命长，可作为城市高层建筑、居民小区、市政设施、工厂、矿山、公路、码头、油田等场所的智能化变配电设备。在欧洲发达国家已占配电变压器的70%，美国已占90%，箱变在我国的市场潜力巨大,但可靠性的提高，自动化控制技术的进一步发展应用才会使箱变具有更旺盛的生命力。