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摘 要：箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出
的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污
染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速
发展。
本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计极其设备选型，二次系
统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35kV，低压侧额定电压为10kV，主变压器
容量为5000kVA。主接线采用单母线分段接线。
关键词：箱式变电站；结构；一次系统；二次系统
Design of 35 kV box-type transformer substation
ABSTRACT： Box-type transformer substation calls again outdoor a transformer substation, also call to do the
sectional transformer substation. It is a development to wait to 70's Europe and America western prosper in the
60's of 20 centuries the nation release a kind of outdoor the set changes to give or get an electric shock of
new change to give or get an electric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to
conveyance, move, install convenience, start construction construction the period is short and circulate the
expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international community
electric power the worker values.Enter the middle of 90's of 20 centuries. The domestic starts appearing the
simple box-type transformer substation , and got the quick development.
The article regard box-type transformer substation as a development for relating box-type transformer
substation applied, the construction of box-type transformer substation divides into se-section, emphasizing
the treatise box-type transformer substation a the very equipments in design in subsystem chooses the type, two
subsystems design, and the intelligence of box-type transformer substation supervises and control the
system.The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage as 35
kVs, the low-pressure side sum settles electric voltage as 10 kVs, main transformer capacity is 5000 kVA.The
lord connects the single mother in adoption in line line cent segment connects the line.
Keywords：box-type transformer substation；construction； first system；second system
第1章 绪论
1.1 供配电技术的发展
随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，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，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的
最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。
其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，
城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要
求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的
可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预
装式变电站成为首选的配电设备。
与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此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。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，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[1]。
1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点
1.2.1 箱式变电站的类型
箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变 ”，一区别欧
式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压
器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表
等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个
不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。
1.2.2 箱式变电站的结构
美式预装式变电站的结构型式大致有三种：
（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；
（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；
（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。
其中（1）型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。（2）型和（3）型为（1）的变形。这种变
型的理论根据是：开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使
之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、共矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁
等。
欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要部分：高压开关柜、变压器及低压配套装置，其总体结构主要有两种形式：一种为
组合式；另一种为一体式。组合式布置是高压开关设备、变压器和低压配电装置三部分个为一室，即由高压室、变压器室和低
压室三个隔室组成，可按“目字型”或“品字型”布置，如图1.1所示。“目字型”布置与“品字型”布置相比，“目字型”接
线较为方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置结构较为紧凑，特别是当变压器室排布多台变压器时，“品字型
”布置较为有利。
1.2.3 箱式变电站的技术特点
箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。
低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。变压器一般采用 S9 或干式的等。箱式变中的电器设备元件
，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用了机械联锁，各
电器元件都安装在有足够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引出即可。另
外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。
此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口
，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。
目前，国内生产的箱式变的电压等级：高压侧为 3 ～35kV、低压侧为 0.4 ～10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、
6 、0.4 kV 时可从几百kVA～上万kVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA～几千kVA。
箱式变电站有如下特点：
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。
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
箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱体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
箱式变电站(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。
1.2.4 箱式变电站与常规变电站的对比分析
箱式变电站（在IEC及欧洲称为高压/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备与常规
变电站相比，占地为1/20，工期为1/7，投资为1/2。在国外应用极度为广泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在
我国应用为10%，是一种方兴未艾的装备。
三种类型的箱式变电站的特点如下:
（1）欧洲式：特点是防护性好，多了一个外壳，变压器散热不易，要降低容量运行；
（2）美国式：特点是变压器保持户外设备本质，散热好，结构紧凑，但是在我国10kV电网系中性不接地系统，因此一相熔丝熔
断时不能跳开三相负荷开关，造成非全相运行，危及变压器及用电设备，并且不易实现配电自动化；
（3）中国式：从欧洲式派生而来，结合中国用户需要改进而成，但是符合中国电力部门各种法规标准要求，可铅封电能计量箱
，无功补偿，一应俱全。
箱式变电站与常规变电站性能比较见表1.1。
预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益
显著，市场前景广阔。
目 录
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1 供配电技术的发展 1
1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1
1.2.1 箱式变电站的类型 1
1.2.2 箱式变电站的结构 1
1.2.3 箱式变电站的技术特点 2
1.2.4 箱式变电站与常规变电站的对比分析 3
1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范 5
1.3.1 额定值 5
1.3.2 设计和结构 6
1.3.3 使用条件 7
1.3.4 箱体要求 8
1.3.5箱式变电站内部电器设备 8
1.4 本课题的主要任务 8
第2章 35kV箱式变电站总体结构设计 9
2.1 电气主接线的确定 9
2.1.1 主接线的基本形式 9
2.1.2 箱式变电站对主接线的基本要求 9
2.1.3 主接线的比较与选择 10
2.1.4 高压接线方式 11
2.2 箱式变电站箱体的确定 11
2.2.1 箱体的结构的确定… 11
2..2.2 合理配置 11
2.3 变压器 12
2.3.1 变压器容量、接线组别的确定 12
2.3.2 变压器的散热处理 13
2.3.3 用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器 13
2.4 箱式变电站总体布置 14
第3章 35kV箱式变电站一次系统设计及设备选型 15
3.1 主电路设计 15
3.1.1 概述 15
3.1.2 一次系统设计原则 15
3.1.3 一次系统设计 15
3.2 设备选型 16
3.2.1 箱式变电站设备选型应注意的方面 16
3.2.2 设备选型的基本原理 17
3.2.3 高低压电器设备选择的要求 18
3.2.4 断路器的选型 19
3.2.5 熔断器的选型 19
3.2.6 互感器的选型 21
3.2.7 隔离开关的选型 22
3.2.8 开关柜的选型 22
第4章 35kV箱式变电站二次系统设计 23
4.1 电气二次系统设计 23
4.1.1 二次系统定义及分类 23
4.1.2 电气测量仪表 23
4.1.3 二次系统设计 23
4.2 二次系统总体方案 24
4.3 断路器控制与信号回路 25
4.3.1 概述 25
4.3.2 控制回路设计 26
4.3.3 信号回路设计 26
4.4 电气测量与信号系统 26
第5章 箱式变电站智能监控功能设计 28
5.1 箱式变电站的监控内容 28
5.1.1 电量监测与保护 28
5.1.2 防凝露保护 28
5.1.3 变压器室温度保护 28
5.1.4 参数在线数字化显示和设定 28
5.1.5 系统组网与集中化管理 29
5.2. 配电网自动功能 29
5.3 箱式变电站的智能监控方案 30
5.3.1 硬件设计原理 30
5.3.2 软件设计原理 30
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
附录 A 箱式变电站总体布置
附录 B 电气主接线图
附录 C 35kV线路控制回路图
附录 D 10kV线路控制回路图
