隨著我國(guó)電力系統(tǒng)配電網(wǎng)設(shè)備的不斷發(fā)展，國(guó)家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進(jìn)入負(fù)荷中心，形成高壓受電—變壓器降壓—低壓配電的供電方式，要使配電設(shè)備向節(jié)地、節(jié)能、緊湊型、小型智能化、無(wú)人值守的方向發(fā)展，智能型箱式變電站自投入市場(chǎng)運(yùn)行以來(lái)，供電系統(tǒng)反映情況良好，受到了廣大用戶的歡迎和青睞，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，下面就其基本結(jié)構(gòu)、性能、智能化及市場(chǎng)前景作一簡(jiǎn)要介紹和分析。

1概述智能箱式變電站是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的必然產(chǎn)物。近二十多年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市供電的格局發(fā)生了較大的變化，過(guò)去那種集中降壓、長(zhǎng)距離配電的方式已經(jīng)大大制約了城市供電，并降低了供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。原因是供電半徑過(guò)大，線路損耗隨著用電負(fù)荷的增加而大大增加，同時(shí)供電質(zhì)量也大大降低。為此，國(guó)家在城網(wǎng)建設(shè)中，要求高壓直接進(jìn)入市區(qū)，深入負(fù)荷中心。與此同時(shí)，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)的發(fā)展，不僅要求箱式變電站安全可靠，同時(shí)要求具有“四遙”(遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控)的智能化功能。這種智能箱式變電站環(huán)網(wǎng)供電時(shí)，在特定軟件配合下，能完成故障區(qū)段自動(dòng)定位、故障切除、負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)送電。它是集高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器、低壓開(kāi)關(guān)柜于一體，具有成套性強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量小、安裝調(diào)試周期短以及可移動(dòng)等特點(diǎn)，是城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造中理想的成套設(shè)備。

2箱式變電站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能和智能化智能箱式變電站是一種將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置按一定接線方式組成一體的緊湊式中壓配電設(shè)備，它將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，可作為城市高層建筑、居民小區(qū)、市政設(shè)施、工廠、礦山、公路、碼頭、油田等場(chǎng)所的智能化變配電設(shè)備。在20世紀(jì)60年代國(guó)外就大量生產(chǎn)和使用箱式變電站，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，在歐洲箱式變電站已占配電變壓器的70％左右，在美國(guó)箱式變電站產(chǎn)量占配電變壓器產(chǎn)量的80％以上。這種箱式變電站直到90年代才引入我國(guó)。

2.1布局智能箱式變電站在結(jié)構(gòu)上采用模塊方式，每一臺(tái)箱式變電站可由以下各種型式組合而成（見(jiàn)圖1所示）：按高壓開(kāi)關(guān)接入電網(wǎng)型式分為環(huán)網(wǎng)型或雙電源型或終端型；按設(shè)備布置方式分為“目”字型或“品”字型；按內(nèi)裝變壓器種類分為油浸全密封變壓器或干式變壓器；按箱體外殼材質(zhì)分為金屬外殼或非金屬外殼等。從布置上看，高壓室、變壓器室、低壓室按“品”字形布置，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝選址、操作和巡檢；當(dāng)變壓器室排布多臺(tái)變壓器時(shí)尤為有利，按“目”字形布置，接線較為方便，是目前采用較多的一種布置方式。

2.2高壓接線方式高壓（12kV）側(cè)，采用SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)與限流熔斷器組合作為變壓器的保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，限流熔斷器一相熔斷時(shí)必須能聯(lián)動(dòng)跳開(kāi)三相負(fù)荷開(kāi)關(guān)，不會(huì)發(fā)生缺相運(yùn)行。線路側(cè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)必須配有直流電源電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)外來(lái)交流電源狀態(tài)下自啟動(dòng)。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測(cè)故障電流用的電流互感器或傳感器。

2.3變壓器的選型和散熱處理智能箱式變電站采用的變壓器為降壓變壓器，一般將10kV降至380V/220V，變壓器容量一般為160～1600kVA，常用的容量為200～630kVA。其器身為三相三柱或三相五柱式、Dyn11或Yyn0聯(lián)結(jié)。三相五柱式Dyn11變壓器的優(yōu)點(diǎn)是帶三相不對(duì)稱負(fù)荷能力強(qiáng)，不會(huì)因三相負(fù)載不對(duì)稱造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性等。變壓器選用S9M、S11M全密封、免維護(hù)、低噪音、性價(jià)比高的油浸式變壓器（噪音≤50dB）或干式變壓器（噪音≤55dB）等。采用干式變壓器時(shí)，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)大多采用新S9或S11系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優(yōu)點(diǎn)是空載損耗很小，但價(jià)格高，但隨著制造技術(shù)的提高，一旦價(jià)格降下來(lái)，非晶合金變壓器會(huì)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。為防止變壓器室因日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，屋頂采用雙層結(jié)構(gòu)，夾層間可通氣流，具有良好的隔熱作用，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道。并配有自動(dòng)溫控儀，設(shè)置變壓器室內(nèi)為40℃，如高于40℃時(shí)，自動(dòng)溫控儀動(dòng)作，使軸流風(fēng)機(jī)工作。其溫度的整定值按允許溫度的80～90設(shè)定，室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風(fēng)來(lái)散熱。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上一般設(shè)置了百葉窗，使氣流能進(jìn)能出，產(chǎn)生對(duì)流。

2.4低壓側(cè)功能特點(diǎn)低壓（0.4kV）側(cè)，主開(kāi)關(guān)采用微型智能斷路器。出線保護(hù)可以配多路空氣斷路器或熔斷器；具有微機(jī)控制，自動(dòng)循環(huán)投切的一體化節(jié)能無(wú)功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償容量一般為變壓器容量的15～30；可配獨(dú)立電能計(jì)量的自動(dòng)抄表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、讀數(shù)。低壓側(cè)配備配電運(yùn)行綜合監(jiān)控儀，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控管理系統(tǒng)的“四遙”功能。可通過(guò)變壓器低壓側(cè)斷路器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)變壓器互投，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)采納使用方便、邏輯簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)原則，制定互投邏輯如下：正常運(yùn)行情況：兩臺(tái)TTU（配變監(jiān)控終端）均以負(fù)荷電流為判據(jù)（無(wú)需考慮電壓）。，250kVA變壓器側(cè)TTU判斷負(fù)荷電流I>設(shè)定門檻電流I0，在時(shí)間T內(nèi)，負(fù)荷電流I>設(shè)定門檻電流I0，認(rèn)為達(dá)到切換條件，切斷本地開(kāi)關(guān)，向?qū)Ψ桨l(fā)出遙控合閘命令，見(jiàn)圖2所示。第二，500kVA變壓器側(cè)TTU判斷負(fù)荷電流I>設(shè)定門檻電流I0，設(shè)置Flag，負(fù)荷電流I<設(shè)定門檻電流I0，在時(shí)間T內(nèi)，負(fù)荷電流I<設(shè)定門檻電流I0，認(rèn)為達(dá)到切換條件，切斷本地?cái)嗦菲鳎驅(qū)Ψ桨l(fā)出遙控合閘命令，見(jiàn)圖3所示。自動(dòng)投切說(shuō)明：，送電狀態(tài)，上電后手動(dòng)投入“自動(dòng)投切”功能，應(yīng)嚴(yán)格遵守操作流程：先投入對(duì)側(cè)TTU“自動(dòng)投切”功能，再投入本側(cè)TTU“自動(dòng)投切”功能和低壓側(cè)出線開(kāi)關(guān)。第二，停電、維修、低壓側(cè)故障、高壓側(cè)故障等非正常運(yùn)行狀況下，需先將兩臺(tái)TTU的“自動(dòng)投切”功能退出，再進(jìn)行線路上的其他操作。

2.5智能系統(tǒng)的選配智能箱式變電站采用的智能型元器件應(yīng)配置電源、接口器件、通信介質(zhì)、控制設(shè)備，以滿足智能化的要求。從而實(shí)現(xiàn)主站通過(guò)總線對(duì)斷路器、電網(wǎng)的遠(yuǎn)程測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、通信；或采用智能控制儀對(duì)高低壓側(cè)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、通信。在系統(tǒng)方案配置時(shí)考慮到用戶對(duì)智能監(jiān)控的要求，采用以下兩種方式之一進(jìn)行：高低壓側(cè)分別配置智能系統(tǒng)；高低壓側(cè)統(tǒng)一配置智能系統(tǒng)。裝備智能系統(tǒng)的箱式變電站具有下列智能化功能：顯示高壓側(cè)系統(tǒng)一次接線圖，反映各高壓開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)；“四遙”功能；系統(tǒng)管理。

2.6外殼制造工藝表面防護(hù)層的附著力差、壽命短，制約了普通鋼板用于戶外型箱式變電站。外殼有的采用不銹鋼板或鋁合金板或聚苯乙烯復(fù)合板，而非金屬外殼（如玻璃纖維增強(qiáng)水泥板、玻璃纖維增強(qiáng)塑料板、彩色板等）的采用是一種流行趨勢(shì)。當(dāng)然，外殼必須堅(jiān)固，隔熱性能優(yōu)良，防火阻燃，應(yīng)能承受因內(nèi)部故障電弧而引起的沖擊力，其形狀和顏色要盡量與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。3結(jié)束語(yǔ)我國(guó)箱式變電站行業(yè)雖然從引進(jìn)到生產(chǎn)已經(jīng)有近20年的歷史了，但箱式變電站的應(yīng)用率仍然很低，不足配變的10.5％，距世界發(fā)達(dá)國(guó)家的70％～91.3％還相去甚遠(yuǎn)，因而其具有很大的市場(chǎng)潛力。箱式變電站除智能化、免維護(hù)、節(jié)能外，自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用將是發(fā)展的整體趨勢(shì)，今后的配電設(shè)備將會(huì)朝著這個(gè)方向發(fā)展。