箱式變電站的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變電站，特別涉及一種箱式變電站，屬于電氣設備技術領域。
【背景技術】
[0002]箱式變電站是一種將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，并安裝在一個全封閉、可移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)的變電站。箱式變電站具有成套性強、送電周期短、環(huán)境適應性強、安裝方便、運行安全可靠及投資少及見效快等一系列優(yōu)點，因此箱式變電站現(xiàn)已廣泛使用于城網(wǎng)建設與改造中的公共配電。隨著市政建設的現(xiàn)代化進程加快，箱式變電站將逐步替代原有的土建配電房，成為新型的成套配電裝置。
[0003]傳統(tǒng)箱式變電站按結(jié)構(gòu)分主要有美式箱式變電站和歐式箱式變電站，箱式變電站中的各種設備高矮不一，多采用品字型或目字型的平面式排列布局。從技術角度來說，箱式變電站的主要缺點為散熱性差:由于此類結(jié)構(gòu)是將多種電氣設備組合在一個相對密封的大箱體內(nèi)，但為達到防潮、防水、防濕以及密封性等要求，故而限制了箱體內(nèi)的散熱性能，且由于散熱性差導致的溫度上升問題會引起箱體內(nèi)電氣設備的溫升超標，從而影響設備的使用壽命及安全性?，F(xiàn)有技術中，常用增加電風扇或其他裝置強排降溫以保證溫度不超標，但冷卻散熱效果不是很好。此外，因箱式變電站自身散熱性能較差，故不得不增加箱式變電站的占地面積以維持其箱體內(nèi)各部件的散熱空間。由上可知，箱式變電站內(nèi)對散熱性能的要求與其箱體體積及占地面積已成為一對矛盾體，導致其容量上和使用上均受限制。
[0004]故而，后期針對箱式變電站的研宄重點在于，維持其所需散熱性能的前提下，而進一步減小其體積和/或占地面積?，F(xiàn)有技術中，主要通過兩種方式來實現(xiàn)上述目的:1、半埋式(又稱地埋式)箱式變電站，2、緊湊型箱式變電站。這兩種箱式變電站均存在不同的缺點，具體為:
[0005]1、半埋式箱式變電站，此類箱式變電站主要是通過將箱式變電站的一半或更多箱體部分埋入地下，又或者將整個變壓器部分埋入地下，從而減少箱式變電站地面上的體積，并不能減少其占地面積；且在安裝使用前都需要在地面設置一個大小在(2.4*3.4)左右的箱式變電站底座以及深度為(1.5-1.8m)左右的安裝地基。此類箱式變電站在投入使用時不僅需要高成本的地面施工，而且在使用時箱式變電站是直接放置于地基地面。由于地基易積水而濕氣大，通風效果不好，元器件容易損壞，再加上箱式變電站本身的重量，出現(xiàn)地質(zhì)變化或設備積水等異常情況時極難發(fā)現(xiàn)，容易發(fā)生安全事故。特別是在老城區(qū)投入使用時，由于地下水電以及通信等管道密布，不僅施工不方便，對道路通行也將帶來極大的不便。中國專利申請CN2012206032235.2和201210152564.8均公開了一種半埋式箱式變電站的結(jié)構(gòu)。半埋式箱體變電站將變壓器至于地面之下，因此箱式變電站在地上的體積大大縮小，但由于變壓器至于底面之下，對安全事故的預見性不強，潮濕的地下環(huán)境對設備損害大，地基基座內(nèi)的濕氣對設備影響也極大，在多雨季節(jié)更容易在積水造成安全事故。
[0006]2、緊湊型箱式變電站，此類箱式變電站主要是同時減少其體積和占地面積，且占地面積的減少是由其體積減少而實現(xiàn)的，但同樣仍無法避免安裝地基的要求。如中國專利申請 CN201220341565.2、CN201220049333.X、CN201010165374.0 以及專利 CN03267020.6 這四件專利，均公開了一種緊湊型的變電箱。它們共同特點為均在同一水平面上對箱式變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行不同排列布局，以縮小箱式變電站的平面占地面積。但此種排列僅在局部方向上縮小了箱式變電站的占地面積，并沒有改變傳統(tǒng)箱式變電站的平面品字型或目字型結(jié)構(gòu)，也不能使箱式變電站的空間體積大幅度縮小。
[0007]因此，現(xiàn)有技術中箱式變電站體積龐大，不僅影響城市或街道美觀，也限制了箱式變電站在狹窄的城市街道或其他狹窄空間使用。且上述各箱式變電站均要求在出廠前就裝配完畢，整機運輸，往往一輛十噸的運輸車僅能運輸一個箱式變電站或一輛十米長的運輸車也只能運輸兩個箱式變電站，極為浪費資源；由于箱式變電站的使用環(huán)境或技術參數(shù)要求其采取個體化定制式，無法作為標準件批量生產(chǎn)，導致市場上充斥大量用于箱式變電站的各類設備及配件，規(guī)格不一，標準不一，同樣也造成了生產(chǎn)上的浪費，不利于節(jié)能環(huán)保。此外，上述各種箱式變電站還存在檢修不便的問題，箱式變電站的箱體大部分采用封閉式箱體，通過開門或開窗作為檢修時的入口 ；當需要檢修時，往往是人穿進箱體內(nèi)進行檢修，無論安全性還是易操作性均存在較大的問題；尤其是針對半埋式箱式變電站檢修時，甚至需要再次破壞路面進行挖掘后方能進入箱體內(nèi)，如上述變壓器置于地下時安全預見性較低，給檢修和維護帶來了極大的不便。此外，現(xiàn)有的各種箱式變電站大多采用“品”或“目、日”字式分區(qū)，主設備采用背靠背式放置，且采用隔板分隔，因此會形成一定的通風死角，嚴重影響散熱。
[0008]中國專利CN201220265651.X公開了一種LED路燈專用箱式變電站，該LED路燈用箱式變電站僅針對LED路燈的供電，因其過電量小，故而該箱式變電站內(nèi)各部件少，因此將箱式變電站內(nèi)各部件簡單堆疊使其內(nèi)部線路成一 U字型，從而一定程度上利用了垂直空間，縮小了該LED燈的箱式變電站的體積。但該LED箱式變電站同樣存在自然通風死角；且由于該箱式變電站的變壓器等設備的容量較小，故此種LED路燈專用箱式變電站的箱體結(jié)構(gòu)無法適用于城鄉(xiāng)配電的中大型的箱式變電站(200KVA-630KVA);此外該箱式變電站中，通過其箱體的同一側(cè)進線出線，且出線位置較高，故而該箱式變電站結(jié)構(gòu)的功能分區(qū)不甚明確，各功能設備間距離太近，推擠在一起，給檢修和維護帶來了一定程度的不便。
[0009]此外，箱式變電站主要散熱源是箱體內(nèi)的變壓器；而油浸式變壓器(油式變壓器)因其散熱好、損耗低、容量大等優(yōu)點，成為目前國家電網(wǎng)中，尤其是箱式變電站中的變壓器首選；其中保證變壓器的良好散熱性能是變壓器的關鍵技術性能之一。目前國內(nèi)外油浸式變壓器的冷卻方式主要有四種，即自然油循環(huán)自冷散熱、自然油循環(huán)風冷散熱、強迫油循環(huán)風冷散熱和強迫油循環(huán)水冷散熱。自然油循環(huán)風冷散熱方式是利用變壓器繞組及鐵心發(fā)熱后，本體內(nèi)的油形成對流，油流經(jīng)散熱器后，由冷卻風扇吹出的風將熱量帶走，從而達到散熱的目的，這種冷卻方式主要用于中小型變壓器。強迫油循環(huán)風冷散熱方式通過油泵的作用，使變壓器內(nèi)的油被迫快速循環(huán)，在油流經(jīng)散熱器時，由冷卻風扇吹出的風將熱量帶走，這種冷卻方式主要用于大中型變壓器。強迫油循環(huán)風冷卻器與自然油循環(huán)風冷卻器的主要區(qū)別是采用潛油泵強迫油進行循環(huán)，這樣油流速度加快，冷卻效率得以提高。傳統(tǒng)油浸式變壓器散熱器的基本類型主要由以下幾種:
[0010]1、片式散熱器
[0011]油浸式變壓器中80%以上是采用自然油循環(huán)的冷卻方式。當油浸式變壓器容量大于50kVA時，就可考慮用管式或片式散熱器作為變壓器的熱交換裝置。片式散熱器的變壓器橫向體積過于龐大，運輸及維修都很不方便。片式散熱效率很低，雖然在低容量變壓器散熱中得到廣泛應用，但難以解決大容量變壓器的散熱問題。
[0012]2、風冷卻器
[0013]當油浸式電力變壓器容量超過50MVA時，就可考慮采用風冷卻器。風冷卻器通過油泵將變壓器頂層高溫油送入冷卻器冷卻管內(nèi)，將其產(chǎn)生的熱量傳給冷卻管內(nèi)壁和翅片，再由管壁和翅片向空氣放出熱量。采用大功率風冷卻器不僅給變壓器的制造安裝、使用、維修帶來方便，而且也可減少滲漏油。風冷卻器冷卻效果和使用壽命將取決于采用的冷卻元件，國內(nèi)一般采用管子作冷卻元件。在天氣寒冷地區(qū)和少水地區(qū)，大、特型油浸式變壓器用風冷卻器最適合。對于常年氣溫較高熱帶地區(qū)，要考慮風冷卻器的額定冷卻容量有所下降的問題。
[0014]3、水冷卻器
[0015]當油浸電力變壓器容量超過50MVA時，除采用風冷卻器進行熱交換以外，還可采用水冷卻器作為大型變壓器的熱交換裝置。空氣的比熱僅為水的1/4，所以水冷卻器比風冷卻器冷卻效果好；空氣側(cè)的傳熱系數(shù)比水冷卻器傳熱系數(shù)低，所以冷卻容量基本相同的兩種冷卻器，水冷卻器要比風冷卻器的體積小、重量輕、噪聲低。目前國內(nèi)水冷卻器單臺最大容量已達到315kW以上，國外已達到500kW以上。國內(nèi)水冷卻器采用單管結(jié)構(gòu)，所以發(fā)生過多起因水冷卻器中冷卻銅管破裂使冷卻水進入到變壓器的油中的情況，由于無法及時發(fā)現(xiàn)水已進入到變壓器油中去，往往使進水的變壓器油絕緣性能大幅度下降，從而造成運行中的變壓器發(fā)生嚴重事故。
[0016]水冷卻器具有冷卻效率高、噪聲低等優(yōu)點，雙重管水冷卻器提高了水冷卻器的可靠性，非常適用于有水源地區(qū)。國內(nèi)生產(chǎn)的雙重管水冷卻器技術性能和結(jié)構(gòu)已與國際水平相當。用于寒冷地區(qū)要考慮冷卻水的冰凍問題。
[0017]4、散熱冷卻器
[0018]一般采用風冷卻器或水冷卻器作為大型、特大型油浸式變壓器的熱交換裝置，這兩種冷卻器冷卻效率高。但由于油泵和風機不間斷運行，因此存在噪聲大、輔機損耗率高、維護工作量大等缺點。為解決上述矛盾，歐洲出現(xiàn)了一種被稱為“散熱冷卻器”的新型冷卻方式。散熱冷卻器是指其散熱面以片式散熱器為主，同時配合風機和油泵進行冷卻，當變壓器負荷率為50%左右時，片式散熱器處于油浸自冷狀態(tài)自冷式運行；當變壓器負荷率達75%左右時，啟動風機，片式散熱器處于油浸風冷狀態(tài)風冷式運行；當變壓器滿負荷時，啟動油泵投入運行，投入油泵強油風冷式運行。
[0019]不難看出，為了維持較佳的散熱性能，上述的變壓器均是采用外力強迫散熱，而采用自然散熱往往會因為其箱式變電站自身的結(jié)構(gòu)布局所限，無法形成對流良好的自然散熱系統(tǒng)，而從不得不借助上述強迫散熱設備，使得箱式變電站內(nèi)的設備增多，從而導致制作成本和維護難度均有增加，此外上述各類輔助散熱設備對于環(huán)境通用性低，往往因為箱式變電站所處環(huán)境所限，無法發(fā)揮其最佳的散熱作用，更甚者或完全無法適用。
[0020]綜上述，目前市場上的箱式變電站存在體積大、檢修不方便、自然散熱性能差、環(huán)境適應性差等諸多問題，這也使得