許明杰

【摘 要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加快，組合式變電站成為主要的配電設備之一。散熱是現(xiàn)有箱式變電站存在的主要問題之一，本文結合實際情況，從多方面考慮解決散熱問題，盡量保證產(chǎn)品運行的可靠及安全性。

【關鍵詞】箱式變電站；變壓器；散熱

1.箱式變電站的結構、介紹

組合式變電站俗稱箱式變電站，簡稱箱變，是種將高壓開關設備、配電變壓器、低壓配電設備、功率因數(shù)補償裝置及計量裝置等變電站設備組合成一體的工廠預制的緊湊式配電設備。它是一種快裝型成套配電設備。早在上世紀60年代，西方發(fā)達國家已經(jīng)開始大量使用這種新型的成套配電設備。20世紀80年代，我國開始陸續(xù)使用箱式變電站，同傳統(tǒng)的變電站相比較，它具有占地少、體積小、投資少、見效快、施工周期短、成套性強、對環(huán)境適應性強、安裝方便等一系列優(yōu)點。

我國自70年代后期，從法國、德國等歐洲國家引進及仿制的箱式變電站，從結構上采用高、低壓開關柜，變壓器組成方式，這種箱變稱為歐式箱變，形象比喻為給高、低壓開關柜、變壓器蓋間房子。歐式箱變由高壓受電柜、低壓配電柜及配電變壓器三部份組成。

歐式箱變殼體材質國內普遍采用的有普通鋼板、敷鋁鋅鋼板、水泥預制板、玻璃纖維增強水泥板、彩鋼夾芯板（中間夾聚氨酯泡沫絕熱材料）。普通鋼板造價比較低，但隔熱效果比較差；水泥預制板和玻璃纖維增強水泥板隔熱效果較好，耐腐蝕性好，但重量偏重，彩鋼夾芯板隔熱效果介于以上兩者之間，重量比較輕。我國大部份地區(qū)夏季氣溫都比較偏高，筆者傾向于選用水泥預制板和玻璃纖維增強水泥板。

2.箱式變電站的散熱措施

高低壓柜的發(fā)熱量很少不會對箱變造成影響，變壓器的發(fā)熱量很大直接影響了箱變輸出負載的各項功能性能指標。因此，散熱問題是現(xiàn)有箱式變電站存在的主要問題之一。歐式箱變結構緊湊，變壓器室體積較小，特別是在炎熱的夏季，變壓器溫度很高，在加上在運行過程中變壓器要產(chǎn)生大量的熱量，筆者認為可以從以下幾個方面去考慮解決散熱問題。

（1）在設計時，將本地的氣候條件和變壓器自身發(fā)熱問題考慮進去，適當增大變壓器的容量裕度來減少自身的發(fā)熱量，但該辦法會增加成本，降低經(jīng)濟性。筆者認為在夏季炎熱地區(qū)為了保證箱變的安全運行，提高供電的可靠性，一定的浪費也是值得的。

（2）自然通風散熱。當變壓器容量小于315kVA時可采用此種散熱方式。在變壓器室門兩側、頂蓋屋檐下側、箱變基礎底座上均設置通風孔，空氣在它們之間形成對流來達到散熱的目的。頂蓋可以設計成帶隔熱材料的氣樓結構，頂蓋外面可以噴涂仿輻射層，減少室外的熱量進入變壓器室內。

（3）強迫通風散熱。變壓器運行時，將產(chǎn)生大量的熱量，使變壓器室的溫度不斷升高，特別是在夏天，由于環(huán)境溫度較高和民用空調的大量使用，此時段配電變壓器是在接近滿負荷狀態(tài)下運行，變壓器本身消耗的電能（銅損和鐵損之和）是以熱量的表征形式散發(fā)在變壓器室內的空氣中，源源不斷地對變壓器室內的空氣進行加熱，溫度升高更快，變壓器容量較大時僅靠自然通風散熱往往不能保證變壓器安全的運行，一般都采用強迫通風散熱措施加以解決。強迫通風散熱的測溫方式主要有兩種：變壓器室上部空氣溫度或變壓器內上層油溫設定為動作整定值，第一種方式是在變壓器室上部設置溫度數(shù)字顯控裝置和排風裝置，溫度數(shù)字顯控裝置監(jiān)測箱變內的溫度，并把監(jiān)測的溫度數(shù)值顯示出來，便于工作人員查看。并且溫度控制數(shù)字顯示裝置內設定了箱變正常運行時所需的溫值，一旦所監(jiān)測的溫度值不能達到箱變正常運行時所需的溫度值，溫度控制數(shù)字顯控裝置就會通知排風裝置，排風裝置便會自動啟動，對箱變進行散熱，力求達到箱體內外熱平衡的效果，從而實現(xiàn)箱變的通風、散熱。目前國內多采用后種方法，后種方法同第一種類似，所不同的是第一種測溫方式是變壓器室上部空氣溫度，測溫探頭安裝在變壓器室內，第二種測溫方式是直接測量變壓器油溫，探頭直接安裝在變壓器內部，所測量的溫度更加準確可靠，更能防止設備過熱出現(xiàn)的各種事故，有效保證供電可靠性。在強迫通風方法中一般采用軸流風機，也有采用輻面風機或空調?？照{的制冷效果較好但比較耗能，使用壽命較短；軸流風機將熱空氣從變壓器室頂部抽出，冷空氣從基礎下面坑道處進入，形成對流，效果較好；輻面風機的排風口能比較均勻的吹拂變壓器內外側，來達到散熱的目的。采用強迫通風散熱方式需要特別注意的是風機排風量問題，如果小排量風機不能將室內郁積的熱量迅速排出，使箱體內外的空氣沒有大量進行有效交換，造成熱量在變壓器室內大量聚集，引起箱變箱體內環(huán)境溫度不斷升高，形成惡性循環(huán)，最終將導致配電變壓器溫升超過運行極限，引起變壓器溫度保護動作，跳開高壓側斷路器或低壓總斷路器。

（4）將變壓器外露不放在封閉的變壓器室內。我國的箱變是由歐式箱變發(fā)展而來的，隨著我國對外經(jīng)濟的開放，大約在上世紀90年代，美國COOPER公司率先在中國市場打入了美式箱變，并獲得了迅速的發(fā)展，其特點是變壓器為主體，將負荷開關、后備保護熔斷器、分接開關和變壓器裝在變壓器油箱內，插入式熔斷器、電纜和低壓配電部分圍繞變壓器油箱排列，構成整體布置。目前，在這種結構上發(fā)展而來的國內產(chǎn)品“仿美式箱變”遍布大江南北，其主要特點是為了改善散熱條件，采用BS9變壓器，變壓器取消油枕，將變壓器油箱和散熱片部分裸露在外面，形象比喻為變壓器旁邊掛個箱子。在歐式箱變中結構設計時，也可以采用BS9變壓器，變壓器放在敞開的間隔中，高壓配電柜和低壓配電柜則在變壓器的另一側，它們有機的結合在一起，即解決了變壓器的散熱問題又通過高低壓之間的隔板解決了防護等級問題。筆者曾在幾個工程項目中采用了此種結構設計，從2006年運行至今，效果良好。

（5）采用地熱空調散熱。地熱空調是在全球性的能源危機和環(huán)境污染的背景下應運而生，其系統(tǒng)原理就是通過安裝在地下的系列地溫收集器，從土壤中吸收能量，經(jīng)過能量轉換實現(xiàn)空調調節(jié)功能。其最大的優(yōu)勢和亮點是節(jié)能、環(huán)保、低碳，在運行過程中不產(chǎn)生任何廢棄物?！暗責峥照{”有兩種，一是利用熱泵技術，把“恒溫層”的地下水抽出來，熱量交換后再排回去；一種是土壤源熱泵，利用淺層常溫土壤或地下水中的能量作為能源，在地下埋管，吸收熱能。在歐式箱變中，筆者認為可以采用第二種技術，在修建箱變基礎時，將管道埋在地下，換熱器設于變壓器室內，在炎熱的夏天，源源不斷的冷氣通過換熱器進入變壓器室內，即保證了箱變安全可靠的運行，又達到了節(jié)能、低碳的目的。

3.結束語

目前，在我國廣大城市、農村、工礦企業(yè)、公共建筑中，箱式變電站得到了廣泛的應用。它改變了在電桿上安裝變壓器，蜘蛛網(wǎng)式的布線方式，它對電力網(wǎng)的安全、可靠運行、減少變電所投資、加快建設速度，都起到了良好的作用，是變電設備新的發(fā)展趨勢之一。積極研究探討與改進箱變散熱措施，對降低箱變的故障率和提高供電可靠性有著積極的意義。 [科]