舒惠中，蔡冰華

（湖北省電力裝備有限公司，湖北 武漢 430060）

0 引言

由于我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國在城市以及農(nóng)村的網(wǎng)絡建造過程之中，需要將高壓電源直接引進負荷的中心之中，從而造成高壓受電然后通過變壓器來降低電壓最后通過低壓電源進行相應的配電這一過程。因此供電需要發(fā)展的目標是節(jié)省能源，節(jié)省電源并且趨向于小型化。箱式變電站在逐步的發(fā)展過程中，滿足了這些目標，因此在各個區(qū)域都廣受關注。同時，因為我們生活條件發(fā)展的越來越好，所以需要對智能箱變的質量有所保障，而且還需要箱變具有高智能化的特點。在智能箱變進行各個領域的供電環(huán)節(jié)，需要在特定的軟件下進行相互的配合，然后能夠保證在事故發(fā)生時能夠自主的清理障礙，從而確保故障盡快解除，恢復正常用電。

小型化箱變又被稱為組合式變電站，其組裝比較靈活，而且比較容易被運輸，安裝比較方便，應用起來所耗費的成本比較低，具有良好的環(huán)保功能，因此被廣受關注。在對于農(nóng)村的電網(wǎng)建設的過程之中，它主要被大力的應用在城市中比較復雜的區(qū)域之中，被應用于一些廠房以及移動變電站的建造之中，因為其比較容易地能夠透過其負載中心，然后對其供電地區(qū)域有所減少，從而使其電壓地質量得到一定地提高。對于目前我們生活緊張的社會比較適用，這被稱為21世紀變電站建造地主要目標模型。

1 國內外智能箱變的小型化研究現(xiàn)狀

1.1 國內研究現(xiàn)狀

在結構上，智能箱變主要采取的方法模塊法。每部智能箱變都是按照不同的型號配置而成的。按照接入的高壓開關的類型可以將其分為兩種類型。如果按照配件的安裝方式可以將其分為目和品兩種類型。相反，智能變電站有這些對立的優(yōu)點。所以在國內外，箱式變電站得到廣泛的應用，占比市場也較大，主要應用于市場較大，地價較貴的地方，因此，對于智能變電站的研究具有一定的價值[1-2]。

智能化電網(wǎng)在建造的過程之中主要是根據(jù)國家的各個地區(qū)分域以及其分布的特點來建造的，這對于我國目前以及未來的發(fā)展具有很大的意義。對于不同種類的能源情況，其是大規(guī)模風電和太陽能發(fā)電的計入和送出適應性強，能夠實現(xiàn)能源資源的大范圍、高效率配置。我國智能電網(wǎng)的建設已經(jīng)上升至國家戰(zhàn)略層面的高度。智能變電站是堅強智能電網(wǎng)建設之中能夠對于能源進行強有力的轉換的主要平臺，其應用的前景非常遼闊，可供發(fā)展的空間也很大。依據(jù)我國智能箱變所計劃的那樣，截至到一五年，我國新建成的智能變電站高達五千多，并且750KV的大概有二十多座，5 000KV的大概兩百座，330KV的智能變電站大概有六十座，在110～220 kV期間的變電站約一千兩百多座，低于110 kV的變電站將近四千座。因此，依據(jù)智能化變電環(huán)節(jié)的大約百分之二十的份額計算，其應用的空間還是很大。

光伏發(fā)電系統(tǒng)所具有的特點是比較隨機，而且其發(fā)電具有間斷性和波動性，這就導致其并網(wǎng)的容量被極大的控制在了一定的范圍之內，在一定的區(qū)域上約束了光伏發(fā)電的很大范圍上的使用。智能化電網(wǎng)之所以發(fā)展迅速，是因為它為社會的電力方面提供了一定的便利，并且對于光伏發(fā)電的開發(fā)程度也有了一定的提升。我國對于智能化電網(wǎng)的研究也在進一步深入的研究之中。截至目前為止，我國的電網(wǎng)并不能滿足于光伏發(fā)電這一產(chǎn)業(yè)的需要，因此，決定將我國建設稱為以高電壓為主導的智能化電網(wǎng)，從而達到解決光伏發(fā)電的這一問題，然后提高我國對于新能源的利用。國內的智能化電網(wǎng)主要是以較高的電壓為核心，各個級別的電網(wǎng)相互協(xié)作從而發(fā)展起來的比較堅硬的電網(wǎng)，采用最為優(yōu)秀的電網(wǎng)信息設備及技術，構造一個以信息化和自動化、數(shù)字化為核心的一個智能化電網(wǎng)。目前，全球對于智能化電網(wǎng)的研究都投入比較多的人力和物力，而且因為新能源的發(fā)電主要是以智能化電網(wǎng)的發(fā)展為依據(jù)的。所以智能化電網(wǎng)的高速度和經(jīng)濟成本低的特點與優(yōu)勢為我國光伏發(fā)電提供了較好的保證，并且其發(fā)展和應用兩者也是珠聯(lián)璧合的。

1.2 國外研究現(xiàn)狀

箱式變電站是20世紀60-70年代歐美發(fā)達國家推出的一種戶外成套變電所的變電設備，該產(chǎn)品采用預裝式設計，即箱內所有設備都在工廠安裝并檢驗完成，運輸?shù)浆F(xiàn)場接上進出線電纜既能使用，具有占空少，組合方式靈活，工期短，運維費用較低等優(yōu)點，因此受到電力企業(yè)的重視和青睞。

目前，美國電力公司研制出一種結構十分緊湊的箱式自動箱式變電站，自身具有監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集、故障保護、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與測量、狀態(tài)監(jiān)視、負荷控制及波形測量等功能；采用的控制開關少，因此具有結構緊湊、運維費用較低、可靠性高等優(yōu)點。智能箱式變電站在發(fā)達國家的配電領域中已經(jīng)占有非常重要的地位，是變電站設計方向的重大改革。在歐洲發(fā)達國家已占配電設備的70%；在美國箱式變電站的使用率已經(jīng)超過了80%，成為美國配電網(wǎng)自動化中的重要設備。

目前的箱式變電站，大多數(shù)在室外使用，工作環(huán)境比較復雜，空氣中的灰塵比較多時容易進入變電站，灰塵附著在電器表面，容易引起電路短路，縮短電器的使用壽命并且當濕度和溫度較高時，不能夠進行很好的散熱除濕，不能夠滿足使用者的要求。隨著原有的箱式變電站越來越不能夠適應當下的電力生產(chǎn)使用，一種占地小、結構緊湊、更加節(jié)電的智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究在我國城鄉(xiāng)以及各行業(yè)的電網(wǎng)改造和建設過程中逐漸應用，智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究的出現(xiàn)有著重要的意義，向電力工作者揭示出非凡的前景。因此，對于智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究的研究有著重要的意義，且市場前景廣闊。

2 智能箱變小型化的優(yōu)勢

智能箱變小型化的主要優(yōu)勢有：一般電壓比較高的電力系統(tǒng)對于配電網(wǎng)可以達到其要求，一般為12 kV左右。電壓比較低的情況可以滿足在小型區(qū)域的供電要求，一般為4 kV左右。一般情況下，可以將設置于物業(yè)處的機器對于箱變進行相應的操作管理系統(tǒng)。智能化的箱變其具有成套的設備和裝置，而且其特點就是小型化，并且避免不必要的維修工作，比較方便，最重要的是節(jié)省能源。這樣可以對于城市化的各個高等建筑、住房地區(qū)以及工廠等領域進行相應的配電設備。依據(jù)其變壓器的類型將其分為全密封以及干式的變壓器，依據(jù)其箱體的外殼材料類型將其分為兩種，一種是金屬外殼，另外一種是非金屬外殼。依據(jù)高壓的開關將其分為負荷式開關和壓氣式開關。按照其是否能配備為智能化的系統(tǒng)將其分為智能化的設備和緊湊式的設備。為了對于很多廠家的要求也盡可能的得到滿足。為了提高箱式變電站的方便性能，國家電網(wǎng)總局決定聯(lián)系國家各個電力公司以及制造商和企業(yè)進行結構方案的設計討論，方便在智能箱變在應用的過程之中如果發(fā)生其他的意外事故等狀況，可以盡快的提出解決方案或者更換配件等方案。

3 智能箱變的功能

3.1 技術比較先進并且安全可靠

箱式變電站的應用采用的是目前我國比較先進的技術以及工藝方法，其外殼主要是由鍍鋅鋼板材料所制，其框架使用的是比較標準的集裝箱材料及所制造的工藝，其具有比較好的抗腐蝕性能，能夠保證二十年不會腐蝕的撐板，其中間一部分使用的是抗擊火種的比較耐熱的材料所制，其中將降溫的材料在智能箱體的內部安裝，其中該裝置的運行過程之中并不受到天氣等自然災害的影響，可以確保其能夠在零下40℃和40℃之間正常的進行應用[3-5]。

3.2 運行的自動化程度比較高

智能化箱變的小型化結構主要分為3層結構，分別是主站終端以及智能化的電表。以電表不變的情況下，對于其設計的數(shù)據(jù)重新進行設定，通過增加臺區(qū)的邊緣來對智能化的終端進行計算。各自在配變低壓的一側進行安裝配件，比如開關的線路以及表箱等，這樣可以對低壓配的電網(wǎng)的開關模式進行實時的檢測，對于全范圍的實現(xiàn)對于低壓配電的應用狀態(tài)進行全面的監(jiān)視。

3.3 主要功能

采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及邊緣性的計算機技術，創(chuàng)建一個比較合適的低壓配電網(wǎng)特征的物聯(lián)網(wǎng)主站系統(tǒng)，能夠對于低壓平臺區(qū)裝置、電動汽車大范圍的接入和智能效率比較高的管理進行有效的實現(xiàn)，充分發(fā)揮云大數(shù)據(jù)的計算技術，支持配電自動化系統(tǒng)向低壓配電網(wǎng)延伸，提高低壓配電網(wǎng)的運行控制、運維管理和供電服務能力。

4 智能箱變的小型化結構分析應用

為了滿足箱變的小型化和智能化，我們需要分幾個階段來進行智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究的研究：第一階段：進行市場分析，確定智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究的總體思路。經(jīng)過長期的市場調研，并結合我么在技術的完善以及市場對此的各個需求方面，我們將設計各種策略，使其能夠正常的運行，然后將其打造成一種帶有自己特征的一個產(chǎn)品。第二階段：智能化箱變小型化的優(yōu)化設計研究的系統(tǒng)設計針對系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)，每個模塊，進行系統(tǒng)設計開發(fā)，按照系統(tǒng)要求，設計出滿足要求的智能化箱變。以現(xiàn)有的智能化箱變?yōu)檠芯炕A，一是通過改進改進高壓側與變壓器的連接方式以及變壓器的結構，使變壓器小型化，二是通過優(yōu)化低壓側的二次設計，低壓采用組屏結構，使低壓側更為簡化。三是通過電氣結構設計，使自動化通信的模塊更為小型化。第三階段：系統(tǒng)的運行與調試在每個環(huán)節(jié)設計開發(fā)完成后，進行子系統(tǒng)調試運行，對于不滿足要求的地方進行技術甄別，完善系統(tǒng)。然后讓每個環(huán)節(jié)全部聯(lián)調，調試合格后進行智能化箱變的試運行。

5 結論

智能化箱變的小型化結構其結構比較精密，比較輕質化，而且與其他的設備相比所占的體積比較小，對于箱變的容量有很大的提升。所以智能化箱變的小型化對于箱式變電站非常適用，而且在很多的領域都得到了很大的應用。