鐵路箱式變電站的特點(diǎn)及應(yīng)用

崔　健　沈文杰　韓　成（中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055）

鐵路箱式變電站的特點(diǎn)及應(yīng)用

崔健沈文杰韓成
（中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055）

摘要：高速鐵路電力供電系統(tǒng)采用多種新技術(shù)、新設(shè)備提高供電可靠性，其中箱式變電站的應(yīng)用越來越廣泛，箱式變電站為區(qū)間通信、信號、防災(zāi)等設(shè)備供電，將高壓一次設(shè)備、變壓器、低壓一次設(shè)備和二次儀表等集中在一個箱體中，進(jìn)行供配電的小型變電站，在設(shè)計中，箱式變電站是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，本文將對箱式變電站的分類進(jìn)行總結(jié)，并分析了歐式箱變的幾種優(yōu)點(diǎn)以及一二次設(shè)備的型號及含義說明，有利于在設(shè)計時對箱式變電站中的設(shè)備進(jìn)行合理選擇。

關(guān)鍵詞：箱式變電站；變壓器；高、低壓室；避雷器；熔斷器

箱式變電站又稱為戶外成套變電站、預(yù)制式變電站，20世紀(jì)60～70年代在歐美等西方國家開始發(fā)展，由于其組合靈活、運(yùn)輸、遷移、安裝方便，無污染、免維護(hù)等特點(diǎn)，進(jìn)入20世紀(jì)90年代，箱式變電站在我國開始快速發(fā)展，廣泛使用于鐵路電力供電系統(tǒng)中。

1　箱式變電站的定義

箱式變電站屬于配電站，為鐵路站場及區(qū)間負(fù)荷設(shè)備提供電源，主要由多回路開關(guān)系統(tǒng)、母線、綜合自動化系統(tǒng)、遠(yuǎn)動、計量、電容補(bǔ)償?shù)入姎庠M合而成，安裝在一個防塵、防水、防潮、隔熱、全封閉可移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，分為高壓室，變壓器室，低壓室三部分，多呈“目”或“品”字型布局，滿足室內(nèi)高低壓設(shè)備安全運(yùn)行條件。

2　箱式變電站的分類

箱式變電站按照結(jié)構(gòu)形式分為組合式變電站（簡稱美式箱變）和預(yù)裝式變電站（簡稱歐式箱變）兩種，與美式箱變相比，歐式箱變的主要優(yōu)點(diǎn)有：

①供電可靠性高，可增設(shè)電動機(jī)構(gòu)、配電自動化裝置及電容器裝置，可降低供電線路損耗；

②增容方便，當(dāng)用戶需要增容時，土建基礎(chǔ)可以重新利用，大大縮短施工周期；

③箱變輻射小，由于變壓器放置于金屬箱體內(nèi)，箱體可起到屏蔽作用。

由于歐式箱變的多種優(yōu)點(diǎn)，多適用于較重要的建筑用電，在鐵路設(shè)計中一般選用歐式箱變。

3　箱變高壓部分

高壓室主要由電源側(cè)35kV或者10kV高壓進(jìn)線柜、高壓出線柜、以及高壓計量柜組成，主要設(shè)備有負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器等，下面介紹幾種主要設(shè)備的型號含義。

①FV避雷器型號含義說明。高壓避雷器的主要元件是火花間隙，是用來限制作大氣過電壓，使高壓導(dǎo)線和地隔離開，同時還可以熄滅由于沖擊波擊穿而形成的工頻續(xù)流電弧，被廣泛應(yīng)用與鐵路輸變、變電、配電系統(tǒng)中，使鐵路電氣設(shè)備免受過電壓的損害。

圖1

②FU熔斷器型號含義說明。熔斷器作為電力變壓器及其他設(shè)備短路、過載的保護(hù)元件，由于高壓負(fù)荷開關(guān)只能切斷負(fù)荷電流，當(dāng)遇到短路和過載情況時，電流變大，負(fù)荷開關(guān)就不能切斷此時的電流，遇到大電流，則由熔斷器來切斷大電流。

圖2

③PT：電壓互感器型號含義說明。電壓互感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理把高電壓按比例關(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計量、儀表裝置使用。同時，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。

圖3

④CT：電流互感器型號含義說明。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測量等用途。

圖4

5　箱變變壓器部分

變壓器是一種靜止的機(jī)電裝置，它利用電磁感應(yīng)原理將一種電壓、電流的交流電轉(zhuǎn)化成同一頻率的另一種或幾種不同電壓、電流的交流電，它可以實(shí)現(xiàn)電能不同等級的轉(zhuǎn)換，是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換、分配和使用的重要電氣設(shè)備。

①類變壓器的性能比較

各類變壓器性能比較見表1。

②按環(huán)境條件選擇變壓器

變壓器的類型多種多樣，在選擇變壓器類型時，需考慮使用場所的環(huán)境特點(diǎn)，各類變壓器性的適用范圍及能比較見表2。

6　箱變低壓部分

低壓室主要由低壓進(jìn)線柜、低壓出線柜、以及低壓補(bǔ)償柜組成，主要設(shè)備有電壓電流表、功率因數(shù)表、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器等，下面介紹幾種主要設(shè)備的型號含義。

①電流、電壓、功率、功率因數(shù)型號含義說明

電流、電壓、功率、功率因數(shù)主要用各種高、低壓開關(guān)柜，電源柜、控制柜以及各種電控裝置作監(jiān)測。

圖5

表1

②QF低壓斷路器型號含義說明

低壓斷路器，又稱低壓自動開關(guān)，是一種帶保護(hù)裝置的開關(guān)，當(dāng)負(fù)荷電路發(fā)生過載、短路及欠壓故障時，能自動切斷電路。常用的低壓斷路器有框架式斷路器、塑料外殼式短路器、智能型斷路器、快速斷路器和限流式斷路器。

圖6

③QS隔離開關(guān)型號含義說明

普通的隔離刀開關(guān)不可以帶負(fù)荷操作，通過與斷路器配合使用，在斷路器切斷電路后才能操作隔離開關(guān)，刀開關(guān)起隔電作用，造成一個明顯的斷開點(diǎn)，以確保檢修人員的安全。主要用于配電設(shè)備的控制電路中，作不頻繁地電動接通和切斷或隔離電源之用，操作應(yīng)在無負(fù)荷下進(jìn)行。

圖7

結(jié)語

隨著鐵路箱式變電站的應(yīng)用越來越多，對箱式變電站的準(zhǔn)確性、可靠性要求越來越高，對配電網(wǎng)和供電設(shè)備提出了更高的要求。箱式變電站以其占地少、安裝迅速、移動方便、投資少等優(yōu)點(diǎn)越來越受到社會的肯定，其將來的發(fā)展趨勢是形成一種規(guī)模稍小的無人值守變電站，在電力設(shè)計過程中需對箱式變電站的一次設(shè)備、變壓器、低壓一次設(shè)備和二次儀表的型號和安裝方式進(jìn)行認(rèn)真選擇，提高客運(yùn)專線建設(shè)中電力工程的質(zhì)量水平。

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沈文杰，男，高級工程師，1982年5月出生，碩士，目前從事鐵路電力設(shè)計。

韓成，男，助理工程師，1985年12月出生，工程碩士在讀，目前從事鐵路電力設(shè)計。

表2

中圖分類號：TM633

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：崔健，男，助理工程師，1987年8月出生，碩士，目前從事鐵路電力設(shè)計。