關(guān)于箱式變電站在城市軌道交通中的實(shí)際應(yīng)用

劉見娜 崔 哲

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院 山東 濟(jì)南 250102

城市軌道交通對提高城市居民出行效率和緩解地面交通壓力等方面具有重要作用與意義，考慮到傳統(tǒng)變電所占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易受到環(huán)境因素影響和制約，故城市軌道交通建設(shè)中必須采用先進(jìn)的箱式變電站。

1 箱式變電站主要特點(diǎn)

箱式變電站（以下簡稱“箱變”）包含諸多電氣單元，所有電氣單元均安裝于鋼結(jié)構(gòu)箱體當(dāng)中，真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，且采用全封閉運(yùn)行模式。箱變的特點(diǎn)主要包含以下幾點(diǎn)。

（1）技術(shù)先進(jìn)且安全可靠。箱變的箱體引入了國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，外殼通常為鍍鋁鋅鋼板，框架按照集裝箱標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制作，防腐能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)20年不發(fā)生銹蝕，以鋁合金扣板為內(nèi)封板，并設(shè)置防火保溫夾層，在箱體中設(shè)置空調(diào)裝置與除濕裝置，在運(yùn)行過程中能防止自然氣候環(huán)境的干擾及影響，在相對惡劣的條件下依然可以正常運(yùn)行。另外，箱體中的所有一次設(shè)備均為當(dāng)前最先進(jìn)的設(shè)備，成套產(chǎn)品，沒有直接外露的帶電體，是一個全封閉且絕緣的整體結(jié)構(gòu)，能有效防止觸電事故發(fā)生。由于采用無油化運(yùn)行模式，所以還有很高的安全性，二次設(shè)備運(yùn)行實(shí)現(xiàn)高效自動化，無需人員值守[1]。

（2）有較高的自動化程度。整個箱變均按照智能化原則進(jìn)行設(shè)計，以綜合自動化系統(tǒng)作為箱體保護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行分散安裝，以此實(shí)現(xiàn)四遙，所有單元均支持獨(dú)立運(yùn)行，有齊全的繼保功能，能遠(yuǎn)方設(shè)置和監(jiān)控各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并能對箱體中的溫濕度實(shí)施控制報警，達(dá)到無人值守基本要求；此外，按照實(shí)際需要，還能采用圖像的模式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

（3）可實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制化。在設(shè)計過程中，一般只需要相關(guān)設(shè)計人員一般變電站具體運(yùn)行要求為依據(jù)，在編制一次設(shè)備主接線圖的同時對箱外設(shè)備進(jìn)行設(shè)計，采用由廠家提供的成品箱變，任何設(shè)備都能在工廠中進(jìn)行安裝與調(diào)試，使變電站建設(shè)達(dá)到工廠化的目標(biāo)，縮短箱變的設(shè)計與制造工期。在現(xiàn)場安裝過程中只需要對箱體進(jìn)行定位、在箱體之間進(jìn)行電纜聯(lián)絡(luò)、對保護(hù)定值進(jìn)行校驗(yàn)，工作量少，從安裝開始到正式投運(yùn)的時間不超過5-8d。

（4）組合方式十分靈活。因箱變的結(jié)構(gòu)較為緊湊，每個箱體都能形成獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，這樣會使組合方式變得十分靈活。箱變組合模式不固定，不同使用單位可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行自由組合，從而實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行目標(biāo)[2]。

（5）投資少、見效快。與其它相同規(guī)模的普通變電站相比，采用箱變能減少四到五成的投資。另外，在運(yùn)行方面，因箱變采用的是先進(jìn)設(shè)備，尤其是無油設(shè)備，所以能從本質(zhì)上解決傳統(tǒng)變電站存在的滲漏等實(shí)際問題，還能對變電站進(jìn)行狀態(tài)檢查，切實(shí)減少維護(hù)方面的工作量，經(jīng)預(yù)估，每年可減少約10萬元的維護(hù)費(fèi)用，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

（6）占地面積較小。采用箱變無需進(jìn)行大規(guī)模土建施工，相同規(guī)模條件下，箱變占地面積只有普通變電所的10%左右，而且還能充分利用局部空間，與國家節(jié)地政策相符。

（7）箱變外形美觀。如前所述，箱體外殼為鍍鋁鋅鋼板，并按照集裝箱標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造，整體外形十分美觀，在能使供電達(dá)到可靠的基礎(chǔ)上，可選擇不同的外殼顏色，以此和周圍環(huán)境達(dá)到協(xié)調(diào)，在城市建設(shè)中尤其適用。在城市軌道交通系統(tǒng)中，采用箱變除了能作為一種固定式變電所，還能作為移動式，起到對環(huán)境進(jìn)行點(diǎn)綴與美化的重要作用[3]。

2 城市軌道交通箱式變電站安裝運(yùn)行

在城市軌道交通系統(tǒng)中安裝與運(yùn)行箱變應(yīng)注意以下各項(xiàng)要點(diǎn)：

（1）箱變的箱殼門應(yīng)采用外開的方式，將把手、鎖與暗閂配置齊全，同時要對暗閂與鎖進(jìn)行防銹處理。變壓器室的通風(fēng)采用自然通風(fēng)方式，箱內(nèi)溫度與變壓器處理要有關(guān)系關(guān)系。按照實(shí)際需要在變壓器室中安裝溫度監(jiān)控裝置與具備自啟動功能的通風(fēng)裝置，確保變壓器可以在既定環(huán)境條件下滿負(fù)荷運(yùn)行。變壓器應(yīng)可以從側(cè)門和頂部兩個部分實(shí)現(xiàn)進(jìn)出。箱變運(yùn)行時的噪音水平不能超過要求。無論箱體外殼采用的是金屬材料還是非金屬，都要對金屬框架進(jìn)行良好接地，并設(shè)置好接地端子，將接地符號標(biāo)注清除[4]。

（2）箱變冷卻方式主要為自然風(fēng)循環(huán)?；诖耍⒁庀渥冎車荒芏逊烹s物，特別是要注意防止室門不能被堵塞，經(jīng)常性清理通風(fēng)孔附著的雜物，避免電氣設(shè)備溫度超標(biāo)。在低壓斷路器發(fā)生跳閘后，立即通過檢查確定導(dǎo)致跳閘的具體原因，加以解決后進(jìn)行試送。若試送不成功，應(yīng)進(jìn)一步排除潛在的故障，然后開始送電，避免事故擴(kuò)大。在箱變的高壓配電室當(dāng)中應(yīng)安裝氧化鋅避雷器，所用安裝方法應(yīng)方便后續(xù)試驗(yàn)與拆除更換。

（3）箱變的接地與零線共用同一個接地網(wǎng)，接地網(wǎng)需要在基礎(chǔ)四角設(shè)置接地樁，以此形成一個整體。箱變和接地網(wǎng)之間要有不少于兩處相連。在箱變正式投入運(yùn)行后，應(yīng)對接地連接部位進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，不能存在松動與銹蝕。定期對接地電阻進(jìn)行測量，要求接地電阻不超過4Ω。對于箱變所用高壓配電裝置，應(yīng)做好定期巡視，并根據(jù)巡視的結(jié)果及時維護(hù)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷，并立即整修。如果箱變的停用時間達(dá)到3個月以上，則需在再次投運(yùn)之前做好各項(xiàng)預(yù)防性試驗(yàn)工作。對開斷能力失效的高壓熔斷器進(jìn)行更換，停止變壓器的供電，在操作過程中應(yīng)解除既有的機(jī)械連鎖，同時要用絕緣操作棒進(jìn)行操作。箱變的每個電纜孔都要做好封堵，避免小動物進(jìn)入引起事故[5]。

（4）箱變應(yīng)在相對較高的位置進(jìn)行安裝，不能安裝于低洼處，否則可能引起雨水倒灌，對箱變中的設(shè)備運(yùn)行造成影響。在澆筑混凝土平臺的過程中，應(yīng)在高低壓側(cè)預(yù)留一定空檔，為電纜進(jìn)出線正常敷設(shè)創(chuàng)造便利條件。在開挖地基的過程中，若地面上堆積大量垃圾與腐殖土，應(yīng)開挖到實(shí)土，然后采用土質(zhì)良好的土體進(jìn)行回填并夯實(shí)，最后還要回填一層三合土，以保證基礎(chǔ)達(dá)到穩(wěn)固。

（5）變壓器運(yùn)行：①當(dāng)在額定條件下運(yùn)行時，可長時間按照定容量的方式進(jìn)行；②變壓器上層油溫應(yīng)始終控制在85℃以下，其溫升不能超過60℃；③變壓器任意繞組的負(fù)荷都能超出額定要求；④如果三相負(fù)荷未能達(dá)到平衡，則要對最大電流項(xiàng)對應(yīng)的負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；⑤變壓器可采取以下幾種運(yùn)行方式：第一，外加一次電壓可高于額定電壓，但不能超過運(yùn)行分接頭自身額定電壓1/20；第二，在變壓器運(yùn)行過程中，瓦斯繼保必須投入信號并接入跳閘；第三，在變壓器正式投運(yùn)開始前，應(yīng)做好檢查，確定變壓器是否完好，有良好的帶電運(yùn)行條件；第四，在大修、搶修與換油完成后，建議靜止48h的時間，在油中的所有氣泡均消除之后即可開始投入到運(yùn)行狀態(tài)；第五，壓力釋放器正常運(yùn)行過程中如果產(chǎn)生異常壓力，則釋放器立即自動釋放，在油箱的壓力恢復(fù)正常狀態(tài)后，閥蓋封閉。當(dāng)釋放器動作時，閥蓋將指示桿向上頂起，此時應(yīng)采用手動的方式壓復(fù)位，使微動開關(guān)發(fā)生動作，通過搬動扳手實(shí)現(xiàn)機(jī)械復(fù)位，為下次動作做好準(zhǔn)備[6]。

（6）當(dāng)變壓器出現(xiàn)以下情況時應(yīng)立即停止運(yùn)行：內(nèi)部出現(xiàn)異常響聲且響聲分布不均勻，同時伴有明顯的電擊聲與爆裂聲；油溫達(dá)到105℃以上；當(dāng)負(fù)荷與冷卻裝置均正常運(yùn)行時溫度異常上升；變壓器出現(xiàn)嚴(yán)重的漏油現(xiàn)象，使油液表面快速下降；壓力釋放器產(chǎn)生信號；套管出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂、破壞及放電。

（7）斷路器運(yùn)行：①對分合閘的具體位置進(jìn)行觀察，確認(rèn)是否正確，整個機(jī)構(gòu)的動作是否保持正常，同時做好相關(guān)記錄；②觀察斷路器中是否存在異常響聲與嚴(yán)重發(fā)熱，若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即查明其產(chǎn)生原因，并在必要的情況下及時要求調(diào)度將運(yùn)行退出，并做好清查與檢修；③運(yùn)行過程中斷路器機(jī)構(gòu)箱不可隨意打開，充分利用停電的時間做好清掃、檢查，并對檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行處理，所有維護(hù)項(xiàng)目都應(yīng)認(rèn)真做好記錄；④儲能機(jī)構(gòu)結(jié)束儲能后，應(yīng)立即斷開開關(guān)，儲能只能在本次合閘中使用，在下次合閘之前應(yīng)重新儲能。如果停電，應(yīng)檢修試驗(yàn)合閘，必要時可采用手動方式進(jìn)行儲能[7]。

（8）隔離開關(guān)運(yùn)行：①對支持瓷瓶進(jìn)行觀察，確認(rèn)是否保持完整和潔凈，有無裂紋與破損情況產(chǎn)生；②對機(jī)械連鎖裝置進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否保持完整與可靠；③檢查所有引線的連接是否可靠，同時不能存在斷裂、變色與氧化等情況；④如果隔離開關(guān)發(fā)生卡澀，則不可使用蠻力進(jìn)行拉合，否則會使開關(guān)產(chǎn)生損傷，或?qū)е陆拥剡B鎖裝置被損壞。

3 城市軌道交通箱式變電站使用要求

箱變主要由三部分構(gòu)成，分別為高低壓室與變壓器室，屬于簡易變配電系統(tǒng)，在選擇具體變壓器部分時，可完全按照一般的通則進(jìn)行處理，注意需將容量控制在1250kVA以內(nèi)。

（1）在簡單照明條件下，在箱變的高壓接線當(dāng)中無需進(jìn)行高壓計量，只進(jìn)行低壓計量，也可無計量。饋出回路數(shù)為4-6回，借助塑料斷路器進(jìn)行控制與保護(hù)[8]。

（2）在動力照明條件下，需增加一定回路數(shù)量，一般為8-12回，同時還要提供無功補(bǔ)償。

（3）在特殊情況下，由于箱變的占地面積相對較小，所以可以在更多場所應(yīng)用，能將高電壓供電順利延伸至負(fù)荷中心，以此縮短低壓供電半徑，進(jìn)而減少電能損耗。另外，低壓供電線路相對較少，通常不超過4-6路，能極大的縮短工程施工周期，減少工程的投資。

箱變使用環(huán)境條件：（1）海拔高度不能超過1000m；（2）環(huán)境溫度應(yīng)保持在-25℃～+40℃范圍內(nèi)；（3）風(fēng)速不能超過35m/s；（4）空氣相對濕度不能超過90%；（5）地震水平加速度不能超過0.4m/s，地震垂直加速度不能超過0.2m/s；（6）使用場所不能存在導(dǎo)電灰塵與可能腐蝕金屬和絕緣物的物質(zhì)，也不能堆放危險物品；（7）箱變的安裝地點(diǎn)不能存在劇烈震動，且垂直斜度不能超過3°。

4 城市軌道交通箱式變電站檢查維修

對箱變進(jìn)行安裝、驗(yàn)收、試驗(yàn)及運(yùn)行維護(hù)過程中都應(yīng)嚴(yán)格遵守電力部門提出的相關(guān)規(guī)定。此外還應(yīng)注意下列事項(xiàng)：

（1）用戶在收貨的過程中應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行認(rèn)真檢查，對不能立即安裝到位的產(chǎn)品，應(yīng)存放在符合使用要求的場所。

（2）箱變產(chǎn)品的起吊應(yīng)采用專門的吊具在底部進(jìn)行。

（3）箱變產(chǎn)品應(yīng)沿水平方向安防于處理完成的基礎(chǔ)，并在四角處安裝地腳螺栓，然后在基礎(chǔ)和箱變底座之間存在的縫隙使用水泥砂漿進(jìn)行密封，防止雨水進(jìn)入到箱體內(nèi)部。

（4）在高低壓室底封板處連接高低壓電纜，并在電纜和穿管處做好密封防水。

（5）高壓側(cè)進(jìn)線方式無論是架空或電纜，都要在變電站周圍增設(shè)斷口，確保操作人員可以確定變電站中是否帶電，保證人員安全，防止觸電事故發(fā)生[9]。

（6）將箱變安裝到位后應(yīng)及時進(jìn)行可靠接地，設(shè)于底座的主接地端子、變壓器中性點(diǎn)與外殼，以及避雷器下樁頭，都要由專門的安裝部門負(fù)責(zé)直接接地。每個接地需使用同一個接地裝置，接地電阻不能超過4Ω，從接地網(wǎng)開始引接到接地引線的數(shù)量應(yīng)達(dá)到兩條以上。

箱變安裝結(jié)束或維修完成后，需在正式投運(yùn)之前做好如下各項(xiàng)檢驗(yàn)及試驗(yàn)工作：

（1）檢查箱變的內(nèi)部是否清潔；

（2）檢查箱變各操作機(jī)構(gòu)的動作是否靈活；

（3）檢查箱變主要電器通斷是否靈活與可靠；

（4）檢查箱變電器輔助觸頭通斷是否準(zhǔn)確與可靠；

（5）檢查箱變各表計與繼電器的動作是否準(zhǔn)確；

（6）檢查箱變儀表與互感器變比和接線極性是否正常；

（7）檢查箱變每個電器的螺母是否完全擰緊，電氣安裝是否準(zhǔn)確到位和牢固；

（8）檢查箱變母線連接狀況是否良好，支持絕緣子夾持件的安裝是否可靠；

（9）檢查箱變電器各項(xiàng)整定值能否達(dá)到相關(guān)要求，熔芯規(guī)格是否準(zhǔn)確；

（10）檢查主電路和輔助電路之間的連接點(diǎn)能否滿足電氣原理圖提出的要求；

（11）檢查箱變內(nèi)部保護(hù)接地實(shí)際電阻值是否符合要求，要求不超過0.01Ω；

（12）檢查各部分是否按照電壓等級要求實(shí)施耐壓試驗(yàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，軌道交通日趨成為當(dāng)前大型城市主要公共交通方式，箱式變電站在城市軌道交通中的應(yīng)用能從根本上解決采用常規(guī)變電所存在的占地和安全等方面的問題，以上對城市軌道交通中箱式變電站的具體應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析與總結(jié)，旨在為實(shí)際的工程建設(shè)提供技術(shù)參考。