第四节 箱变的安装与现存问题
一、箱变的安装1.安装方法
（1）箱变位置应近于负荷中心，根据小区负荷分布情况，计算出负荷矩，以此确定负荷中心，将箱变安装在负荷中心附近，这样，可缩短供电半径，可减少基建投资，电能损耗≤12%，提高电压质量，运行维护方便，其低压（400V）供电半径应小于500m。
（2）箱变使用地点不允许有强烈震动和冲击，不允许有较大的电磁感应强度，对于箱变地埋线路，应布置好各回路出线的敷设路径，并满足对地下设施的安全距离，且不影响供电区长远发展。
（3）使用地点不得有爆炸危险的物质，周围介质中不能含有腐蚀金属与破坏绝缘的气体及导电介质。
（4）箱体安装垂直倾斜角不应超过5°，户外风速不超过35m/s，空气相对湿度不得超过90%（25℃）。
（5）箱变安装不需建设控制室和相应厂房，10kV设备无架构，占地面积小，现场只需按厂家提供的箱变基础尺寸，制作一基钢筋混凝土基础。
（6）吊装根据标准重量及有关安全规程选用适当的起重设备，起吊钢丝绳的夹角小于60°，起吊时应用绳索对角拉住箱变，以保证其平稳就位。
（7）箱式变压器出厂时已调试好，只需将箱变高压及低压电缆与箱变连接。
（8）箱体及主变周围应设置避雷针，并保证设备在其安全保护范围之内，在预制地基前应首先埋好接地网，其接地电阻应小于Mn，箱体就位后，应将箱体接地端子与之接牢。
（9）安装箱变的水平混凝土台面应足以承受箱变的重量。
（10）移动箱变之前，应查看一下铭牌标注箱变的总重量，并检查起吊设备的状况。检查所有吊钩的承受能力，不可使用磨损、损坏的钢缆或吊环。
（11）不可用电缆铁链环拴住设备或起吊耳来吊箱变。起吊电缆拉伸时与垂直线的角度不可超过30°，为防止箱体结构或钩的变形，最好应用横杠支撑电缆。
（12）由于箱式变已达到无人值守的技术要求，可不设后台设备，运行时，要考虑加强防盗。
2.接入系统的操作方法
（1）系统接线之前，先将箱体接地。箱体接地端子必须连接到一个稳定的、低阻抗的接地点。
（2）在接线之前，清洁所有的套管、套管座、端子接线片和接点。
（3）把箱变所有的中点与系统中点连接起来。
（4）所有不用的导线与地之间及与其他导线绝缘。（5）安装附件应确保所有参数满足厂家要求。
（6）在投运之前，要确保绝缘油面在适当的高度。
（7）检查各零部件安装螺丝是否松动，并重新拧紧。
（8）检查低压馈出各元器件是否有损坏现象并及时更换。
（9）送电前的电气检查：①用万用表测量变压器一、二次线圈通断检查；②用500V兆欧表摇测绝缘电阻，合格后方可通电。
（10）通电后注意观测二次电压，正常可继续运行。
（11）如果由于变压站运行需要，必须卸下主箱盖时，一定要防止灰尘或水气进入。*二、箱变的现存问题
目前投运的箱式变电站中，都是由不同的厂家生产的。各个站名称、规格、型号不尽相同，如有些厂家称为智能型箱式开关站，也有一些厂家称为预装式高压成套开关柜，还有一些厂家称为箱式变电站或简称箱变。由于各个供货厂家的技术水平和生产能力参差不齐，所提供的设备质量差异也较大。部分产品存在或多或少的缺陷。
1.环境测控系统不完善
箱式变电站本身的结构决定了箱体内电气设备通风散热条件差的缺点。为了改善箱内设备的运行条件，适应一年四季的工作环境，必须给开关站配置包括加热器、凝露控制器、去湿调温功能空调机等在内的完善的环境测控系统，使无人值班的开关站能自动调节环境条件，将箱内温度控制在合乎要求的范围之内；同时，当环境参数越限时，相关设备能自动启动，可以将信号上传到调度，调度人员能随时掌握开关站的运行状态。这些环境测控装置对于开关站的安全稳定运行具有重要的作用，然而部分供货厂家对此却不重视。有的箱式开关站，由于内部没有设置空调，仅在顶板上安装了几台排风扇用以通风散热，安装完工后，夏天开关站在太阳暴晒下，箱体内温度远远高于正常情况下的温度，这给箱体内设备带来了恶劣的运行环境，不仅会缩短设备的使用寿命，降低其可靠性，而且还给运行维护带来了麻烦：巡视检修人员进入开关站犹如进入蒸笼。此外，由于忽略了凝露控制器，外界温度急剧变化时在箱体内产生凝露，对设备也会造成不良影响。这些问题在相关部门的协调下得到了解决，但也影响了工程的施工进度。
2.电容间隔存在安全隐患
选用10kV箱式开关站的35kV变电所绝大多数位于农村电网的末端，为了提高功率因数，降低电网损耗，一般都要求开关站配置Y形接线的密集型并联电容器作为无功补偿装置。目前多数厂家配置的是密集式电容器，其抗击穿性强。但是采用的仍然是液体浸渍剂作为绝缘油，事故率较高，有发生电容器爆炸的危险，与开关站内其他设备全部无油化不配套。另外，还有少数厂家以电压互感器代替专用放电线圈供电容器断电时放电之用，不能迅速、有效地将电容器上的剩余电压降至安全值，不符合规程的要求，这些都成为开关站的安全隐患。为了根除这些“安全杀手”，建议选用新型干式无功补偿电容，配置电容专用放电线圈，单独放置在开关站内一个具有防爆功能的加强型间隔内。
3.箱体外壳不尽人意
一般来讲，箱式开关站外壳防护等级不得低于IP2X，除了达到电气五防要求外，还应该具备防雨、防潮、防锈、防火、隔热的功能。为了达到这些目的，开关站的外观将顶板设计成为“人”字形，采用整体式金属框架结构，外露支柱部分及底座部分采用防锈工艺处理，外涂防腐性能良好的装饰性面漆；内部为金属板件结构，并为各个主要元件焊接有可靠的接地装置；箱体设置采用新型复合材料有隔热功能的夹层。部分厂家只注意箱内电气设备，而对箱体外壳没有给予应有的重视，雨天没有相应的排水措施，结果顶部经常积水，不能排尽。后在箱体壁板上安装了从顶部平台引下来的排水管，才解决了这一问题。
4.线路停电无法验电，不符合操作规程
有的箱式变电所的10kV出线开关柜为带机械闭锁的全封闭开关柜，线路侧都装有接地隔离开关。馈线是电缆出线：一端在柜内连接，经箱底地埋；另一端在变电所墙外的第一基钢管塔上。当线路停电检修时，停电操作应是：运行的开关由运行转为冷备用，然后在线路侧验电，再合上线路侧接地隔离开关，将操作结果汇报给调度。
因为，开关柜为机械闭锁，在未合上接地隔离开关前不能打开开关柜门，无法验电。另一端电缆头在变电所所外钢管塔上，按操作责任分，操作人员无权登塔验电。这就需要在开关柜前面板上装设三相带电显示器，以监测线路带电情况。
5.箱体挡板设计不合理，检修不方便
10kV开关柜内相对狭小，有检修、试验工作时需拆开开关柜后的箱板。一是后箱板上固定螺丝较多，拆卸不方便，拆卸几次后有的螺丝会出现“滑丝”现象，时间久了，箱板难以固定。二是各开关的后箱板排列紧密，距离较近，容易误拆误入，是安全隐患。这就需要把箱后的箱板改为可活动的箱门，加装闭锁，与线路侧接地隔离开关闭锁。只有合上接地隔离开关后，才能打开后箱门。
6.安全通道不畅
按箱变运行规定，箱体设左右安全通道。在箱式变电所中，35kV、10kV箱体只有一扇门，安全通道没有第二出口，如有异常情况不利于人员撤离。这就需要在箱体现有门的对称侧再安装一扇门。
7.监测箱变运行安全措施不健全
现箱式变电所为无人值守变电所，35kV、10kV开关箱为全密闭结构，在箱内装设了温度、烟雾传感器。例如，在调度监控中心监视仅有的一次烟雾告警信息，经电话落实现场原因是因一名操作人员违章，在箱内走廊吸烟引起，说明烟雾传感器发挥过作用。由于在变电所检修项目中，未安排温度、烟雾传感器实验。这就需要对温度、烟雾传感器定期试验。在箱内装设图像监控，将图像信息传至调度端、操作队值班室。
8.箱变设计应考虑消防间等隔离间
35kV、10kV开关箱内结构紧凑，消防器材占用箱内通道，影响正常操作维护人员在现场操作时，填写调度命令票和许可工作票时，没有办公地点，多在凸起的电缆沟盖板上填写，在箱内的通信器材无处放置，电话多放在地面或操作机构上，扩频通信设备放在蓄电池槽钢架上。这就需要在10kV开关箱内预留一个开关柜的位置，放置消防器材、办公桌椅、通信器材、备品备件等。
9.箱变排水
35kV、10kV开关箱下电缆室为半潜地下的封闭结构，因地下水位较高，电缆室内长年积水，使35kV、10kV开关箱内温度增高，影响设备运行安全、降低绝缘强度、加快设备锈蚀。夏季，箱内设备放电“咝咝”声比较大，箱顶有很多凝结水。这就需要在箱体后侧附近设一集水坑，集水坑与箱下电缆室地面有导水槽相连，将水引至集水坑，用水泵自动抽排。
10.箱内布线不规范
35kV、10kV开关箱内照明、排风扇和事故照明线路全部是明线，且在箱顶或箱壁布线，既影响美观又不安全。可采用线槽布线或在箱体夹层中布线。操作空间小：35kV开关箱内操作走廊宽度为10m，10kV开关箱内操作走廊宽度为0.8m，并且有操作机构突出，实际空间只有0.6m，操作杆为活动拔插式，长度为0.5m，操作人员在拉合隔离开关时只有在操作杆旁侧进行操作，极为不便。这就需要在设计箱式变电所时考虑加宽操作走廊，根据操作经验，35kV开关箱内操作走廊宽度应为1.5m，10kV开关箱内操作走廊宽度应为1.2m。控操作箱位置太高：箱式变电所综合自动化装置采用分布式安装，每间隔的测控、操作单元安装在开关柜前面门上，测控单元以CAN网与管理机相连。35kV开关箱内，操作箱高度为2.7m，操作时需用梯子或高凳，各开关的紧急分闸把手装在开关柜正面，箱内空间狭小，人体腰部容易误碰它，增加不安全因素。这就需要降低35kV操作箱高度，参照10kV开关柜上的操作箱高度安装。35kV开关柜内不具备接地装置：35kV进线开关柜没有接地隔离开关，柜内也没有接地极，而线路清扫、开关检修工作中常常需要在线路侧装设接地线，临时固定在箱体上不符合规程要求。这就需要在35kV进线开关柜内焊一组接地极。
11.箱顶处理不完善
35kV、10kV变电箱顶部为了防雨都加装了防水层，防水层与箱顶的金属层膨胀率不同，时间长了边缘会分离，在大风时会造成防水层剥离，造成箱内进水或剥离部分落到主变区，影响设备正常运行。这就需要安装防水层后，在箱顶边缘出檐处用扁铁或铝排做压条，与箱顶固定为一体，防止边缘剥离。
*三、箱式开关站的设计原则及注意事项
为了尽量将产品缺陷消灭在出厂之前，让产品符合要求，使用部门应与厂家通力合作，将当地供电系统的详细资料提供给厂家，以便厂家在生产时加以综合考虑。
在选用箱式开关站的均为各县（市）级供电企业的35kV变电所，各个变电所的总体规模大同小异，基本情况如下：35kV部分为单母线接线，一般终期规模有2回35kV进出线。变压器为“一控一”运行方式，均采用35kV真空或SF6断路器控制。变压器终期规模2台，单台容量都在5000kVA以下。10kV部分均采用单母线接线，一般馈线4～5回，电容器1组，电压互感器1组。考虑到上述实际情况，结合对具体工程所总结的经验，设计10kV箱式开关站时应该把握好以下几个方面。
1.10kV部分可不设站用变
考虑到35kV变电所规划，最终将实现双回路“手拉手”环网供电的模式，安装在35kV电源进线或35kV母线上的直配变已经能够满足站内用电可靠性及容量的需要。因
此，箱式开关站内10kV部分可不设站用变，这样不但可以节约资金，还可以减少开关站的占地面积和体积，使其结构更加紧凑。
2.隔离开关宜选用带接地刀闸型
为了便于柜后检修，箱式开关站每一个间隔后部均有可以打开的外门，并且四周设置有检修平台。但是由于间隔后部空间均很狭小，检修时临时挂接地线较困难。考虑到方便施工及检修的需要，为确保人员安全，10kV隔离开关宜选用带接地刀闸型产品，推荐采用双触头型隔离开关，它断开时能够形成两个明显的隔离断口，是一种技术先进的新型产品。
3.电流互感器宜选用多变比可调产品
10kV开关柜内大多采用的是A、C两相配置的单一固定变比的电流互感器。实践证明，这种互感器存在着如下弊端：
（1）农村电网负荷季节性变化很大，低负荷运行时，实际负荷电流远远低于电流互感器的额定电流，这将影响计量的精度，导致计量不准确。
（2）A、C两相式电流互感器不能与接地选线装置配合，实现不了10kV线路的接地选线功能，不利于对故障线路的准确查找。
（3）随着经济的发展及供电区域用电负荷的不断增长，电流互感器的实际负荷电流终究会超过额定电流，原有互感器将不能满足要求，必须更新为更大变比的新互感器，这不仅会造成停电损失，而且也增大了生产成本。为了克服这些弊端，建议箱式开关站在10kV进出线的A、B、C三相均配置多变比可调的电流互感器，如新型环氧浇注式复比型系列产品，可以做到3个电流比任意可调，如100、200、300/5A。也可做到0.2/0.5/10P，10个准确等级（为了适应农网宽负荷准确计量的要求，计量绕组也可以做成0.2S级）。部分厂家还将计量、监控采用中心抽头结构，而保护绕组不采用中心抽头式，从而实现小电流比计量、监控，大电流比保护的目的，提高了计量精度，增大了保护范围。
4.10kV断路器选择应优先考虑典型配置
关于10kV断路器，推荐选用机构与断路器一体化新型产品，该断路器能拉到维护走廊进行检修或更换；机构无需维护，亦可整体更换。在确定断路器具体型号时，应考虑并尊重开关站典型配置，不可盲目追求进口产品。箱式开关站是一个整体综合性设备，典型配置已经通过国家标准的型式试验，性能可靠、运行经验成熟。而改用其他断路器后，由于可能会与站内的其他元件不配套，反而会降低设备的安全可靠性。曾经发生过这样的事故先例，应该从中吸取经验教训。
5.进出线方式及平面布置应合理
一般来讲，如果箱式开关站与变压器距离较近，并且进线回路电流较大，宜采用架空进线；出线回路数在4回及以上，采用架空出线将占用站内较大的空间时，宜采用电缆出线，可以节约出线走廊，少占耕地。如果站内二期工程还规划有10kV出线，考虑到箱式开关站扩充增容方便的特点，必须要求厂家考虑二期工程的设备对接，因为很难在已经出厂生产的箱体内再扩大建馈线间隔，只能采用再增加一个箱体与原箱体对接的办法实现增加的馈线回路。此外，箱式开关站内部各间隔单元布置应合理，一般通信单元和综合自动化单元应该设置在与门最近的地方，从而便于巡视人员查看实时数据。
6.二次系统应考虑电磁兼容性要求
开关站的二次系统多采用综合自动化系统。可以将各个综合自动化装置分散安装于各进出线单元内，也可以将它们集中组屏。综合自动化系统具有“四遥”、数据通信及处理、参数设置、故障录波、告警、打印等功能，并通过通信设备与调度连接，从而使开关站真正实现无人值班的功能。为了使开关站内综合自动化系统稳定运行，应要求厂家提供内部故障电流效应的试验报告以及电磁兼容性试验报告，这一点往往容易被人们忽略。实践表明，综合自动化系统应该能够耐受幅值不超过1.6kV的电磁干扰；在高压开关分、合电流时，不应该使综合自动化系统造成损坏或误动作。这些要求应引起生产厂家及设计人员的重视。