箱式变电站的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变电站，特别涉及一种箱式变电站，属于电气设备技术领域。
【背景技术】
[0002]箱式变电站是一种将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，并安装在一个全封闭、可移动的钢结构箱体内的变电站。箱式变电站具有成套性强、送电周期短、环境适应性强、安装方便、运行安全可靠及投资少及见效快等一系列优点，因此箱式变电站现已广泛使用于城网建设与改造中的公共配电。随着市政建设的现代化进程加快，箱式变电站将逐步替代原有的土建配电房，成为新型的成套配电装置。
[0003]传统箱式变电站按结构分主要有美式箱式变电站和欧式箱式变电站，箱式变电站中的各种设备高矮不一，多采用品字型或目字型的平面式排列布局。从技术角度来说，箱式变电站的主要缺点为散热性差:由于此类结构是将多种电气设备组合在一个相对密封的大箱体内，但为达到防潮、防水、防湿以及密封性等要求，故而限制了箱体内的散热性能，且由于散热性差导致的温度上升问题会引起箱体内电气设备的温升超标，从而影响设备的使用寿命及安全性。现有技术中，常用增加电风扇或其他装置强排降温以保证温度不超标，但冷却散热效果不是很好。此外，因箱式变电站自身散热性能较差，故不得不增加箱式变电站的占地面积以维持其箱体内各部件的散热空间。由上可知，箱式变电站内对散热性能的要求与其箱体体积及占地面积已成为一对矛盾体，导致其容量上和使用上均受限制。
[0004]故而，后期针对箱式变电站的研宄重点在于，维持其所需散热性能的前提下，而进一步减小其体积和/或占地面积。现有技术中，主要通过两种方式来实现上述目的:1、半埋式(又称地埋式)箱式变电站，2、紧凑型箱式变电站。这两种箱式变电站均存在不同的缺点，具体为:
[0005]1、半埋式箱式变电站，此类箱式变电站主要是通过将箱式变电站的一半或更多箱体部分埋入地下，又或者将整个变压器部分埋入地下，从而减少箱式变电站地面上的体积，并不能减少其占地面积；且在安装使用前都需要在地面设置一个大小在(2.4*3.4)左右的箱式变电站底座以及深度为(1.5-1.8m)左右的安装地基。此类箱式变电站在投入使用时不仅需要高成本的地面施工，而且在使用时箱式变电站是直接放置于地基地面。由于地基易积水而湿气大，通风效果不好，元器件容易损坏，再加上箱式变电站本身的重量，出现地质变化或设备积水等异常情况时极难发现，容易发生安全事故。特别是在老城区投入使用时，由于地下水电以及通信等管道密布，不仅施工不方便，对道路通行也将带来极大的不便。中国专利申请CN2012206032235.2和201210152564.8均公开了一种半埋式箱式变电站的结构。半埋式箱体变电站将变压器至于地面之下，因此箱式变电站在地上的体积大大缩小，但由于变压器至于底面之下，对安全事故的预见性不强，潮湿的地下环境对设备损害大，地基基座内的湿气对设备影响也极大，在多雨季节更容易在积水造成安全事故。
[0006]2、紧凑型箱式变电站，此类箱式变电站主要是同时减少其体积和占地面积，且占地面积的减少是由其体积减少而实现的，但同样仍无法避免安装地基的要求。如中国专利申请 CN201220341565.2、CN201220049333.X、CN201010165374.0 以及专利 CN03267020.6 这四件专利，均公开了一种紧凑型的变电箱。它们共同特点为均在同一水平面上对箱式变电站内部结构进行不同排列布局，以缩小箱式变电站的平面占地面积。但此种排列仅在局部方向上缩小了箱式变电站的占地面积，并没有改变传统箱式变电站的平面品字型或目字型结构，也不能使箱式变电站的空间体积大幅度缩小。
[0007]因此，现有技术中箱式变电站体积庞大，不仅影响城市或街道美观，也限制了箱式变电站在狭窄的城市街道或其他狭窄空间使用。且上述各箱式变电站均要求在出厂前就装配完毕，整机运输，往往一辆十吨的运输车仅能运输一个箱式变电站或一辆十米长的运输车也只能运输两个箱式变电站，极为浪费资源；由于箱式变电站的使用环境或技术参数要求其采取个体化定制式，无法作为标准件批量生产，导致市场上充斥大量用于箱式变电站的各类设备及配件，规格不一，标准不一，同样也造成了生产上的浪费，不利于节能环保。此外，上述各种箱式变电站还存在检修不便的问题，箱式变电站的箱体大部分采用封闭式箱体，通过开门或开窗作为检修时的入口 ；当需要检修时，往往是人穿进箱体内进行检修，无论安全性还是易操作性均存在较大的问题；尤其是针对半埋式箱式变电站检修时，甚至需要再次破坏路面进行挖掘后方能进入箱体内，如上述变压器置于地下时安全预见性较低，给检修和维护带来了极大的不便。此外，现有的各种箱式变电站大多采用“品”或“目、日”字式分区，主设备采用背靠背式放置，且采用隔板分隔，因此会形成一定的通风死角，严重影响散热。
[0008]中国专利CN201220265651.X公开了一种LED路灯专用箱式变电站，该LED路灯用箱式变电站仅针对LED路灯的供电，因其过电量小，故而该箱式变电站内各部件少，因此将箱式变电站内各部件简单堆叠使其内部线路成一 U字型，从而一定程度上利用了垂直空间，缩小了该LED灯的箱式变电站的体积。但该LED箱式变电站同样存在自然通风死角；且由于该箱式变电站的变压器等设备的容量较小，故此种LED路灯专用箱式变电站的箱体结构无法适用于城乡配电的中大型的箱式变电站(200KVA-630KVA);此外该箱式变电站中，通过其箱体的同一侧进线出线，且出线位置较高，故而该箱式变电站结构的功能分区不甚明确，各功能设备间距离太近，推挤在一起，给检修和维护带来了一定程度的不便。
[0009]此外，箱式变电站主要散热源是箱体内的变压器；而油浸式变压器(油式变压器)因其散热好、损耗低、容量大等优点，成为目前国家电网中，尤其是箱式变电站中的变压器首选；其中保证变压器的良好散热性能是变压器的关键技术性能之一。目前国内外油浸式变压器的冷却方式主要有四种，即自然油循环自冷散热、自然油循环风冷散热、强迫油循环风冷散热和强迫油循环水冷散热。自然油循环风冷散热方式是利用变压器绕组及铁心发热后，本体内的油形成对流，油流经散热器后，由冷却风扇吹出的风将热量带走，从而达到散热的目的，这种冷却方式主要用于中小型变压器。强迫油循环风冷散热方式通过油泵的作用，使变压器内的油被迫快速循环，在油流经散热器时，由冷却风扇吹出的风将热量带走，这种冷却方式主要用于大中型变压器。强迫油循环风冷却器与自然油循环风冷却器的主要区别是采用潜油泵强迫油进行循环，这样油流速度加快，冷却效率得以提高。传统油浸式变压器散热器的基本类型主要由以下几种:
[0010]1、片式散热器
[0011]油浸式变压器中80%以上是采用自然油循环的冷却方式。当油浸式变压器容量大于50kVA时，就可考虑用管式或片式散热器作为变压器的热交换装置。片式散热器的变压器横向体积过于庞大，运输及维修都很不方便。片式散热效率很低，虽然在低容量变压器散热中得到广泛应用，但难以解决大容量变压器的散热问题。
[0012]2、风冷却器
[0013]当油浸式电力变压器容量超过50MVA时，就可考虑采用风冷却器。风冷却器通过油泵将变压器顶层高温油送入冷却器冷却管内，将其产生的热量传给冷却管内壁和翅片，再由管壁和翅片向空气放出热量。采用大功率风冷却器不仅给变压器的制造安装、使用、维修带来方便，而且也可减少渗漏油。风冷却器冷却效果和使用寿命将取决于采用的冷却元件，国内一般采用管子作冷却元件。在天气寒冷地区和少水地区，大、特型油浸式变压器用风冷却器最适合。对于常年气温较高热带地区，要考虑风冷却器的额定冷却容量有所下降的问题。
[0014]3、水冷却器
[0015]当油浸电力变压器容量超过50MVA时，除采用风冷却器进行热交换以外，还可采用水冷却器作为大型变压器的热交换装置。空气的比热仅为水的1/4，所以水冷却器比风冷却器冷却效果好；空气侧的传热系数比水冷却器传热系数低，所以冷却容量基本相同的两种冷却器，水冷却器要比风冷却器的体积小、重量轻、噪声低。目前国内水冷却器单台最大容量已达到315kW以上，国外已达到500kW以上。国内水冷却器采用单管结构，所以发生过多起因水冷却器中冷却铜管破裂使冷却水进入到变压器的油中的情况，由于无法及时发现水已进入到变压器油中去，往往使进水的变压器油绝缘性能大幅度下降，从而造成运行中的变压器发生严重事故。
[0016]水冷却器具有冷却效率高、噪声低等优点，双重管水冷却器提高了水冷却器的可靠性，非常适用于有水源地区。国内生产的双重管水冷却器技术性能和结构已与国际水平相当。用于寒冷地区要考虑冷却水的冰冻问题。
[0017]4、散热冷却器
[0018]一般采用风冷却器或水冷却器作为大型、特大型油浸式变压器的热交换装置，这两种冷却器冷却效率高。但由于油泵和风机不间断运行，因此存在噪声大、辅机损耗率高、维护工作量大等缺点。为解决上述矛盾，欧洲出现了一种被称为“散热冷却器”的新型冷却方式。散热冷却器是指其散热面以片式散热器为主，同时配合风机和油泵进行冷却，当变压器负荷率为50%左右时，片式散热器处于油浸自冷状态自冷式运行；当变压器负荷率达75%左右时，启动风机，片式散热器处于油浸风冷状态风冷式运行；当变压器满负荷时，启动油泵投入运行，投入油泵强油风冷式运行。
[0019]不难看出，为了维持较佳的散热性能，上述的变压器均是采用外力强迫散热，而采用自然散热往往会因为其箱式变电站自身的结构布局所限，无法形成对流良好的自然散热系统，而从不得不借助上述强迫散热设备，使得箱式变电站内的设备增多，从而导致制作成本和维护难度均有增加，此外上述各类辅助散热设备对于环境通用性低，往往因为箱式变电站所处环境所限，无法发挥其最佳的散热作用，更甚者或完全无法适用。
[0020]综上述，目前市场上的箱式变电站存在体积大、检修不方便、自然散热性能差、环境适应性差等诸多问题，这也使得