箱式變電站是一種把高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置按一定的接線方式組裝成一體的預(yù)制、緊湊式的配電設(shè)備。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，象這種具有成套性強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行安全可靠、維護(hù)方便、以及投資少、見(jiàn)效快、送電周期短等特點(diǎn)的箱式變電站在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。特別是由于城市規(guī)劃、土地升值過(guò)快等多方因素，使得安裝方便、占地面積小的小容量箱式變電站（1000KVA以下）已成為用戶的******，一改對(duì)箱式變電站臨時(shí)性設(shè)備的認(rèn)識(shí)。這就使市場(chǎng)需求逐年擴(kuò)大，眾多電器廠家紛紛進(jìn)行生產(chǎn)制造，市場(chǎng)出現(xiàn)了各種各樣的箱式變電站。箱式變電站***大的特點(diǎn)是：“利用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的組合，充分滿足專一用戶的供電需求。”既然是專一，就是不通用，這就要求制造廠按不同的用戶需求來(lái)設(shè)計(jì)制造，每個(gè)用戶所用的供電變壓器容量、開(kāi)關(guān)回路多少、外圍環(huán)境、布置方式等均有差異。由于變壓器安裝在戶外的箱體中，戶外太陽(yáng)的爆曬和變壓器本身產(chǎn)生的熱量能否散出以保證變壓器正常的工作就成了用戶***為關(guān)心的問(wèn)題。
??一、溫升問(wèn)題
??1、溫升是箱變壽命和功率的主要制約因素
??箱變主要發(fā)熱元件--變壓器在運(yùn)行過(guò)程中要產(chǎn)生損耗，這些損耗將全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊崃康囊徊糠质棺儔浩髯陨淼臏囟壬撸硪徊糠稚l(fā)到周?chē)目諝庵腥ァＷ儔浩鞯乃须姶泡d體都是發(fā)熱體，而鐵心和繞組是***主要的發(fā)熱體。
??變壓器的壽命取決于其絕緣介質(zhì)的壽命。在正常運(yùn)行條件下，主要是溫度對(duì)絕緣介質(zhì)產(chǎn)生影響。長(zhǎng)期的高溫會(huì)使絕緣介質(zhì)老化，逐漸喪失其耐電性能。
??各種絕緣介質(zhì)在某一溫度作用下都有一定的壽命。油浸式變壓器所采用的絕緣材料主要是絕緣紙和紙板，設(shè)計(jì)壽命一般為二十年。通過(guò)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，人們認(rèn)為：與二十年壽命相對(duì)應(yīng)的絕緣介質(zhì)長(zhǎng)期允許的***高溫度約為98℃。也就是說(shuō)，油浸式變壓器中的絕緣介質(zhì)在98℃的溫度作用下，可以連續(xù)運(yùn)行二十年。
??變壓器中各部位的溫度是不同的，在額定條件下運(yùn)行時(shí)，各部位的溫度都不應(yīng)該超過(guò)絕緣材料所允許的***高工作溫度。所以，GB1094標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了油浸式變壓器的正常使用條件為：
??海撥不超過(guò)1000m，***高氣溫+40℃，***熱月平均溫度+30℃，***高年平均溫度+20℃等；規(guī)定了變壓器在連續(xù)額定容量穩(wěn)態(tài)下的溫升限值為：頂層油溫升55K（非全密封型），繞組平均溫升65K。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升限值是把變壓器周?chē)諝獾哪昶骄鶞囟?0℃作為基數(shù)，是頂層油溫和繞組平均溫度對(duì)年平均20℃空氣溫度的差值。變壓器的絕緣***重要的是繞組絕緣，一般認(rèn)為，繞組***熱點(diǎn)溫度與平均溫度相差13K，所以，繞組的平均溫升限值是98-20-13=65K。
??變壓器在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量是靠熱傳導(dǎo)、熱輻射和對(duì)流這三種形式散出的。從繞組到繞組表面，熱量靠熱傳導(dǎo)的形式散出；從繞組表面到油中，靠對(duì)流的形式散出；熱量從油箱外壁散到空氣中是靠對(duì)流和輻射這兩種形式實(shí)現(xiàn)的。油箱外壁對(duì)空氣的溫差***大，約占總溫升的60%--70%，從這點(diǎn)看，變壓器運(yùn)行的環(huán)境溫度是很重要的。
??現(xiàn)在不少箱式變電站中安裝了干式變壓器，干式變壓器的繞組溫升限值是100K，***熱點(diǎn)溫度與平均溫度相差15K，干式變壓器的正常使用條件與油變相同。 但是，干式變壓器是一個(gè)比油變高得多的熱源，從干變到變電站內(nèi)的空間再到變電站外的空間，有很大的溫度梯度。一般的干式變壓器都帶有風(fēng)機(jī)，可以在強(qiáng)迫風(fēng)冷的狀態(tài)下運(yùn)行，風(fēng)機(jī)使變壓器的溫度更快地散發(fā)到周?chē)慕橘|(zhì)中。這就要求箱式變電站具備更好的通風(fēng)散熱條件。要求變電站內(nèi)、外空 間的溫度保持不變難以做到，但須***控制變電站對(duì)外部空氣的溫升，使之趨于***小。
??安裝在箱式變電站中的變壓器同樣要求周?chē)諝獾哪昶骄鶞囟炔坏酶哂?0℃，由于環(huán)境惡劣導(dǎo)致變壓器的運(yùn)行溫度升高，一方面將影響變壓器的壽命，另一方面，如果要保證變壓器的額定負(fù)荷，其繞組的直流電阻將變大，負(fù)載損耗增加，促使變壓器的溫度進(jìn)一步升高，***終不得不降低負(fù)荷，從而使變壓器的使用效率降低。以S9-630kVA為例，為保證溫升限值而降低負(fù)荷，其相互關(guān)系見(jiàn)圖1。
??2、雙層通道式結(jié)構(gòu)解決了溫升問(wèn)題
??用戶選購(gòu)一臺(tái)供電變壓器，都希望能滿負(fù)荷或短時(shí)超負(fù)荷使用，要保證這個(gè)希望值，就須***注重箱變外殼的自然通風(fēng)量的設(shè)計(jì)，外邊的冷空氣要與箱變里的熱空氣形成對(duì)流，從而確保供電變壓器的繞組溫升，保證滿負(fù)荷或短時(shí)超負(fù)荷能力。我們是這樣解決溫升這個(gè)問(wèn)題的；外殼采用自然對(duì)流的雙層隔熱的風(fēng)道結(jié)構(gòu)（該結(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)zl****），采用這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本滿足供電變壓器的散熱要求。在短時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，我們?cè)鲈O(shè)了溫控強(qiáng)排風(fēng)裝置確保供電變壓器安全運(yùn)行。我們?cè)诓捎么嗽O(shè)計(jì)方案之前也走過(guò)一段彎路，一開(kāi)始就發(fā)現(xiàn)采用單層結(jié)構(gòu)不行，就采用雙層填充隔熱材料的結(jié)構(gòu)，結(jié)果一驗(yàn)證，我們做了個(gè)保溫箱。后又改成頂部通風(fēng)，增加了強(qiáng)制通風(fēng)等手段，溫升問(wèn)題解決了，但又帶來(lái)了凝露問(wèn)題。就這樣通過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證和數(shù)百處的改進(jìn)，***終確定了現(xiàn)在的這種方案。并在電科院做了多種規(guī)格的型式試驗(yàn)，其溫升值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于******標(biāo)準(zhǔn)值（見(jiàn)溫升試驗(yàn)記錄表）。按新方案生產(chǎn)的幾百臺(tái)箱式變電站已投入運(yùn)行，使用在南方、北方等地區(qū)，經(jīng)歷了嚴(yán)冬和酷暑的考驗(yàn)。
??3、溫升試驗(yàn)的計(jì)算
??箱式變電站選用導(dǎo)則的電力部標(biāo)準(zhǔn)DL/T537-2002及******標(biāo)準(zhǔn)GB/T17467-1998 6.2中關(guān)于溫升試驗(yàn)的說(shuō)明是這樣的：溫升試驗(yàn)的目的是校驗(yàn)箱式變電站外殼設(shè)計(jì)的正確性，即能正常運(yùn)行和不縮短站內(nèi)元件的預(yù)期壽命。試驗(yàn)時(shí)須***測(cè)量變壓器液面和繞組（干式變壓器只測(cè)繞組）的溫升和低壓設(shè)備的溫升。試驗(yàn)應(yīng)證明：變壓器在外殼內(nèi)的溫升與同一臺(tái)變壓器在外殼外部測(cè)得的溫升差值不大于外殼級(jí)別規(guī)定的數(shù)值，如級(jí)別0（0K）、級(jí)別10（10K）、級(jí)別20（20K）、級(jí)別30K（30K），而每一級(jí)別值是這樣計(jì)算的：△t≤△t2-△t1(注: △t2 變壓器在外殼內(nèi)的溫升 △t1變壓器在外殼外部的溫升)
