CN1047172A - 户外全防型箱式变电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种户外全防型箱式变电站。它是密封的，密封间的箱体是单向导热的，它解决了箱式变电站的温升与密封的矛盾、隔热与散热的矛盾、高温与高寒的矛盾。它能适应高温、高寒、高湿、防污秽、防盐雾、防露、防霉、防晒、防腐蚀性气体和导电性气体、以及防止小昆虫的钻入等等。它具有全防型、全天候和不受我国地理条件限制的特点。还因为取消了排风扇与电热加温装置，故安全、节能、结构简单、造价低。

Description

本发明属于一种城市供电网的末端变、配电站。

几十年来，国内的这种变电站一直沿用传统的土建式变电站，投资大、占地面积大、建设周期长。近几年国内虽然出现了各种箱式变电站或所谓的组合变电站。例如泰兴开关厂、北京开关厂、锦州新生开关厂等厂家的产品，以及《建筑电气安装图集》、《工厂常用电气设备手册》、《电力技术》1988年4期所介绍的箱式变电站。这些产品比传统的土建式变电站有其进步的一面，但它们普遍不能适应高温、高寒、高湿，和不能防污秽、防盐雾、防腐蚀性气体、防导电性气体以及不能防霉、防结露、防晒和防止小昆虫侵害。国外的产品，例如《国外供用电技术》即国际供电会议论文集1979年第16号：法国梅兰日兰公司，以及BBC公司的产品样本上所介绍的产品，GEC公司产品、专利产品WP12743043“矿山控制设备紧凑型保护箱”。它们虽然采用了某些新元件，或改变了结构，对箱体进行密封等等。但他们也没有彻底解决以上的问题，对我国幅员辽阔的地理条件与气候条件更难适应。

本发明的目的就是要克服上述的缺陷。本发明的构思是首先进行密封，及着重解决密封后的温升问题。

温升问题主要来自运行的变压器本身的损耗所转化的热，其次是太阳的照射，尤其是在夏季高温季节或热带地区太阳的照射，可使箱体温度上升到+60℃-+80℃。据此，本发明采用特制的箱体与制冷去湿系统，并根据不同的要求采取不同的变压器来解决温升问题。为此本发明对照以下附图及附图说明推出三种方案，其技术内容结合实施例分述如下：

实施例1，见图一所示。一种户外全防型箱式变电站，是由变压器本体（119）、配电室（116）、以及箱体（122）所组成，它的箱体（122）是由密封间（118）与网罩间（102）所组成。变压器芯与常规电力变压器相同，其外壳是特制的，散热器置于本体的一侧，而且变压器本体（119）与散热器（104）分开。散热器与储油箱（107）置于网罩间（102）内，所以，散热器相当置于大气中，并且不另设排风扇。变压器本体与配电室均置于密封间内。变压器本体（119）与配电室（116）之间装有绝热板（112），一方面把高压部分与低压部分分开，另一方面起隔热作用。变压器本体（119）与散热器（104）之间的联接管路（123）中有部分管路上装有阀门（106）。管路穿壁处有密封件（117）。本体（119）的油箱-变压器外壳制成“D”形，如图一的A-A所示。变压器散热器接在“｜”字侧，这样，可使冷却后的油在进入变压器本体时较容易地沿着园弧形壁流向中部，不致在死角处有油温过高的现象。在油箱的“C”字侧的外壳及上盖表面紧贴一层绝热板（120），对变压器本体起保温作用。使变压器在运行时所产生的热量尽可能不向密封间散热。这样，约有80%的热量经散热器散到室外，基本上解决了由于变压器发热所引起的温升。还有20%的热量需要用以下措施解决。

为了把这20%的热量散出去，要求这密封的箱体是导热的，而为了防止太阳照射所产生的热传到箱体内部，又要求这密封的箱体是绝热的。为了解决这个矛盾，本实施例的箱体是特制的。它是由双层板和中间空气夹层（111）所组成。其内层由金属板制成，用焊接密封和用密封件密封，在所有进出线孔处或开闭处都装有密封件（117）。其外层板（109）、（114）用金属或具有足够机械强度的，不透明的非金属板材制成。顶部的外层板（109）的形状设计成如百页窗形或层叠的瓦板形，使其既遮阳、又通风、不需防雨。两侧及门（B-B剖示）做成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，使筒里的空气在受热后有向上拔风的作用。扁筒形双层结构的壁的上端，以及顶部外层板的四侧装有可开闭的门（113）。内、外层的外表面涂以反光的物质，外层的内表面涂以黑色的吸热材料。

为了在环境温度接近40℃时依然能把那20%的热量传导出去，以及为了克服太阳照射时还有小部分热量传入箱体内引起温升，为了保证使站内温度不致超过40℃，本实施例装有温控的水冷系统，并在密封间内装有去湿系统（108），见（图4）。这些系统是用两组测量变压器油温的温度计（一组测油温、一组测室温），自来水阀门（410）、水表（409），被油温温度计和室温温度计控制的电磁阀门（408）、管接头（407）、密封法兰（406）、蛇形管（401）、集水托盘（402）、水封（403）、顶部内层被制成方盘形箱顶（110）、淋水孔（404）、溢水槽（411）和排水槽（405）所组成。自来水经螺形管时既制冷又吸湿，经方盘形箱顶时再对箱体内降温，方盘形顶板在靠近变压器的散热器上端有许多小孔，自来水可淋在散热器上起降温作用，因此，变压器的散热器不装排风扇。

在没有水源或忌水的地方可采用半导体制冷去湿器。或采用干燥剂去湿。

本实施方案的技术措施与优点是：它有较强的适应环境的能力。

第一：当环境温度在-20℃-+35℃时，图1中的门（113）开启，空气夹层与大气相通。箱体内主要的热源，即还残存在箱体内的20%的热量，当其辐射到箱体的内层金属板（105）上，使金属板的温度高于环境温度。箱体外的热源即主要来自太阳的照射，但由于外层的外表面的反光作用，约有60%的热量被反射，40%的热量被吸收，使外层板温升。并部分的向内层板辐射，而内层板外表面的反光物又将辐射来的热量大部分反射回去，被外层板内表面的吸热黑体所吸收，使外层板温度更高于环境温度，使其只能加温它周围的空气，而难以向内传导。在顶部由于夹层（111）中空气被内外层板加热后，与大气产生自然对流，把内、外层板上的热量带走，散到大气中去。在侧面及门的内外层都制成纵向扁筒状的双层结构，其中的空气被内、外层板加热后，加速度的向上流动。使内外热源的热量都流向大气中。这样就形成总体上的热的单向通导。即只有箱体内热源的热量向箱外散热，而箱体外热源的热量则很少传到箱内。在国外虽也有双层结构，但其仅作为隔热用或防止外力破坏用，不具备热的单向通导的特点，更没有利用这一原理制成热的单向通导的箱体。

第二：当环境温度在接近40℃的情况下运行时，本实施例的优点还在于它装有温控的水冷系统与吸湿系统（见图4）。当箱体内温度超过35℃时或变压器油温超过75℃时，电磁阀门（408）通水，水经管接头（407）、密封法兰（406）、进入蛇形管（401）。蛇形管布置在贴近变压器本体（119）“C”侧的地方。这样既起到降低箱体内温度的作用，而且在降温的同时如果站内湿度较高则必然在蛇形管的表面结露，露水滴在集水托盘（402）里，再经密封法兰流入水封（403）而流出站外。因此站内由于绝对湿度下降，相对湿度也随之下降。降到在蛇形管上不再结露为止。所以能使密封的站内保持干燥。使它既可以适应湿热带使用，也可以克服霉雨季节的结露与发霉问题，从而可以避免由此引起的污闪事故。

箱体内温度较高的地方主要是变压器的周围与箱体顶部。当由蛇形管（401）流出的水，经在变压器旁吸热温升后，经管接头、密封法兰（406）流入盘形的箱顶（110），使水在箱顶形成水的簿膜。这样，既起热交换作用，水蒸发时又以吸收潜热来降温。而且，因为这时水温与箱体内顶部的温差不大，不致使箱体内的顶部结露。因此，既使箱体内温度进一步下降，又不使箱体内设备受潮。

同时盘形箱顶（110）的盘形板延伸到网罩间的上部，即散热器与储油箱的上面。这块延伸的板（121）在直对着储油箱与散热器的上部钻一排小孔（404），以便向储油箱与散热器淋水，如雨状。同时要求该变电站安装时其正面必须面南，因此在盘形箱顶的东、南、西侧的边缘处留有缺口即溢水口（411），使盘形箱顶（110）在形成水的薄膜的同时也使少量的水溢出缺口流向三侧的内层外表面。这样除可以起冷却内层壳体的作用，也同雨水一样起冲刷灰尘的作用。

当水淋在储油箱与散热器上时，更提高了散热器的冷却效果。由于油温下降，室温也会随之下降。

第三：为了适应高寒地区，本实施例采取下述措施：

a.关闭图一中的门（113），在顶部外层板（109）的上部加上盖板，使内外层板之间的空气夹层被封闭起来，不能形成与大气间的空气对流。因空气的热阻是铁的3000倍，而变成了一个空气的绝热层，对密封间起保温作用。

b.关闭变压器本体与散热器之间部分管路上的阀门（106）。

c.揭开变压器本体“C”侧的隔热板（120）向密封间内散热，因此无须另设加温设备。

综上所述，由于采取了以上措施，它具有防高温、防高寒、防高湿、防污秽、防盐雾、防腐蚀性气体及导电性气体、防结露、防霉、防晒和防止小昆虫钻入等等全防性的优点，因此称“户外全防型”。

本发明的第二种实施例见图二。它是由变压器室（202）、配电室（210）及箱体（212）所组成。其箱体（212）分为密封间（210）与网罩间（202）两部分，其特征在于：用常规隐式套管电力变压器（201）置于密封间（210）内之外与之相邻的网罩间（202）内成为变压器室，配电室置于密封间内，密封间与网罩间之间装有绝热隔板（209）。进出线也装在绝热隔板上。

密封间（210）是由双层板和中间的空气夹层（208）所组成，夹层中的空气皆与大气相通，其内层板（207）用金属板制成，并且是密封的，其外层板（206）用金属的或不透明的非金属板制成，在顶部的外层制成有如百页窗形或层叠的瓦板形，侧面和门制成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，在上部通大气的道口处皆设有可启闭的门，在内、外层板的外表面是反光的，外层的内表面是吸热的，在密封间内装有干燥剂（204）。

这种方案的温度适应范围可按变压器适应的能力而定。因此可以根据不同要求选定不同的变压器。因变压器是常规的，通用性较强，利于维修。没有特制的元件，利于制造，不用水冷，便于安装。

本发明的第三种实施例见图三，它是由常规户外电力变压器（301）、配电室密封间（303）及架空进出线构架（302）所组成。变压器置于密封的配电室的上部，全部露天。在变压器的上部装设架空进出线的构架。此方案有如吕字形或所谓塔形布置，不存在温度问题的威胁。其上部用角钢螺栓联接的构架可以拆卸，可以分体运输，现场安装。

密封间（303）是由双层板和中间的空气夹层（305）所组成，夹层（305）中的空气皆与大气相通，其内层板（304）用金属板制成，并且是密封的，其外层板（307）用金属的或不透明的非金属板制成，顶部的外层即变压器座上的底板与内层之间有空气夹层，进出线在密封间的顶部，侧面及门都制成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，在上部通大气的道口处皆设有可启闭的门，在内、外层板的外表面是反光的，外层的内表面是吸热的，在密封间内装有干燥剂（309）。

此方案占地面积是所有同容量的箱式变电站占地面积最小的变电站。240KVA的变电站占地面积＜1.96M，是传统土建变电站的1/20。

第一、第二种实施例最适于电缆进出线的地方使用，第三种实施例最适于需要架空进出线的地方使用。

本发明的户外全防型箱式变电站由于取消了排风扇，及在高寒地区取消了电热加温，因此不仅安全，还有节能的特点。这种变电站由于结构简单，因此造价较低，如全国采用这种投资省、建设周期短、占地面积小的变电站，每年可节约建设资金约十亿元，并可促进城市电网改造，加速四化建设。

本发明的密封间的内、外结构，其内层也可以做成不密封的。此时也可以应用在需要单向导热的、严寒时又需要保温的、即需要冬暖夏冷的户外设备上。如户外的仓库、岗亭、商亭、车辆等需要防日晒的其他建筑物上及工作在野外的仪器设备上。

本发明与传统的土建变电站和已有的箱式变电站的技术经济对比情况如下表：

315KVA变电站的技术经济指标对比表

可见，本发明的技术经济指标优于已有技术。

附图说明

图一：户外全防型箱式变电站方案一的侧面剖视图

101    变压器室

102    变压器散热器室（网罩间）

104    变压器的散热器

105    密封间的内层板

106    变压器本体与散热器间部分管路上的阀门

107    变压器储油箱

108    去湿系统

109    密封间的外层板（顶部）

110    盘形箱顶

111    密封间内外层之间的空气夹层

112    变压器室与配电室之间的绝热隔板

113    外层板与大气通道的门

114    密封间的外层板（侧壁）

115    密封门的扁筒结构

116    配电室

117    密封零件

118    密封间

119    变压器本体

120    绝热板

121    蜜封箱体方盘形内层顶板的伸延部

122    箱体

123    连接管路

图二：户外全防型箱式变电站方案二的侧面剖视图

201    常规户外隐式套管电力变压器

202    网罩间即变压器室

203    网罩

204    干燥剂袋

205    密封元件

206    密封间的外层板

207    密封间的内层板

208    空气夹层

209    绝热隔板

210    密封间即配电室

212    箱体

图三：户外全防型箱式变电站方案三的侧面剖视图

301    常规户外隐式套管变压器

302    架空线构架

303    配电室密封间

304    密封间的内层板

305    空气夹层

306    密封的门

307    密封间的外层板

308    密封零件与接线端子

309    干燥剂袋

310    水泥座

图四：水冷系统与吸湿系统

401    蛇形管

402    集水托盘

403    水封

404    淋水孔

405    排水槽

406    密封法兰

407    管接头

408    水冷系统电磁阀门

409    水表

410    阀门

411    溢水槽

Claims (7)

1、一种户外全防型箱式变电站，是由变压器、配电室以及箱体所组成，箱体分为密封间与网罩间两部分，变压器是特制的，变压器的散热器都置于变压器本体的一侧，并与本体分开置于网罩间内，变压器本体与配电室置于密封间内，其特征在于：

变压器本体与散热器的部分连接管路上装有阀门，变压器本体的油箱制成“D”型，其散热器接在“｜”侧边，“C”侧的侧面及本体盖板上紧贴一层绝热板。

密封间的箱体是由双层板和中间的空气夹层构成，夹层中的空气都与大气相通，其内层用金属板制成，并且是密封的，其外层板用金属的或不透明的非金属板制成，在顶部的外层制成有如百页窗形或层叠的瓦板形，侧面和门都制成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，在上部通向大气的道口处设有可启闭的门，在内、外层板的外表面是反光的，外层的内表面是吸热的。在密封间箱体顶部内层板上，装有温控的水冷系统，并在密封间内装有去湿系统。

2、如权利要求1所述的户外全防型箱式变电站，其特征在于：它的温控的水冷系统与去湿系统是由变压器油温温度计、电磁阀门、蛇形管、集水托盘、水封、盘形箱顶、淋水孔、溢水槽、散热器和排水槽所组成。

3、如权利要求1所述的户外全防型箱式变电站的箱体，其特征在于：其双层板之间的空气夹层可被封闭起来，在顶部外层板上可以加上盖板，在夹层中的空气不与大气间对流时，可以在高寒地区运行时作为绝热层使用。

4、如权利要求1所述的户外全防型箱式变电站，其特征在于：在没有水源的地方或忌用水的地方，可以在密封间内设置半导体制冷去湿器或采用干燥剂去湿。

5、一种户外全防型箱式变电站，它是由变压器室、配电室及箱体组成，其箱体分为密封间与网罩间两部分，其特征在于：用常规隐式套管电力变压器置于网罩间内成为变压器室，配电室置于密封间内，密封间与网罩间之间装有隔热板。

密封间是由双层板和中间的空气夹层所组成，夹层中的空气皆与大气相通，其内层用金属板制成，并且是密封的，其外层板用金属的或不透明的非金属板制成，在顶部的外层制成有如百页窗形或层叠的瓦板形，两侧面及门都制成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，在上部通大气的道口处皆设有可启闭的门，在内、外层板的外表面是反光的，外层的内表面是吸热的，在密封间内装有干燥剂。

6、一种户外全防型箱式变电站，它是由常规的隐式套管电力变压器、配电室的密封间和进出线构架组成，其特征在于：配电室置于密封间内，变压器置于密封间之上，全部露天，在变压器的上部装有架空进出线的构架，成为塔形。

密封间是由双层板和中间的空气夹层所组成，夹层中的空气皆与大气相通，其内层用金属板制成，并且是密封的，其外层板用金属的或不透明的非金属板制成，顶部的外层即变压器座上的底板，与内层间有空气夹层，进出线在密封间的顶部，侧面及门都制成纵向扁筒形的双层结构，上下皆与大气相通，在上部通大气的道口处皆设有可启闭的门，在内、外层板的外表面是反光的，外层的内表面是吸热的，在密封间内装有干燥剂。

7、一种户外全防型箱式变电站的密封间，其特征在于：它的内层也可以做成不密封的，就可应用于需要单向导热的、或需保温的，即需要冬暖夏凉的户外设施上。

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