CN117716590A - 变电站 - Google Patents

Abstract

一种变电站(10)，包括：‑容纳箱(11)，所述容纳箱沿着纵向方向(X)延伸并且包括第一箱形隔室(31)、第二箱形隔室(32)和第三箱形隔室(33)，其中，当变电站(10)处于使用位置中时，第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室限定相应的隔室并且在纵向方向(X)上彼此相邻地布置，第二箱形隔室(32)布置在第一箱形隔室和第三箱形隔室(31、33)之间；‑中压开关装置(51)，其设置在第一箱形隔室(31)内；‑电力变压器(40)，其被配置为将中压电力转换为低压电力并且布置在第二箱形隔室(32)内；以及低压开关装置(55)，该低压开关装置被布置在第三箱形隔室(33)中，其中容纳箱(11)包括：箱底壁(1ie)，箱底壁在使用位置中位于支撑表面(25)上；与箱底壁(1ie)相对的箱上壁(11c)；彼此相对的第一箱侧壁和第二箱侧壁(1ib、1id)；箱前壁(11a)；以及与箱前壁相对的箱后壁(11f)；以及第一侧壁(11b)和第二箱侧壁(11d)对应地侧向地界定第一箱形隔室(31)和第三箱形隔室(33)。

Description

变电站

技术领域

本发明涉及一种变电站，尤其涉及一种被配置为连接到电力分配网络的变电站，更具体地，涉及一种中压/低压(MV/LV)变电站。

背景技术

电力分配通常是指从高压传输系统(典型地从130kV直到700kV)向最终用户供应电力的阶段。配电网络通常通过中压电力线和/或低压电力线运送电力。

中电压(通常在1kV和30kV之间)用于具有变电站的中间分配网络的部段中，变电站从传输系统接收高电压能量并馈送中电压配电线路。这种变电站通常被称为变电站或初级变电站。在用于住宅用户(例如，住宅或商用单元)的分配网络中，多个次级变电站通常连接至初级分配线路，其中，次级变电站为终端用户执行从中电压能量到低电压能量(小于1000V，例如，230V或400V)的“第二”变换。因此，MV/LV变电站包括专用于将由中电压分配网络提供的电压变换成适合于供应低电压线路的电压值的一组设备。通常，次级变电站包括一个或更多个MV/LV变压器、MV和LV切换装置、MV和LV开关装置和/或连接和辅助设备，诸如公用分配侧的MV保护设备和用户侧的LV保护设备。

虽然网络以径向方式被管理，但是就能量流而言，为了实现电力分配的更大灵活性，创建网状分配网络，其中次级变电站可以从若干初级变电站中的一个接收能量，使得创建电力线路的冗余，并且因此在来自初级或次级变电站的能量供应的中断的情况下创建替代路线的可能性，因此增加系统的可靠性。

在农村环境中，次级变电站通常位于地面水平并且建造在预制的建筑中。

典型地，次级变电站可以服务于几百个低压消费者。在高城市化地区中的电力分配经常涉及非常大量(大约几千个)的变电站。特别是在城市环境中，二次变电站通常建造在地平面以下的中空空间中，通常在常常属于所服务的建筑物或建筑物组的砌筑物建造的技术隔室内。技术隔室的体积以及其内部的装备的布置通常使得保证授权技术人员进入。此外，技术隔室内的空间必须考虑装备之间的足够的间隔，以允许电磁部件的自然冷却以及在低压段和高压段之间的连接电缆的铺设。在典型的布局中，二次变电站的技术隔室中所需的体积空间具有15-20平方米的计划面积和2.5-3.0米的高度。

申请人已经注意到，在预期需要增加数量的新变电站(例如，50-100个变电站/年)的许多城市环境中，识别具有必要体积的新地下空间变得越来越复杂。此外，在大型地下民用工程或建筑物内的地下技术隔室中进入次级变电站通常经由车道格栅或可移除板坯进行。因此，进入需要授权的人员下降到具有受伤风险的有限空间中，因此需要涉及多个现场工作人员和/或个人防护装备的更多组织缜密的干预。

申请人已经考虑，至少对于技术人员进行的大多数普通操作，提供不需要在变电站内进行物理访问以控制和管理电线和电气/电磁部件的变电站，这将允许显著减少与变电站相关联的体积占用。

发明内容

本公开涉及一种电能转换变电站，电能转换变电站包括：

-容纳箱，容纳箱沿着纵向方向延伸并包括第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室，其中第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室限定相应的隔室，并且当变电站处于使用位置时第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室限定相应的隔室在纵向方向上彼此相邻地布置，第二箱形隔室布置在第一箱形隔室和第三箱形隔室之间；

-中压开关装置，其设置在第一箱形隔室内；

-电力转换器，其被配置为将中压电力转换为低压电力并且布置在第二箱形隔室中，以及

-低压开关装置，其布置在第三箱形隔室中，其中

容纳箱包括：箱底壁，箱底壁在使用位置中位于支撑表面上；箱上壁，箱上壁与箱底壁相对；第一箱侧壁和第二箱侧壁，第一箱侧壁和第二箱侧壁彼此相对；箱前壁和箱后壁，箱后壁与箱前壁相对；以及

第一侧壁和第二箱侧壁对应地侧向地界定第一箱形隔室和第三箱形隔室。

优选地，容纳箱由金属制成。

优选地，容纳箱具有大致平行六面体的形状。

上箱壁和下箱壁在纵向方向上沿着第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室延伸。

容纳箱具有沿着纵向方向的长度L。

箱壁(底部、顶部、第一侧、第二侧、前部和后部)限定变电站的内部容积空间。内部容积空间包括对应于第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室的第一隔室、第二隔室和第三隔室。

优选地，第一箱形隔室和第三箱形隔室与第二箱形隔室纵向间隔开。

优选地，容纳箱包括主箱框架，主箱框架包括形成框架结构的多个安装条或管，框架结构限定内部容积空间到三个箱形隔室的分隔。

优选地，第一箱形隔室和第三箱形隔室通过相应的第一分隔壁和第二分隔壁与第二箱形隔室间隔开，第一分隔壁和第二分隔壁从箱的后壁竖直地延伸，以便将相应箱形隔室的隔室间隔开。

优选地，第一分隔壁和第二分隔壁从箱的后壁竖直延伸到箱的顶壁。

优选地，分隔壁由金属制成。

优选地，容纳箱包括多个可移除的箱壁部段(例如打开门或可移除的面板)用于进入每个箱形隔室。

优选地，箱前壁包括在第二箱形隔室处的第一可移除壁部段，并且第一侧壁或前壁包括用于进入第一箱形隔室的第二可移除壁部段，变电站还包括布置在第二侧壁上或第三箱形隔室处的前壁上的第三可移除壁部段。

优选地，当处于相应的关闭位置时，第一可移除壁部段、第二可移除壁部段和第三可移除壁部段是不透水的。

优选地，第二可移除壁部段放置在第一侧壁上。

优选地，可移除箱壁的第三部段在第三箱形隔室处被放置在前壁上。

优选地，用于进入第一箱形隔室的第二可移除壁部段被布置在第一侧壁中。

申请人已经理解，如果变电站在地下并且与可从外部进入的变电站的上部处的外部环境通信，则控制和/或操纵以改变电网配置可经由充当用户界面并且可与变电站的监督和控制系统通信的控制面板发生。

优选地，变电站包括电子控制面板，电子控制面板在变电站内定位在第一箱形隔室、第二箱形隔室和第三箱形隔室之间的一个箱形隔室的隔室处，其中，在变电站的使用位置中，上壁可从外部进入并且包括检查开口，并且电子控制面板布置在检查开口处和附近以便通过检查开口能够从外部进入。

优选地，电子控制面板可操作地连接到变电站数据的监督和控制系统，变电站数据包括与中压开关装置、低压开关装置和电力变压器的操作和功能有关的数据。

优选地，控制面板包括被配置为显示变电站数据和/或输入能够由监督和控制系统执行的命令的人机界面。

在普通操作中，可以通过访问位于变电站顶部的控制面板以显示操作和运行参数(更一般地说是变电站数据)来从外部监督变电站。用于防止或允许电流流过低压线路或中压线路的普通操纵(诸如电开关元件、断路器或断线器的位置改变等)可经由控制面板来控制和管理。这些操纵也可以经由远程发送的指令进行。

一般而言，并且根据对术语的普通理解，切换装置将被称为能够呈现多于一个状态(通常为两个或三个状态，例如在线路上闭合或断开并且可能接地)的设备，特别是能够执行断开或闭合电路(例如划分来自/到次级变电站的电力线部段)所必需的操纵。

优选地，电子控制面板设置在第一箱形隔室或第三箱形隔室的靠近检查开口的空间中。

优选地，监督和控制系统是集中式的，并且包括借助于数据获取、控制和管理的变电站中的物理设备的控制、调整/修改和监控的普通功能。

监督和控制系统可以包括SCADA(监督控制和数据获取)模块或者由SCADA(监督控制和数据获取)模块组成。优选地，监督和控制系统包括用于远程接收和发送数据并且与电信网络通信的模块。收发器模块可以位于SCADA模块内或者与其通信。收发器模块可被配置为与有线电信网络、移动网络(即，经由射频信号)或与移动网络通信的WLAN通信。因此，可替代地或附加地，可以远程执行对变电站数据的访问和控制。

有利地，根据本公开的变电站允许在安全条件下远程地(在控制的远程致动的情况下)或在现场由变电站外部的操作员控制和例行操作容纳在变电站中的电气设备。

优选地，变电站数据监督和控制系统容纳在电子模块中，该电子模块包括用于操作连接到电子控制面板的输入和输出。

优选地，电子控制面板和电子模块位于第一箱形隔室的隔室内、中压开关装置的上方。

优选，电子模块在控制面板与中压开关装置之间，相对于纵向的箱方向沿竖直方向布置。

优选地，电子模块配备有输入和输出，输入和输出用于可操作地连接到用于管理配电的分配网络监督和管理系统，电子模块被连接到分配网络监督和管理系统。

优选地，人机界面在逻辑上连接到一个或更多个用户激活的输入设备(例如鼠标、触摸屏、键盘等)。

优选地，检查开口设置有保护盖，保护盖是可移除的或可以被打开的，保护盖在处于检查开口的关闭位置中时是不透水的。

优选地，保护盖装配有不透水的密封垫圈。

如果有必要检查变电站的内部，例如以对电气部件和/或电磁部件执行维护工作，那么可将变电站从放置变电站的空间提升并移除变电站并将变电站带到地面上方。

地上水平面是操作者可接近的水平面并且可以是当变电站埋在外部环境中时的地平面或地下隔室或建筑物的地下部分的表面。

由于变电站的小尺寸以及装备和部件的布置，操作者不需要内部操纵空间。电力装备在操作人员可及范围内并且可容易地修理、移除或更换，而不需要操作人员物理地进入变电站。

申请人已经注意到，在变电站中提供强制循环冷却系统将允许变电站中的温度控制以及变电站内部的体积空间的总体减小。

优选地，变电站包括强制空气冷却系统，该强制空气冷却系统包括第一进气口和第一抽气设备，第一进气口和第一抽气设备在上部箱壁上布置在变电站的外部，并与容纳箱的内部连通。

优选地，第一抽气设备的第一进风口布置在形成在第二箱形隔室处的上壁的相应开口处。

优选地，冷却系统包括第二进气口和第二抽气设备，第二进气口和第二抽气设备布置在上箱壁上的变电站的外部、在上壁中的相应开口处，其中，第二进气口布置在第一箱形隔室或第三箱形隔室处，如果第二进气口布置在第一箱形隔室处，则并且第二抽气设备布置在第三箱形隔室处，或者如果第二进气口布置在第三箱形隔室处，则第二抽气设备布置在第一箱形隔室处。

优选地，冷却系统是无导管的。

优选地，第一箱形分隔壁和第二箱形分隔壁各自包括一个或更多个开口。

优选地，第一分隔壁和第二分隔壁的一个或更多个开口布置成靠近上箱壁。

优选地，低压开关装置包括多个低压输入-输出开关，并且电力变压器借助于被配置为传输低压能量的母线结构电连接至多个输入-输出开关。

优选地，母线结构包括连接到多个输入-输出开关的相应输入的多个输入母线和连接到所述多个输入-输出开关的相应输出的相应多个输出母线。

借助于母线结构的电连接通过增加变电站的紧凑性而允许在变电站内部节省额外的空间。

优选地，第二箱侧壁设置有多个通孔，多个通孔设计用于插入低压能量电缆，低压能量电缆用于连接至多个输出母线的母线。

优选地，低压开关装置被放置在容纳箱的后壁上。

优选地，低压开关装置被放置在箱的后壁附近。

优选，中压开关装置布置于第一箱形隔室的箱底壁上，箱底壁包括两个以上的相应通孔，两个以上的相应通孔被配置成用于连通来自变电站外部的以及来自箱底壁的下方的中压电缆，中压电缆用于连接至中压开关。

优选的是，变电站配备至少一个中压变电站电缆，中压变电站电缆在面向第一箱形隔室的变压器侧上将中压开关装置连接到电力变压器。至少一个中压变电站电缆具有第一电缆端部和第二电缆端部，第一电缆端部连接至中压开关装置，第二电缆端部连接至电力变压器。

优选地，至少一个变电站中压电缆穿过形成在第一箱形隔室的箱底壁中的相应的至少一个通孔，用于将第一电缆端部与中压开关装置连接，以及从箱底壁下方离开的至少一个变电站中压电缆具有路径，该路径延伸到变电站外部，以通过布置在第二箱形隔室处的箱底壁中的开口从下方再次进入变电站，以进入变电站并且将变电站电缆的第二端部连接到电力变压器。

优选地，中压开关装置包括外壳，外壳包括布置在第一箱形隔室的箱底壁上的底座。外壳的底座包括一个或更多个通孔，一个或更多个通孔布置在箱底壁中的一个或更多个相应的通孔处。

优选地，电力变压器是包括三个单相变压器单元的三相变压器。

优选地，用于在中压开关装置和电力变压器之间连接的至少一个变电站中压电缆是三相电缆，其电相承载在三条单独的能量电缆上。

优选地，进出变电站的分配系统的中压电力电缆是三相电缆，其电相通过三条单独的电缆进行。

尽管根据本公开的变电站的主要使用可以是在变电站处于地下或部分地下的城市环境中，但不排除变电站也可以在城市环境或需要较少空间的农村环境中安装在户外。

附图说明

进一步的特征和优点将从根据本发明的变电站的一些示例性实施例的详细描述中产生。在下文中将参考附图阐述这种描述，这些附图仅为了指示性的目的而提供，并且因此是非限制性的目的，在附图中：

-图1示出了根据实施例的变电站的透视图。

-图2是图1的变电站的俯视图。

-图3是图1的变电站的前透视图，其中箱壁部段18、19已被移除以部分地示出变电站的内部。

-图4是示出了控制面板的位置的局部侧透视图；已经移除了控制面板的进入门以示出用于容纳控制面板的空间(未示出)。

-图5是示出了安装在变电站中的主要部件的后透视图。为了更清楚地示出一些细节，已经将容纳箱移除。

-图6是图1的变电站的侧透视图，除了箱的前壁11a上的可移除壁部段18、19之外，已经从附图中移除容纳箱以示出一些内部细节。

-图7是更详细地示出了自电力变压器的母线连接件的部分透视图。除了变压器和母线结构以外的元件已经从图中移除。

-图8和图9是示出了从/到低压开关装置的母线结构的局部透视图。

-图10是从容纳箱的上侧的一部分的上方看到的透视图，以示出控制面板。

具体实施方式

参考附图，附图标记10表示变电站，在本示例中为MV/LV变换变电站，具体地为在操作条件下连接到电力分配网络的二次变电站。

变电站10至少对于其大部分延伸部都搁置在支撑表面25上，该支撑表面25可以是地面中的挖掘的底表面、建筑物的底隔室地板的表面或更一般地放置有变电站的砌筑工程的表面。为了方便起见，变电站10所位于的支撑表面25被定义为在水平面上延伸。

在所示示例中，支撑表面25是砌筑工程37的上表面。

变电站10包括容纳箱11，容纳箱11包围参考以下附图描述的装备和部件。箱11在形状上总体上是平行六面体的并且具有6个侧面，具有沿着纵向方向X的长度L、深度W(Y轴)以及高度H(竖直轴或竖直方向Z)，如图1所示。容纳箱11具有位于支撑表面25上的前壁11a、第一侧壁11b(图1)、与前壁11a相对的后壁11f(图2所示)、第二侧壁11d(图3)、上壁11c(图2)和底壁11e(图3所示)。

在操作状态下，容纳箱11被掩埋或部分地掩埋，并且其上壁11c包括从外部可进入的自由表面。

用于描述变电站的部件(特别是容纳箱的壁)的相对位置的术语“顶部”、“侧面”、“下部”和“底部”是指次级变电站的使用和/或操作的条件。此外，术语“壁”是指容纳箱的一侧，并且可以是单件，或包括壁的可移除部分或由壁的可移除部分组成，诸如可移除的门或面板等，通常在变电站的维护或内部检查的情况下，其允许操作者接近容纳在容纳箱内的装备。

箱11提供了其内部空间到下面指出的具有隔室或体积的相应空间的划分，用于容纳中电压部段、变压器部段和低电压部段。容纳箱11包括沿着箱的长度L延伸的三个箱形隔室31、32、33。箱形隔室是彼此邻接的并且由第一箱形隔室31、第二箱形隔室32和第三箱形隔室33(图2)组成，每个箱形隔室限定了相应的隔室。第一箱形隔室31在下文中也被称为中电压隔室或MV隔室；第二箱形隔室32也被称为变压器隔室，并且第三箱形隔室33也被称为低电压隔室或LV隔室。

在附图的实施例中，箱包括主金属框架12(图1-图3)。主箱框架12总体上是长方体形状的并且包括例如由镀锌钢制成的多个安装条或管，这些安装条或管被焊接在一起以形成框架结构。框架结构12限定了将内部箱体积分隔成三个箱形隔室31、32、33。

变压器箱形隔室32布置在MV隔室31和LV隔室33之间。框架12M、12L的相对于变电站10的支撑表面25竖直延伸的部分标记MV隔室31和LV隔室32在变电站10的长度L中的延伸(图1和图2)。

优选地，MV箱形隔室31和LV箱形隔室33通过布置在框架部分12M、12L处的相应的分隔壁28、29与变压器箱形隔室32间隔开(图3)。

优选地，分隔壁28、29沿着箱体11的内部容积的整个高度竖直地延伸。优选地，分隔壁28、29由金属(例如钢)制成。

优选地并且如下所述，分隔变电站10的箱形隔室的分隔壁28、29中的每一个包括一个或更多个开口(通孔)。

箱形隔室之间的物理间隔使得可以在由第三方维护或安装的情况下保持变电站10内的房间间隔开。此外，在变电站隔室之间提供金属分隔壁产生了法拉第笼，该法拉第笼通过保护MV隔室31和LV隔室33免于可能的部分放电来防止电磁干扰并且增加安全性。

容纳箱11的在LV隔室33处的侧壁11d设有多个通孔，相应的电缆索环56固定到这些通孔中以用于插入低压能量电缆，如下文更详细描述的。在图中示出的非限制性示例中，几个子多个线缆索环56以平行的行布置。电缆索环56可机械地连接至用于插入LV电缆57的可断开端子(未示出)(图3和图5)。

箱11包括多个可移除的箱壁部段15、18、19，例如可打开或可移除的面板的门(在所图示示例中，门可向外打开)，用于进入变电站10的箱形隔室31、32、33中的每一个。在附图的示例中，用于进入MV箱形隔室31的可移除的壁部段15布置在箱11的第一侧壁11b上，而用于进入变压器隔室32和LV隔室33的壁部段18、19分别布置在前侧11a上。

容纳箱11优选地由不透水材料制成，以防止液体进入，例如可能的水从周围土壤渗漏。更一般地，为了良好或完美的不透水性，将容纳箱密封至外部。始终为了确保不透水性，可移除的箱壁部段以已知的方式制成在处于关闭位置时是不透水的。

主框架12可包括与框架结构12成一体的至少两个翼钩16，用于将变电站安装在底座隔室中并将变电站提升到地平面或建筑物的底座，例如在维护或修理的情况下。在图中所示的实施例中，四个翼钩16布置在变电站的上壁11c处的框架中。钩当然可以具有不同的形状和/或结构。

在另一实施例(未示出)中，不存在提升钩并且可通过提升系统竖直地移动变电站。

参见图3，变电站10包括电力变压器40，电力变压器40被配置成将输入电压转换成较低电平电压、尤其将中压电力转换成低压电力。变压器40布置在变压器箱形隔室32中。通常，变压器的尺寸取决于所需的电功率，其在次级变电站中通常在300KVA至1000KVA的范围内，较小的功率允许更紧凑和节省空间的设计。通过非限制性示例，在附图中图示的实施例中，变压器40是三相变压器，该三相变压器包括通过金属杆45(在图6中可见)彼此机械连接并且安装在底座框架81上的三个单相变压器单元40a、40b、40c(图3、图6-图8)。以通常的方式，变压器40经由接地电缆44接地(图3)。

在一个实施例中，变压器40是干式MV/LV分布变压器，优选地具有预浸渍或封装在树脂中的MV和LV绕组。

优选地，将变压器40安装在变压器隔室32中，使得其可以从变电站移除并且是可接近的以进行维护或修理。为此目的，该变压器经由底座框架81被安装在双向滚轮引导件82(在图6中部分可见的滚轮)上。在所图示的示例中，滚子引导件82包括固定在变压器的底座框架81的顶部处的一对金属型材82a，每个金属型材82a被配置成接合一个或更多个滑动滚子。在图中的示例中，底座框架81钩到滚子引导件的一对金属型材82a上。滚子引导件82布置在固定至容纳箱的底壁11e的滑轨53上，例如，滑轨焊接或螺栓连接于箱的下侧。滑轨53包括沿变电站10的前后方向延伸的一个或两个导轨(图中为两个导轨)。滚子引导件82和导轨53之间的接触是通过配置成沿着导轨行进的滚子。滚子可以由不导电聚合物材料制成或者外部涂覆有不导电聚合物材料，使得在漏电的情况下在变压器40与容纳箱11之间不存在电传导。用于取出变压器的其他构造和配置当然是可能的，并且可根据所使用的变压器的配置和/或变压器箱形隔室的内部空间而变化。

图5是变电站的后透视图，其中已移除具有框架的容纳箱，以更清楚地示出包括在变电站10中的主要部件和装备的一些细节。图6是容纳箱的侧面11d的另一后透视图，箱已经从附图中移除以更清楚地示出一些内部细节，除了箱的前侧11a上的可移除门或面板18、19之外。

在图中所示的示例中，已经考虑了关于从/到变电站的有线连接的三相电力传输系统。然而，该示例不应被视为限制，电的技术特征受区域或国家标准规定。

在MV箱形隔室31内布置有中压开关装置51(也简称为MV开关装置)，在图中表示了具有平行六面体形状的外壳。外壳可以是，例如，用于接地的金属箱，并且在该金属箱中封闭了电气装备，诸如开关、用于操作开关装置的控制装置、测量装置和保护装置等。在典型的实现方式中，使用空气、气体(例如SF6)或真空绝缘技术将MV开关装置密封在不锈钢外壳中。

MV开关装置的外壳包括底座，该底座搁置在底箱壁11e上。

MV开关装置51的外壳优选安装在变电站10的容纳箱11的底壁11e上。以通常的方式，MV开关装置可以包括模块化单元(或模块)或由模块化单元(或模块)组成。在分配网络的次级变电站中，MV配电盘通常包括多个模块(未示出)。根据本领域的常见术语，模块的类型被称为模块C(电缆中的线路断路器)、F(具有保险丝的开关断开器)、V(真空中的线路断路器)和M(测量件)。在一个示例中，MV开关装置51是用于具有CFV或CCF配置的环形网络(RMU)的开关装置。

MV开关装置51包括多个输入-输出开关模块(C模块)，每个输入-输出模块被配置用于中压电缆的输入和/或输出连接。该MV开关装置还包括至少一个模块，该至少一个模块被配置成在故障的情况下将电流引导到地(V模块)以便防止损坏变压器。作为至少一个V模块的替代或补充，MV开关装置包括F模块。

中压电力电缆61、62连接到MV开关装置51，用于将变电站10连接到配电网。在所图示的实施例中，电缆61、62是三相的，其电相承载在三个单独的电缆上。能量电缆61(不同相的三根电缆)用于与次级变电站10上游的初级或次级变电站连接，而能量电缆62沿着初级电网电力线路将次级变电站10与下游变电站连接。

为了MV开关装置51和变压器40之间的电连接，提供中压变电站能量电缆63。不同相的三个变电站电缆63连接到各自的变压器单元40a、40b、40c以提供待转换的中压电力作为输入(每相的连接)。箱电缆63在中压侧(即，在变压器单元的面向MV隔室31的一侧)连接至变压器。

参见图6，MV开关装置51透明地示出了中压电缆61、62、63的输入和/或输出。

MV电缆61、62从变电站下方进入变电站10。MV电缆61、62在基本竖直的方向上(至少在连接到MV开关装置51之前的最后部段中)从下方进入变电站10。容纳箱11的底壁11e上的一个或更多个(不可见)开口允许电缆的进入和离开。

在封装MV开关装置的金属外壳的底座上，存在多个通孔，在该通孔中固定各个电缆索环66，用于穿过三相电缆61、62，以连接到输入-输出开关模块。MV开关装置的外壳的下表面中的多个通孔66布置在容纳箱11的底壁11e中的一个或更多个(不可见)开口处，以便允许电缆进入和离开。

考虑到变电站10的内部空间小，优选地，进入和离开变电站10的中压电缆，特别是MV开关装置51和变压器40之间的连接的变电站电缆63，在箱内不遭受任何弯曲，并且特别地，优选避免等于或小于与使用的能量电缆相关的临界弯曲半径的弯曲。优选地，由于变电站隔室31、32中和变电站隔室31、32之间的减小的内部空间使得使弯曲半径大于临界弯曲半径的能量电缆变直变得复杂，从MV开关装置51到变压器40的能量电缆路线的至少一部分在变电站10外部。

各中压电力电缆63在面向第一箱形隔室31的变压器侧具有与中压开关装置51连接的第一端和与电力变压器40的各相连接的第二端。

各变电站MV电缆63从下方通过MV开关装置51的外壳的底座的通孔69和底箱壁11e中的相应通孔(不可见)进入变电站，通过第一电缆端部与第一箱形隔室31的开关装置51连接。中压电缆63的路线从MV开关装置51延伸到变电站的外部，并且仍然从下方穿过布置在第二箱形隔室32处的箱底壁11e(未示出)中的相应的开口进入，并且最终以其第二端连接到电力变压器40的相应相。

优选地，进入MV开关装置51的电缆61、62的路线在变电站10的外部。如上所述，MV能量电缆61、62可以通过形成在容纳箱11的底壁11e中的在MV模块51的外壳下侧上的电缆索环66的位置处的多个开口进入(或离开)变电站。

MV开关装置51的接地可以通过使MV开关装置51接地的接地电缆68a来进行，电缆68a通过形成在箱的底壁11e上的孔从变电站10伸出，孔设置有电缆索环67a。通常，主箱框架12也经由接地电缆(图中未示出)接地。

在所图示的实施例中，在变电站10的支撑表面25下方提供至少一个电缆轴35、36以容纳从变电站离开和/或进入变电站的MV电缆(图1)。第一电缆轴35在MV箱形隔室31的至少一部分处延伸到变电站10下方。MV电缆61、62的最后部段(部分可见)在第一电缆轴35内被引导并且在相对于变电站10的支撑平面25基本上竖直的方向上穿过电缆索环66从变电站10下方进入或离开(图5和图6)。

与第一电缆轴35相邻和/或与其连通的第二电缆轴36在MV箱和变压器隔室31、32处延伸，并且被配置为容纳将MV开关装置51连接到每个变压器单元40a、40b、40c的MV电缆63。在该示例中，第二电缆轴36为MV电缆63产生U形路径，这使得能够校直具有较大弯曲半径的电缆。

这种配置允许从变电站外部容易地接入MV电缆，并且在变电站更换的情况下便于调试期间的网格连接操作和连接和断开操作两者。

在所图示的示例中，在用作变电站10的底座的砌筑工程37中制造第一电缆轴35和第二电缆轴36。可以提供单个电缆轴，用于容纳MV电缆61、62、63，如图1中所图示的，其中可以看到两个互连轴35、36。电缆轴沿着电缆拉直方向的横向方向具有合适的宽度，并且具有合适的深度以容纳MV电缆。

作为电缆轴的可替代方案，可以提供预制或原位电缆管道(未示出)。

在变电站10的低压箱形隔室33中，布置有与变压器40电连接的低压(LV)开关装置55。开关装置55包括用于与低压导体电连接的多个低压输入-输出开关。例如，断路器是自动开放式断路器。典型地，该LV开关装置包括外壳，这些断路器被布置在外壳中。

优选地，LV输入和输出开关是模块化的，即，它们容纳在开关模块中。在图中所示的非限制性示例中，该开关装置包括四个输入-输出开关模块55M(图9)。

LV开关装置55还可包括典型地在变电站的LV开关装置中发现的附加部件(图中未示出)，诸如保护性断路器等。

优选地，在变电站中(即，在变压器40的下游)低压电能的运输借助于电气母线结构(下文中称为母线结构并且在附图中整体上以附图标记54表示)来执行。母线结构包括多个母线，多个母线被配置成传送低电压能量。母线(busbars)也被称为母线(bus bars)。如通常已知的，母线是直线金属元件、通常由铜或铝制成并且具有矩形横截面，其可以直接彼此紧固以形成电连接(在图中，母线连接仅示意性地示出)。母线可以是不同长度的预制元件，通常封装在绝缘材料中。

在下文中，母线指的是具有在一个方向上延伸的直线元件或者在多于一个方向上延伸的电导管，即，L形或C形母线，或者指通过联接/连接母线的几个部分而制成的件。此外，母线结构54中的母线的不同编号不应当被认为是限制性的，而仅指示母线的功能。

优选地，母线结构54用于从变压器到LV开关装置55的电连接和用于从LV开关装置55到用于低压电力线路的电力电缆57的连接。图7-图9更详细地示出了经由LV变电站隔室33处的母线的电连接。

多个母线71、73作为电气输入连接件将变压器40连接到LV开关装置55。具体而言，分阶段地进行电连接，各母线71将各变压器单元40a-40c与布置在LV箱形隔室内并连接于LV开关装置的各输入开关的各输入母线73电连接。在非限定示例中，两根母线71由母线71a、71b的一部分形成，并且一根母线71由单个部分形成。

连接到各变压器单元的母线71从变压器箱形隔室32经由形成在上箱壁11c附近的分隔壁29中的开口(在图中不可见)进入LV箱形隔室33。

优选地，存在布置在箱形隔室33中的框架72，框架是由非导电结构元件制成的。优选地，框架72被放置成靠近分隔壁29、隔室侧33(在图3中不可见，为了更清晰，图3仅示出了母线)。框架72包括竖直直线元件72b，竖直直线元件72b机械地连接到水平直线元件72a以创建支撑结构并且促进母线在不同高度处到LV开关装置55的电连接。为此目的，母线73可以延伸并且被约束至框架结构72。“水平”和“竖直”布置是指变电站在使用时的布局。

各个输出母线74连接到每个开关模块55M的输出开关以传送不同的相位能量用于电连接到LV电缆。

在该示例中，出口母线74具有向下倒置的L形(图9)。每个母线74包括在变电站的横向方向上延伸的水平部分74a(参考变电站10的布局应当理解，水平和竖直)以及竖直部分74b，母线74b的竖直部分设置有孔，接线端子79固定在该孔上以用于连接至低压能量电缆57的相应相(图5和图8)。

当然，母线与LV电缆57之间的其他类型的连接是可能的。例如，低压电连接可经由连接至相应LV电缆的三个芯的单个接线柱端子提供。

LV开关装置55可布置成前侧靠近容纳箱11的门19，使得操作者出于维护目的可容易地进入LV开关装置，例如当变电站被建到地上时。

MV开关装置51可通过可移除壁部段15从外部可进入，用于接入/替换开关模块和/或MV电缆。例如，MV开关装置可以放置在变电站箱11的底壁11e上，并且在变电站移动到地面上方时移动到可移除壁部段。

有利地，变电站10可以被定尺寸成使得当变电站被带到地面时操作员不必物理地进入变电站隔室。

通常，MV开关装置51和LV开关装置55根据国家或地区规定或特定标准来构造和安装。

变电站10包括监督和控制系统，其包括通过从/到物理装置获取、控制和管理数据和/或根据控制信号进行的控制、调整/修改变电站中的物理设备以及监控的普通功能。特别地，监督和控制系统被配置为操作位于变电站中的开关装置，例如改变它们的状态(例如，打开-关闭)。监督和控制系统具体包括SCADA(监督控制和数据获取)模块。

优选地，监督和控制系统是集中的。优选地，监督和控制系统包括用于远程接收和发送数据并且与电信网络通信的模块。收发器模块可以位于SCADA模块内或者与其通信。收发器模块可被配置为与有线电信网络、移动网络(即经由射频信号)或与移动网络通信的WLAN通信。因此，可替代地或附加地，可以远程执行对变电站数据的访问和控制。

如上所述，在主要使用中，变电站10在可从外部可进入的箱的上部与外部环境连通，箱的上部包括容纳箱11的上壁11c。在上壁11c上，存在用于触及电子控制面板91(图10)的检查开口22，电子控制面板91与变电站的监督和控制系统通信。控制面板91在检查开口22处和附近定位在变电站10内部，以便站在变电站外部的操作员可进入。

在图中未示出的示例中，电子控制面板91容纳在从上方接近的壳体中，该壳体固定至上部箱壁11c的内表面。

SCADA模块以及更一般地监督和控制系统容纳在电子模块52中。收发器模块(如果存在的话)优选地容纳在电子模块52中。在图中未示出SCADA模块和收发器模块，其示意性示出了电子模块。

可以提供电缆68b用于电子模块的接地(图6，未示出电子模块)。

可选地，SCADA模块与已知的分配网络监督和管理系统(ADMS)操作地连接，变电站10是其一部分。ADMS分级上优于变电站SCADA模块，并且通常(例如经由用于连接至移动或固定电信网络的收发器模块)与变电站自身的电子模块52接合。

电子模块52可操作地连接到控制面板91。以通常的方式，电子模块52配备有输入和输出，用于连接到MV和LV开关装置、电力变压器和可以经由控制面板91控制的变电站中的任何其他电气或电子装备。

具体地，电子控制面板91可以被配置为控制MV和LV开关装置的切换装置(例如用于执行状态改变)，并且更一般地，利用变电站10中存在的物理设备。在图示的示例中，在MV开关51上方的MV隔室31内，在控制面板91附近布置有电子模块52(图5)。

在图4中，控制面板91已经被移除，并且通过开口22，电子模块52是可见的，其包围了变电站监督和控制系统。

通过盖17(例如，放置在检查开口22上的可移除面板或可重新密封的舱口)保护控制面板91免受外部环境的影响。优选地，盖17是不透水的，例如，其可装配有密封垫圈92。

以已知的方式，控制面板91包括人机界面(HMI)，人机界面(HMI)与一个或更多个用户激活的输入设备(诸如鼠标、键盘和触摸屏等)逻辑链接，并且与一个或更多个显示器逻辑链接，以显示电路图的概要页、与变电站中的装备相关的状态信号或警报或来自安装在变电站中的传感器和仪表的测量信号。使用HMI界面，操作员可从外部观察变电站，就地访问位于变电站10的上壁11c处的控制面板91以观察操作参数和运行参数，并且更一般地，观察变电站数据。用于防止或允许电流流过低压线路或中压线路的普通操纵(诸如电气开关装置(诸如断路器或断线器等)的位置的改变等)可经由控制面板91控制和管理。

如果控制和监视系统包括用于远程接收和传送数据并且与电信网络通信的模块，则可以远程执行对切换装置的监督和控制。

操作中的电力变压器产生热量，热量必须被消散。自然对流冷却系统经常用于传统的地下变电站。然而，变电站10的小体积结合夏季气候可以被晒热使得优选地提供将变电站内的温度保持在特定值以下(例如45℃以下)的强制空气冷却。

变电站10优选地包括强制空气冷却系统。冷却系统包括至少两个布置在变电站10的上壁11c处并与外部环境连通的通风单元。在使用状态下，通风单元设置在地面上方。通风单元包括第一进气口24和第一抽气设备21，第一进气口和第一抽气设备与变电站10的内部连通。

第一进气口24和第一空气抽取设备21布置在容纳箱11的上壁11c上，优选地在变电站10的变压器箱隔室32处。以这种方式，变压器40在其操作期间处于流动之下，以防止装备过热。

在图3中，第一分隔壁28包括至少一个开口28B(在图中是两个开口)，至少一个开口28B优选地布置成靠近上壁。第二分隔壁29包括至少一个开口(在图中不可见)，至少一个开口布置为靠近上箱壁11c。

分隔壁28、29还可包括布置在例如一个或两个分隔壁的下部中(例如在底箱壁附近)的一个或更多个下开口28A，用于电线、电气电缆或接地电缆的通过。尽管在图3中不可见，第二分隔壁29可以在与开口28A对应的位置中具有相应的开口。

自然地，壁中的开口的数量和尺寸是说明性的。

优选地，通风单元包括或由第一进气口24和第二进气口23以及用于强制通风的第一抽气设备21和第二抽气设备20组成。第二进气口23和第二抽气设备20分别设置在MV箱形隔室31和LV隔室33处。可替代地，第二进气口23被布置在LV箱形隔室33处并且第二抽气装置20被布置在MV隔室31处。这样，可保持变电站10的所有箱形隔室31、32、33内的空气流。

分隔壁28、29中的每一个中存在至少一个开口使得容纳箱的隔室之间的空气通过且因此使容纳箱的通风更有效。

分隔壁29中的一个或更多个开口可用于箱形隔室内的空气循环的目的和用于从变压器到LV箱形隔室的母线的连接。

分隔壁28、29中的开口的尺寸和数量自然纯粹是说明性的。

进气口23、24和抽气设备20、21安装在形成在容纳箱的上壁11c上的相应开口(未示出)处。每个进气口23、24可以具有自然的外部空气供应。抽气设备20、21可以是具有轴向离心马达的抽气机。

有利地，冷却系统是无管道的，以便不占据变电站内的空间。

在根据本公开的变电站的主要使用中，变电站是地下的，并且容纳箱11的上部箱壁11c的外表面可从外部进入，用于冷却布置在其内部的装备和/或用于触及电子控制面板，从而控制装备。

在希望变电站在外部环境中占据小覆盖区的情况下，例如在高度城市化的背景下，优选的是，变电站是完全地下的，使得上部箱壁11c处于地面或路面水平，通常处于地上水平面。

优选地，第一抽气设备20和第二抽气设备21以及第一进气口24和第二进气口23具有竖直延伸(Z轴)，使得每个通风单元的被配置用于进入或排出的空气通过的部段被升高到地面水平之上，以便防止任何流动水(在地面水平)进入。优选地，每个通风单元20、21、23、24被布置在容纳箱11的上壁上，使得通风单元的空气通道部段处于至少10cm的高度处，例如在10cm与20cm之间。

为此目的，进气口23、24和抽气设备20、21优选地安装在各自的竖直间隔件26、27上。竖直间隔件构造有中空内部，以允许气流通过上壁上的相应开口。

优选地，通风单元被构造为防止雨水(从上方)进入。在附图的实施例中，抽气设备20、21包括面朝下的圆形冠。

优选地，空气入口23、24是具有重力翼片的空气入口，面朝下以便防止雨水进入。

根据本公开的变电站允许其总尺寸的显著减小。

箱(即，变电站，除了位于外侧上的进气口和抽风机之外)在箱的上壁上的总体尺寸优选在12平方米和15平方米之间。

优选地，覆盖区面积L×W包括在5平方米与7平方米之间。

在一个示例中，箱11的尺寸为L＝3070mm，W＝2050mm和H＝2296mm，其中变电站的总体积为约14.4立方米。

例如，MV隔室和LV隔室具有1000mm的相应长度，并且变压器隔室具有1070mm的长度。这些尺寸可以适合于2000kVA的变压器功率，例如，适合于20kV分配网络。

在另一示例中，对于630kVA的变压器功率，箱11的尺寸为L＝2870mm，W＝1850mm且H＝2296mm，其中总体积为约12立方米。

本领域技术人员将认识到，可以将以上描述的实施例的不同特征进行组合以获得另外的实施例，所有这些实施例都落入如由随后的权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种变电站(10)，包括：

-容纳箱(11)，所述容纳箱(11)沿着纵向方向(X)延伸并且包括第一箱形隔室(31)、第二箱形隔室(32)和第三箱形隔室(33)，其中，当所述变电站(10)处于使用位置中时，所述第一箱形隔室、所述第二箱形隔室和所述第三箱形隔室限定相应的隔室并且在所述纵向方向(X)上彼此相邻地布置，所述第二箱形隔室(32)布置在所述第一箱形隔室和所述第三箱形隔室(31、33)之间；

-中压开关装置(51)，所述中压开关装置(51)布置在所述第一箱形隔室(31)内；

-电力变压器(40)，所述电力变压器(40)被配置为将中压电力转换为低压电力并且布置在所述第二箱形隔室(32)内；以及

-低压开关装置(55)，所述低压开关装置(55)被布置在所述第三箱形隔室(33)中，其中

所述容纳箱(11)包括：箱底壁(11e)，所述箱底壁(11e)在所述使用位置中位于支撑表面(25)上；与所述箱底壁(11e)相对的箱上壁(11c)；彼此相对的第一箱侧壁和第二箱侧壁(11b、11d)；箱前壁(11a)；以及与所述箱前壁相对的箱后壁(11f)；以及

所述第一侧壁(11b)和所述第二箱侧壁(11d)对应地侧向地界定所述第一箱形隔室(31)和所述第三箱形隔室(33)。

2.根据权利要求1所述的变电站，其中，所述第一箱形隔室和所述第三箱形隔室(31、33)通过相对于所述箱底壁(11e)竖直延伸的相应的第一分隔壁和第二分隔壁(28、29)与所述第二箱形隔室(32)分隔开，以便分隔开相应的所述箱形隔室的所述隔室。

3.根据权利要求1或2所述的变电站，其中，所述箱前壁(11a)包括在所述第二箱形隔室(32)处的第一可移除壁部段(18)，以及所述第一侧壁(11b)或所述前壁(11a)包括用于进入所述第一箱形隔室(31)的第二可移除壁部段(15)，所述变电站(10)进一步包括第三可移除壁部段(19)，所述第三可移除壁部段(19)布置在所述第二侧壁(11d)上或者所述第三箱形隔室(33)处的所述前壁上，第一可移除壁部段、第二可移除壁部段和第三可移除壁部段(15、18、19)在处于相应的关闭位置中时是不透水的。

4.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，所述变电站进一步包括电子控制面板(91)，所述电子控制面板(91)定位在所述变电站内的所述第一箱形隔室、所述第二箱形隔室和所述第三箱形隔室之间的一个箱形隔室的隔室处，其中，在所述变电站的使用位置中，所述上壁(11c)能够从外部进入并且包括检查开口(22)，以及所述电子控制面板(91)布置在所述检查开口(22)处和所述检查开口(22)附近，以便能够通过所述检查开口(22)从外部进入。

5.根据权利要求4所述的变电站，其中，所述电子控制面板(91)可操作地连接至变电站数据的监督和控制系统，所述变电站数据包括与所述中压开关装置(51)、所述低压开关装置(55)和所述电力变压器(40)的操作和功能有关的数据，所述控制面板(91)包括被配置为显示变电站数据和/或输入能够由所述监督和控制系统执行的指令的人机界面。

6.根据权利要求4或5所述的变电站，其中，所述检验开口(22)设置有能够移除的或者能够被打开的保护盖(17)，所述保护盖(17)在处于所述检验开口的关闭位置中时是不透水的。

7.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，还包括强制空气冷却系统(20、21、23、24)，所述强制空气冷却系统(20、21、23、24)包括第一进气口(24)和第一抽气设备(21)，所述第一进气口和所述第一抽气设备在所述上部箱壁(11c)上布置在所述变电站(10)的外部并与所述容纳箱(11)的内部连通。

8.根据权利要求7所述的变电站，其中，所述第一进气口(24)和所述第一抽气设备(21)布置在所述第二箱形隔室(32)处的所述上壁(11c)中形成的相应开口处。

9.根据权利要求7或8所述的变电站，其中，所述冷却系统包括在所述上部箱壁(11c)上布置在所述变电站外部、在所述上壁(11c)中的相应开口处的第二进气口(23)和第二抽气设备(20)，其中，所述第二进气口(23)被布置在所述第一箱形隔室或第三箱形隔室(31、33)处，如果所述第二进气口被布置在所述第一箱形隔室(31)处，则所述第二抽气设备(20)被布置在所述第三箱形隔室(33)处，或者如果所述第二进气口被布置在所述第三箱形隔室(33)处，则所述第二抽气设备(20)被布置在所述第一箱形隔室(31)处。

10.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，其中，所述低压开关装置(55)包括多个低压输入输出开关(55M)，以及所述电力变压器(40)借助于被配置为传输低压能量的母线结构(54)电连接至多个输入输出开关，以及其中，所述母线结构(54)包括连接至多个输入-输出开关(55M)的相应输入的多个输入母线(71、73)和连接至所述多个输入-输出开关(55M)的相应输出的相应的多个输出母线(74)。

11.根据权利要求10所述的变电站，其中，所述第二箱侧壁(11d)设置有多个通孔(56)，所述通孔(56)被设计用于插入低压能量电缆(57)，所述低压能量电缆(57)用于连接至所述多个输出母线(74)的母线。

12.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，当从属于权利要求2时，其中，在所述第一分隔壁与所述第二分隔壁(28，29)之间的每一个均包括一个或更多个开口(28A、28B)。

13.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，其中，所述中压开关装置(51)布置在所述第一箱形隔室(31)处的所述底箱壁(11e)上，以及所述底箱壁(11e)包括相应的两个或更多个通孔，所述两个或更多个通孔被配置成用于相应的中压能量电缆(61、62)从所述变电站外部以及相对于所述底箱壁从下方通过，以用于与所述中压开关装置(51)的连接。

14.根据前述权利要求中一项或多项所述的变电站，其中，至少一个变电站中压电缆(63)在面向所述第一箱形隔室(31)的变压器侧处将所述中压开关装置(51)连接到所述电力变压器(40)，以及其中，所述至少一个变电站中压电缆(63)具有第一电缆端部和第二电缆端部，所述第一电缆端部连接到所述中压开关装置(51)，以及所述第二电缆端部连接到所述电力变压器(40)。

15.根据权利要求14所述的变电站，其中：

-所述至少一个变电站中压电缆(63)穿过在所述第一箱形隔室(31)处的所述箱底壁(11e)中形成的相应的至少一个通孔，以用于将所述第一电缆端部与所述中压开关装置(51)连接，以及

-所述至少一个变电站中压电缆(63)从所述箱底壁(11e)下方引出，并且具有一路径，所述路径在所述变电站(10)外部延伸以从下方通过布置在所述第二箱形隔室(32)处的所述箱底壁(11e)中的开口再次进入所述变电站，以进入所述变电站并且将所述变电站电缆的所述第二端部连接到所述电力变压器(40)。