CN2052160U - 集成变配电站 - Google Patents

Abstract

集成变配电站，属于一种城市电力网向用户供 电用的末端变配电站，由特制的变压器，全密封并 具有热的单向通导的壳体，温控系统和远动装置组 成，它集中了各方面的科技成果解决了该类型变电 站的温升和密封问题，取消了排风装置，可适应高 温、高寒、高湿、可防止污秽、盐雾、腐蚀性气体及昆 虫入侵、可遥控、遥讯、遥测，因此安全可靠，适应性 强，节能，社会效益和经济效益显著。

Description

本实用新型属于一种城市电力网向用户供电用的末端变配电站。

几十年来国内一直沿用老式的土建式变电站，投资大，建设周期长，占地面积大，不适应今天经济建设的发展。近几年来国内外有的采用成套变电站或谓组合变电站、箱式变电站等（见《建筑电气安装工程图集》1.46页，水利电力出版社；《工厂常用电气设备手册》118页，水利电力出版社；以及北京北方开关厂、泰兴开关厂的产品样本与说明书等，这些产品虽比土建式变电站有其进步的一面，但普遍存在以下问题：不能适应高温、高寒、高湿，不能防污秽、防盐雾、防腐蚀和带有导电性气体，其使用范围不仅受到气候的限制，还受到海拔的限制，因此其推广应用受到了局限，对安全供电也存在着隐患。其根本问题在于它们没有解决“温升”与“密封”问题，或者说没有真正解决“温升”与“密封”的矛盾。

如1987年12月江苏省泰兴开关厂在XWB－10型箱式变电站产品鉴定会的试制总结中所述：“通风和防潮问题，这是一对矛盾，要保证良好的通风，必然要加大进、出风口，要开孔，要敞开。而要防潮必然尽量密封，因此这两个问题目前都还没有解决好，只好根据用户的要求，适当偏重于那一方。”所述的“通风”就是为了防止温升。实际上，温升问题并未解决（如表1）反而使变电站增加能源损耗，使变电站成了个滤尘器，这是这类变电站普遍存在的根本问题。再从该型箱式变电站的运行记录来看，即使使用了通风（启动了排风扇），仅在34％的负荷下，该变电站内的温度已高达45℃。这是站内绝缘设备、电容器、继电器、仪表等所不许可的，必然给安全用电带来隐患。不符合水利电力部颁发的《电力变压器运行规程》1，2，7条，2.1.1条和2.1.2条规定。因此，目前该类型变电站存在的问题是严峻的。

本实用新型的目的就是要解决这个严峻的问题，其构思是取消这种既不解决温升问题反而增加了污染问题的排风扇，而是：

转移热源＋密封＝集成变配电站

为实现本构思方案，在设计中集中了各方面的科技成果，故定名为“集成变配电站”。

造成危及安全的温升，主要来自变压器本身损耗所转化的热，其次是太阳的幅射，尤其是夏季高温季节或热带的太阳的幅射所造成的温升。据此，本实用新型采取了区别对待的办法，其技术解决方案，结合附图1－6叙述如下：

图1：A－A剖面图

图2：俯视图

图2a：K－K剖面和F面图

图3：侧面图

图3a：E面图

图4：温控系统图

图5：水冷系统图

图6：集控盘图

图中的编号标注表示如下：

1－变压器本体    2－散热器

3－管道    4－后部壳体

5－储油柜    6－顶部内层壳体

7－侧面内层壳体    8－前门内层壳体

9－顶部瓦板    10－钢丝

11－瓦楞板    12－变压器温控装置

13－室内温控装置    14－自来水阀门

15－电磁阀门    16－闪光继电器

17－闪光灯    18－穿孔水管

19－水管    20－顶部盖板

21－配电设备构架    22－喷水细孔

23－进出线部位    24－集控盘

25－空气自动开关    26－信号灯

27－仪表    28－端子排

29－控制电缆    30－导水钢丝

31－模拟电路    32－揿钮

33－塑料玻璃盖    34－矽胶袋

35－集控盘外壳    36－顶部壳体的下沿

37－瓦楞板加强筋    38－配电盘

首先，采用了特制的变压器，使变压器本体1置于室内，散热器2置于室外，如图1所示，变压器本体与散热器通过管道3和变配电站和后部壳体4联通，将储油柜5向右平移，移到不与壳体相碰的位置。变压器本体的金属壳应加厚，管道的直径应在100m／m以上，使它们足以支持散热器。散热器的表面应比标准型的变压器散热器的表面积大，管道的数量应愈多愈好，但至少4只（上下各两只），以使变压器内绝缘油自循环畅通，其它部分皆与标准型变压器完全相同。这样，变压器所产生的热量百分之七、八十被散到室外，基本上克服了由于变压器所造成的温升。

还有百分之二、三十的热量仍然留在站内，要由变配电站的壳体传导出来，否则也可能引起温升，这就要求壳体的导热性能良好。而为了防止太阳辐射产生的热量传导到变电站内部，又要求壳体是绝热的。这是矛盾的，为解决这个矛盾，本实用新型采用具有热的单向通导的壳体。使热只能由内部传到外部，而不能由外部传到内部，或极少地传到内部。为此，如图2、图3所示，壳体分为两层，内层为普通的金属壳体4、6、7、8并以焊接进行密封。外层的顶部与侧面不同。顶部外层是悬空的金属（也可是非金属的）瓦板9，用钢丝10支撑着，使瓦板既通风又遮阳，瓦板上表面涂以反光的物质或制成反光的表面，这样太阳辐射热的60％以上被反射了。其余的热能虽会向内传导，但因瓦板的下部绝大部分是空气，而空气的热阻约铁的热阻的3000倍，所以热很难传导到内层壳体6上。虽然仍有很少的辐射热向内传导，但由于内层壳体的外表面也涂以反光物质，所以太阳辐射热是难以传导到内部的。而变电站内部的热空气主要地浮于上部，将热传导到顶部内层壳体。由于内层壳体的外表面与流动的空气直接接触，很容易把热吹走，于是内部的热被传导出去。这就形成了热的单向通导。

由于太阳也会照射到壳体的侧面，为消除侧面因太阳辐射引起的温升，在侧面的东、南、西三侧（北面无阳光）也做成双层结构。其外层是纵向的瓦楞板11（如图2、图3所示）。瓦楞板的外表面也涂以反光物质或做成反光的表面；瓦楞板被点焊在内层壳体7、8的表面上，这样外层（即瓦楞板）基本上也是悬空的。这时内部的热传至内层壳体的外表面时，加热  了内外层壳体之间的空气。瓦楞板外层的太阳辐射虽大部分被反射，但小部分的热仍使瓦楞板温度上升；而瓦楞板上的热又以热辐射的形式向内传导，都加热了内外层壳体之间的空气。被加热的空气自然地向上流动，形成了抽风的作用。把热量带走。这样，也起着热的单向通导作用。

在高温季节，或在热带地区，室外温度可能已接近40℃，这时要把站内的热传导出来是困难的（设这时变压器满负荷运行），势必也会引起温升、超过40℃这是变电站内的电气元件包括变压器本身所不允许的。为此，本实用新型采用了温控系统（如图4）所控制的水冷系统（如图5）来降温。即用温控系统控制电磁阀门15，以水来冷却壳体的顶部。该温控系统即利用变压器的温度表作为温控装置12，利用该温度表上所具有的两对接点作温度继点器。分别调定在70℃和80℃，当变压器上层油温达70℃时，启动电磁阀门15，水经水管19、穿孔水管18喷向内层壳体6，再经导水钢丝30淋到散热器2上。如自来水阀门开度适当，变压器油温自会下降。如下降幅度太小或因负荷较重而温度继续上升至80℃时，则第二对接点闭合，接通报警系统（见图4），闪光灯17发出闪光信号，警告不要超负荷运行，或再调大自来水阀门。这样就可保证按《规程》安全运行，即上层油温不致超过85℃。

另一个室内温控装置13与其测温头同装在配电设备的构架21上，测量站内的温度。当站内室温达35℃时，它也能启动电磁阀门15来降温。当站内的室温高达38℃时也会发出闪光信号，这时只要调大自来水阀门，也可保证站内温度不致上升至40℃。

电磁阀15的进出口为塑料水管19。穿孔水管18虽为同样的塑料水管，但在顶部盖板20下这一段塑料管被戳成一排细孔。水从顶部盖板下喷出，喷出的水均匀下流，但因内层壳体在安装时微小倾斜，常使下流的水逐渐集中，使水的覆盖面减小而降低冷却效果，所以用导水钢丝30使水的覆盖面相对增大。

夏季自来水温度约15℃，这时与壳体6的温度有20℃之差，在水下流过程中，不仅有热交换作用，水本身也会蒸发，被加温后的水蒸发量更大。水蒸发时又会吸收大量的蒸发热（潜热），这更有利降低壳体顶部的温度。顶部温度虽不能降至15℃，但只要能降低5℃，也就够了，这可以由自来水阀门的调节来确定，顶部降温后，就会产生站内空气的对流，促使整个站内温度下降。

水流沿顶部壳体的下沿36淋到散热器上（见图1、图5），散热器的温度最高时可达70－80℃。水被加热蒸发，更提高了散热器的效率，降低了变压器油温，这样也有利于降低室温。

如遇降雨，因瓦板内低外高，水流向内层壳体，即可利用雨水冷却。

温升问题解决后，就可以取消排风扇，这既可节能，又可对变配电站进行全密封，这是本变配电站的一大特点。密封后内外空气隔绝，自然可防污秽、防盐雾、防腐蚀及导电性气体，更可防止小动物、昆虫的入侵。为了良好的密封，内层壳体4、6、7、8要焊接严密，门的接合部位要用海棉橡皮垫，所有进出线经过壳体底部的部位23要用环氧树脂或胶封口，密封后尚须密封试验。

为考虑在污染严重的地方开门时仍有昆虫或有害气体侵入，为此本变配电站增加了远动装置。即把要监视、要操作的部分引至附近的传达室或工作室的集控盘24上。该远动装置是有线的，有遥控、遥讯、遥测的功能，它是由电动操作的空气自动开关25、信号灯26、仪表27、端子排28、闪光继电器16、控制电缆29、闪光灯17和专用的集控盘24组成，集控盘上有模拟电路31（如图6）外壳可为铁板或塑料制成的小箱体，约0.3m²面积、箱盖为塑料玻璃盖33，箱体可嵌入或挂在室内的墙上。可以加锁。因此，安全、美观、操作简便。

在高寒地区，虽不存在温度高及雾的入侵问题，但在变压器停止运行时，可能因温度下降使这种密封体内的温度上升而结露、结霜。其实站内容积仅8m³，这密封体空气中含的水份有限，这种结霜是有限的，而且结霜的部位离变压器的高压套管与高压电缆头很远，不会影响绝缘。但为了避免或减少这种结霜、结露的现象发生，可在站内四壁的边角处放一些调节站内湿度的矽胶袋34。

如在全国使用这种投资省、建设周期短、占地面积小的变配电站，每年可节约十几亿元的国家建设资金，并可促进城市电网的改造，加速四化建设。

本实用新型的基本特点是安全可靠，适应性强、节能、社会效益与经济效益优越，如下面的对比表（表2）：

表2：315KVA常规土建变电站与集成变配电站经济技术对比表

变电站类型	建设费用（万元）	占地面积（平方米）	占地费（万元）	总投资（万元）	工期
						常规土建变电站	14	40	0.8～4	14.8～18	半年
集成变电站	6.2	4.3	0.085	6.3	20天

表1：560KVA箱式变电站运行温度记录

时间1988年	环境温度℃	站内室温℃	变压器上层油温℃	负荷KW	备注
						23/7月	39	45	60	190	有排风
10／8月	34	38	48	190	有排风
						20／8月	34	38	48	190	有排风
27／8月	31	36	45	100	无排风
						30／8月	26	33	43	130	无排风
7／9月	34	39	49	180	有排风

Claims (3)

1、集成变配电站，它由变压器、开关设备、壳体、温控系统和远动装置组成，其特征在于：

a、采用了特制的变压器，其变压器本体1置于室内，其散热器2置于室外；

b、采用了全密封并具有热的单向通导的壳体，壳体为双层结构，其内层4、6、7、8全部密封，其外层既与内层靠近而又相对地悬空；壳体表面涂以反光物质或制成具有反光的表面；

c、采用了温控系统所控制的水冷系统，它包括自来水阀门14，电磁阀门15，温控装置即变压器温度表12、13，水管19，穿孔水管18，导水钢丝30及散热器2，当变压器上层油温升至调定的温度及站内室温升至调定的温度时，启动电磁阀门进行水冷降温接通报警系统；

d、采用的远动装置，它包括带电动操作的空气自动开关25、信号灯26、仪表27、闪光继电器16、端子排28、控制电缆29、闪光灯17和专用的集控盘24，将要监视、要操作的部分引至附近的传达室或工作室的集控盘上进行监视、操作。

2、根据权利要求1所述的变配电站，其特征在于其内层的壳体4、6、7、8的铁板用焊接密封，门的接合部的部位23均用胶密封。

3、根据权利要求1所述的变配电站，其特征在于站内四壁放置了调节站内湿度的矽胶袋34。

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