新型箱式變電站應(yīng)用與分析
[摘要] 綜合我國電力行業(yè)箱式變電站的最新發(fā)展動態(tài)，對歐式箱變與美式箱式變電站不同點進(jìn)行比較，著重介紹美式箱變的特點，使用情況及缺陷。并根據(jù)廣西正進(jìn)行城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造的需要，對廣西最新的國產(chǎn)美式箱變的應(yīng)用作了簡介。
1 美式箱變與歐式箱變的區(qū)別
箱式變電站（簡稱箱變）一般由高壓室、變壓器室和低壓室組成。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同及采用元器件的不同，分為歐式箱變和美式箱變兩種典型風(fēng)格。我國自70年代后期，從法國、德國等國引進(jìn)及仿制的箱式變電站，從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開關(guān)柜，變壓器組成方式，這種箱變稱為歐式箱變，形象比喻為給高、低壓開關(guān)柜、變壓器蓋了房子。從90年代起，我國引進(jìn)美國箱式變電站，在結(jié)構(gòu)上將負(fù)荷開關(guān)，環(huán)網(wǎng)開關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)簡化放入變壓器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中，這種箱變稱為美式箱變，形象比喻為變壓器旁邊掛個箱子。從體積上看，歐式箱變由于內(nèi)部安裝常規(guī)開關(guān)柜及變壓器，產(chǎn)品體積較大。美式箱變由于采用一體化安裝體積較小。從保護(hù)方面，歐式箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)。發(fā)生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負(fù)荷開關(guān)三相同時分閘，避免缺相運(yùn)行，要求負(fù)荷開關(guān)具有切斷轉(zhuǎn)移電流能力。低壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)，美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護(hù)，而負(fù)荷開關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負(fù)荷電流的功能，容量較小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷，低壓側(cè)的電壓就降低，塑殼自動空氣開關(guān)欠電壓保護(hù)或過電流保護(hù)就會動作，低壓運(yùn)行不會發(fā)生。從產(chǎn)品成本看，歐式箱變成本高。從產(chǎn)品降價空間看，美式箱變還存在較大降價空間，一方面美式箱變?nèi)辔逯F心可改為三相三柱鐵心，另一方面，美式箱變的高壓部分可以改型后從變壓器油箱內(nèi)挪到油箱外，占用高壓室空間。
2 箱變產(chǎn)品應(yīng)滿足的要求
箱變產(chǎn)品是一種比較簡易的變配電裝置，其變壓器部分的選擇，均可按一般通則處理，容量一般不超過1250kVA。
箱變適用于:①城市公用配電系統(tǒng)，在住宅小區(qū)，繁華街道負(fù)荷增加時，需要增加變壓器容量。②施工工地的臨時供電:已有建筑物情況下，需要改造或增加用電設(shè)備，野外作業(yè)和室外作業(yè)場所的供電，如油田、采礦、港口碼頭、車站等。
箱變滿足的一般要求如下：
（1）簡單照明，公用配電情況下，箱變高壓接線方案中不必設(shè)高壓計量，僅設(shè)低壓計量或無計量，無需補(bǔ)償。饋出回路4～6回，采用塑料斷路器控制和保護(hù)；
（2）動力照明公用配電情況下，箱變配出回路有所增加，達(dá)8～12回，此外，應(yīng)有無功補(bǔ)償功能；
（3）自維用電及特殊情況。
許多城市供電部門，對自維箱變（250kVA或315kVA以上），規(guī)定必需采用高壓計量，還有的場合，配出回路較多包括設(shè)置備用回路。這些情況下，設(shè)計者結(jié)合用電實際參考生產(chǎn)廠家選樣本，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
3 進(jìn)口“美式箱變”存在問題
由于美國單位用電量較大，且不采用高壓計量方式，故進(jìn)口產(chǎn)品一般不具高壓計量，低壓間隔內(nèi)也不設(shè)各種儀表和配電斷路器；
（2）進(jìn)口產(chǎn)品往往由代理商來經(jīng)營運(yùn)作，而代理商一般不具備生產(chǎn)、改裝能力。為了滿足用戶極簡單的用量要求。不得不到開關(guān)廠外協(xié)生產(chǎn)低壓配電裝置。由于可利用空間小，僅能配出4個回路的低壓計量。不能在產(chǎn)品本體實現(xiàn)高壓計量、低壓補(bǔ)償以及多回路配出；
（3）美國變壓器容量等級與我國不同，我國從250～800kVA有6個容量等級可選（250，315，400，500，630，800）。而美國產(chǎn)品從250～800kVA僅有3個容量等級（300，500，750）。這為設(shè)計選擇容量帶來困難。例如630kVA容量可滿足情況下，就得設(shè)計750kVA容量，不僅增加了設(shè)備投資還使用戶增容費增加了近20%；
（4）美國箱變廠家均未在國內(nèi)設(shè)立維修中心，一旦設(shè)備出現(xiàn)事故，很難在短時間內(nèi)處理解決。
3 國產(chǎn)化“美式箱變”的特點
正是由于“美式箱變”具有諸多優(yōu)點，但進(jìn)口產(chǎn)品又存在諸多問題，南寧市開關(guān)設(shè)備廠與廣東增城特種電力設(shè)備有限公司聯(lián)合推出國產(chǎn)ZGS（Ｂ）9“美式箱變”，目前已正式投入生產(chǎn)、運(yùn)行。
ZGS（Ｂ）9俗稱“美式箱變”具有國內(nèi)傳統(tǒng)箱式變電站（俗稱歐式箱變）的結(jié)構(gòu)特征和功能，而又不同于歐式箱變，它吸收了美式箱變的結(jié)構(gòu)特點，將高壓負(fù)荷開關(guān)，插入式熔斷器，后備限流式熔斷器，變壓器本身，無勵磁分接開關(guān)等高壓元器件組合在密封的油箱時，由變壓器油或高燃點絕緣液作為絕緣介質(zhì)，因此結(jié)構(gòu)尺寸可以大為縮小，同時提高了產(chǎn)品絕緣強(qiáng)度，使得組合式變壓器具有體積小，價格低，重量輕，噪聲低，運(yùn)行安全可靠，損耗低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)、商業(yè)中心、車站、機(jī)場、廠礦、碼頭、公園等重要場所。
5 國產(chǎn)化“美式箱變”設(shè)計實例
為桂林供電局生產(chǎn)制造的組合變?yōu)榻K端型，電纜進(jìn)出線，變壓器容量500kVA。10ｋＶ配故障顯示器，組合變的接線圖見圖1。國產(chǎn)“美式箱變”對配電系統(tǒng)的小型、節(jié)能、智能化具有重大意義，南寧市開關(guān)設(shè)備廠與廣東增城特種電力設(shè)備有限公司是國產(chǎn)“美式箱變”的生產(chǎn)廠，他們推出的ZGS（Ｂ）9將對我國城市電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生較大影響
1 美式箱變與歐式箱變的區(qū)別
箱式變電站（簡稱箱變）一般由高壓室、變壓器室和低壓室組成。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同及采用元器件的不同，分為歐式箱變和美式箱變兩種典型風(fēng)格。我國自70年代后期，從法國、德國等國引進(jìn)及仿制的箱式變電站，從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開關(guān)柜，變壓器組成方式，這種箱變稱為歐式箱變，形象比喻為給高、低壓開關(guān)柜、變壓器蓋了房子。從90年代起，我國引進(jìn)美國箱式變電站，在結(jié)構(gòu)上將負(fù)荷開關(guān)，環(huán)網(wǎng)開關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)簡化放入變壓器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中，這種箱變稱為美式箱變，形象比喻為變壓器旁邊掛個箱子。從體積上看，歐式箱變由于內(nèi)部安裝常規(guī)開關(guān)柜及變壓器，產(chǎn)品體積較大。美式箱變由于采用一體化安裝體積較小。從保護(hù)方面，歐式箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)。發(fā)生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負(fù)荷開關(guān)三相同時分閘，避免缺相運(yùn)行，要求負(fù)荷開關(guān)具有切斷轉(zhuǎn)移電流能力。低壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)，美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護(hù)，而負(fù)荷開關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負(fù)荷電流的功能，容量較小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷，低壓側(cè)的電壓就降低，塑殼自動空氣開關(guān)欠電壓保護(hù)或過電流保護(hù)就會動作，低壓運(yùn)行不會發(fā)生。從產(chǎn)品成本看，歐式箱變成本高。從產(chǎn)品降價空間看，美式箱變還存在較大降價空間，一方面美式箱變?nèi)辔逯F心可改為三相三柱鐵心，另一方面，美式箱變的高壓部分可以改型后從變壓器油箱內(nèi)挪到油箱外，占用高壓室空間。
2 箱變產(chǎn)品應(yīng)滿足的要求
箱變產(chǎn)品是一種比較簡易的變配電裝置，其變壓器部分的選擇，均可按一般通則處理，容量一般不超過1250kVA。
箱變適用于:①城市公用配電系統(tǒng)，在住宅小區(qū)，繁華街道負(fù)荷增加時，需要增加變壓器容量。②施工工地的臨時供電:已有建筑物情況下，需要改造或增加用電設(shè)備，野外作業(yè)和室外作業(yè)場所的供電，如油田、采礦、港口碼頭、車站等。
箱變滿足的一般要求如下：
（1）簡單照明，公用配電情況下，箱變高壓接線方案中不必設(shè)高壓計量，僅設(shè)低壓計量或無計量，無需補(bǔ)償。饋出回路4～6回，采用塑料斷路器控制和保護(hù)；
（2）動力照明公用配電情況下，箱變配出回路有所增加，達(dá)8～12回，此外，應(yīng)有無功補(bǔ)償功能；
（3）自維用電及特殊情況。
許多城市供電部門，對自維箱變（250kVA或315kVA以上），規(guī)定必需采用高壓計量，還有的場合，配出回路較多包括設(shè)置備用回路。這些情況下，設(shè)計者結(jié)合用電實際參考生產(chǎn)廠家選樣本，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
3 進(jìn)口“美式箱變”存在問題
由于美國單位用電量較大，且不采用高壓計量方式，故進(jìn)口產(chǎn)品一般不具高壓計量，低壓間隔內(nèi)也不設(shè)各種儀表和配電斷路器；
（2）進(jìn)口產(chǎn)品往往由代理商來經(jīng)營運(yùn)作，而代理商一般不具備生產(chǎn)、改裝能力。為了滿足用戶極簡單的用量要求。不得不到開關(guān)廠外協(xié)生產(chǎn)低壓配電裝置。由于可利用空間小，僅能配出4個回路的低壓計量。不能在產(chǎn)品本體實現(xiàn)高壓計量、低壓補(bǔ)償以及多回路配出；
（3）美國變壓器容量等級與我國不同，我國從250～800kVA有6個容量等級可選（250，315，400，500，630，800）。而美國產(chǎn)品從250～800kVA僅有3個容量等級（300，500，750）。這為設(shè)計選擇容量帶來困難。例如630kVA容量可滿足情況下，就得設(shè)計750kVA容量，不僅增加了設(shè)備投資還使用戶增容費增加了近20%；
（4）美國箱變廠家均未在國內(nèi)設(shè)立維修中心，一旦設(shè)備出現(xiàn)事故，很難在短時間內(nèi)處理解決。
3 國產(chǎn)化“美式箱變”的特點
正是由于“美式箱變”具有諸多優(yōu)點，但進(jìn)口產(chǎn)品又存在諸多問題，南寧市開關(guān)設(shè)備廠與廣東增城特種電力設(shè)備有限公司聯(lián)合推出國產(chǎn)ZGS（Ｂ）9“美式箱變”，目前已正式投入生產(chǎn)、運(yùn)行。
ZGS（Ｂ）9俗稱“美式箱變”具有國內(nèi)傳統(tǒng)箱式變電站（俗稱歐式箱變）的結(jié)構(gòu)特征和功能，而又不同于歐式箱變，它吸收了美式箱變的結(jié)構(gòu)特點，將高壓負(fù)荷開關(guān)，插入式熔斷器，后備限流式熔斷器，變壓器本身，無勵磁分接開關(guān)等高壓元器件組合在密封的油箱時，由變壓器油或高燃點絕緣液作為絕緣介質(zhì)，因此結(jié)構(gòu)尺寸可以大為縮小，同時提高了產(chǎn)品絕緣強(qiáng)度，使得組合式變壓器具有體積小，價格低，重量輕，噪聲低，運(yùn)行安全可靠，損耗低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)、商業(yè)中心、車站、機(jī)場、廠礦、碼頭、公園等重要場所。
5 國產(chǎn)化“美式箱變”設(shè)計實例
為桂林供電局生產(chǎn)制造的組合變?yōu)榻K端型，電纜進(jìn)出線，變壓器容量500kVA。10ｋＶ配故障顯示器，組合變的接線圖見圖1。國產(chǎn)“美式箱變”對配電系統(tǒng)的小型、節(jié)能、智能化具有重大意義，南寧市開關(guān)設(shè)備廠與廣東增城特種電力設(shè)備有限公司是國產(chǎn)“美式箱變”的生產(chǎn)廠，他們推出的ZGS（Ｂ）9將對我國城市電網(wǎng)建設(shè)產(chǎn)生較大影響
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