箱式變壓器的應用與探討

溫澤強

【摘要】在舊城電網(wǎng)改造中，歐式箱變和美式箱變得到了比較廣泛的應用，其應用范圍由其箱變結構決定。本文就美式箱變和歐式箱變的結構及特點進行分析，并根據(jù)箱變的結構特點分析各自的應用范圍，最后對美式箱變和歐式箱變應用中的要點進行分析。

【關鍵詞】美式箱式變壓器；歐式箱式變壓器；應用

0.引言

在我國舊城電網(wǎng)改造中，高壓將直接進入負荷中心，形成高壓受電-變壓器降壓-低壓配電的供電格局[1]。在舊城區(qū)的改造過程中考慮到用地難，并對供電的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，供配電方式的自動化水平以及供配電設備應向更加智能、更加方便的方向發(fā)展，而箱式變壓器具有施工簡單、占用空間少、密封安全，具有滿足電網(wǎng)改造的要求，因而箱式變電站在舊城電網(wǎng)改造中得到了廣泛的應用。

1.美式箱變

1.1美式箱式變壓器的結構及接線方式

美式箱式變壓器主兩大部分組成，一是注油式箱體及散熱器，二是高壓和低壓配電間隔，美式箱式變壓器結構見圖1。美式箱變將變壓器的鐵芯、繞組、高壓負荷開關、保護熔斷器等裝置都設置在油箱內，變壓器的鐵芯的材質較多，主要有非晶態(tài)合金和冷軋硅鋼片兩種。油箱采用全密封式設計，部分生產(chǎn)廠家將油箱焊接如變壓器內，避免維護和檢修，提高使用壽命；部分生產(chǎn)廠家采用隱秘式螺栓或耐油橡膠圈密封設計，提高油箱承受壓力的能力。高壓和低壓配電間隔部分包括負荷開關控制、高壓出現(xiàn)端子和低壓出線端子三部分，插入式熔斷器、壓力表、油位計、、無載調壓分接開關、注油孔以及放油閥為主要儀表及零部件[1]，部分高壓和低壓配電間隔還加裝三相電量監(jiān)視器，以增強防竊電能力。

美式箱式變壓器的電氣接線方式有兩種，一是環(huán)網(wǎng)型變壓箱，二是配電網(wǎng)終端變壓箱，電氣接線方式分別見圖2、圖3。油浸式負荷開關采用三相聯(lián)動開關設計方式，操作機構為彈簧操作機構，包括兩工位和四工位兩種負荷開關。

注：T表示變壓器，QL1表示兩工位負荷開關，QL2表示四工位負荷開關，F(xiàn)U1 表示后備保護熔斷器，F(xiàn)U2表示插入式熔斷器，F(xiàn)V表示氧化鋅避雷器，X表示電纜終端盒。

1.2美式箱式變壓器的特點分析

（1）優(yōu)點。由于美式箱式變壓器將負荷開關、分解開關、變壓器等裝置設置在郵箱內，箱體也采用全封閉式結構設計，因而美式箱式變壓器的體積小。美式箱式變壓器的油箱不僅具備一般油箱的功能，而且油箱還屬于外殼的組成部分，因而其散熱性能好。最后，終端美式箱式變壓器使用美式肘形插頭作為電纜接頭，方便操作人員執(zhí)行帶電拔插操作，有明顯斷開點，便于維護人員檢修。

（2）缺點。一是污染問題多，負荷開關污染問題大。負荷開關采用油開關滅弧原理設計，開端電流時產(chǎn)生的游離碳殘留于箱體，游離碳容易附著于下部線圈和鐵芯，進而影響變壓器散熱及絕緣性能。二是負荷開關設計影響散熱性能。當高壓側為環(huán)網(wǎng)結構，負荷開關位于郵箱內設計方式導致油箱已被變壓器加熱，而流經(jīng)負荷開關中的"穿越功率"大于變壓器本身功率，在變壓器熱量的共同作用下造成溫度過高[2]。三是智能操作性低，難以遠程遙控。許多10kV配電網(wǎng)絡具有故障定位及自動切除功能，以提高供電效率。但是，美式箱式變壓器的"四工位"負荷開關設計造成手動操作難度較高，遙控操作的可靠性更加低。四是中壓開關危險性高。我國已全面實施中壓開關無油化策略，并且90%以上的中壓開關實現(xiàn)無油化。而美式箱式變壓器采用多油式設計，不利于油溫散熱。隨著負載的變化，變壓器的保護特性會不斷降低。不僅如此，熔斷器動作可產(chǎn)生無限流功能，可造成油箱炸開。

2.歐式箱式變壓器

2.1歐式箱變結構及組成

歐式箱變采用隔離式設計，將變壓器、低壓配電設備及低壓配電設備相互隔開，并排呈"目"或"品"狀排列。歐式箱變包括終端式箱變、環(huán)網(wǎng)供電歐式箱變兩種，終端式箱變采用負荷開關組合熔斷器設計，環(huán)網(wǎng)供電歐式箱變采用兩個環(huán)網(wǎng)進出線間隔和一個變壓器回路間隔設計，變壓器榮采用負荷開關-熔斷器組合電器，如油浸變壓、干式變壓器、耐燃液變壓器。

2.2歐式箱變的特點

（1）優(yōu)點。技術先進可靠，歐式箱變制作工藝先進，材質優(yōu)良，抗腐蝕性能加，使用壽命長。設備保溫、除濕性能優(yōu)良，運行狀況受外界環(huán)境影響小，穩(wěn)定性高。歐式箱變采用獨立運行設計，繼電保護齊全，變壓器室、高低壓柜、電容補償獨立齊全，具有電房的功能。組合方式靈活，歐式箱變結構緊湊，各組成部分之間相互獨立，組合方式靈活多變。如35kV設備室外安裝于10kV設備及相關系統(tǒng)室內安裝組合、35kV和10kV設備組成的全歐式變電所。而在舊城網(wǎng)改中，可保持35kV設備不變，安裝10kV開關箱即可完成改造[3]。還可考慮配網(wǎng)自動化運行，加設自動化設計功能，可實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調"四遙"操作。

（2）缺點。歐式箱變缺點是體積偏大，柜體太高，影響人們的視線[3]。散熱性能不佳，需額外裝設風扇提升散熱效果，增加能源消耗，造成能源浪費。

3.美式箱變和歐式箱變的應用

3.1美式箱變和歐式箱變應用范圍比較

由于美式箱式變壓器和歐式像是變壓器的結構存在較大差異，因而兩者的可靠性差異顯著，其使用范圍及場合也存在一定的區(qū)別。根據(jù)美式箱式變壓器的結構特點以及性能優(yōu)缺點，美式箱式變壓器多用于對供電要求較低區(qū)域。如用電量較小的多層住宅及不重要建筑物。通過大量的應用實驗研究發(fā)現(xiàn)，將美式箱式變壓器與環(huán)網(wǎng)開關站結合使用可擴大美式箱式變電站的應用范圍，使其可應用于多層住宅供電需求。其原因在于采用環(huán)網(wǎng)站設計時刻減少架空線上支接的負荷點，增強網(wǎng)絡結構。另外，即使箱變發(fā)生故障，產(chǎn)生的影響也較小，因而可適用于小高層和高層供電。而對于住宅小區(qū)密集、城市公共場所、繁華的鬧市區(qū)域以及施工工地、工廠等區(qū)域，則多采用歐式箱式變壓器。

3.2美式箱變的應用要點

將美式箱式變壓器用于舊城電網(wǎng)改造時，應注意以下幾點。一是埋好接地網(wǎng)。變壓器周圍應事先埋設足夠的接地網(wǎng)，接地引線不得少于2條，將接地電阻控制在4Ω以內。二是做好投入運行使用前的檢查和試驗。試驗要點：測量直流電阻、高壓側絕緣電阻、低壓側絕緣電阻、工頻耐壓試驗，工頻耐壓試驗按出廠實驗標準值的85%為標準，1分鐘后觀察設備是需要注油，變壓器每次注油后不得立即開始進行試驗，而應在注油后10小時后進行[4]。檢查要點：檢查高壓插頭制作工藝是否符合標準、負荷開關轉動情況是否良好，各部位連接是否可靠、插入式熔斷器熔斷管安裝是否到位、箱體是夠牢固固定。三是做好熔管使用及更換。由于式限流熔斷器浸泡于油內，更換前需通過斷開負荷開關、拔出高壓電纜插頭等操作是變壓器處于斷電狀態(tài)，再打開油箱頂蓋更換熔斷器。拔出插入式過載保護熔斷器：首先斷開負荷開關使箱內壓力降低后再使用操作桿操作；當熔斷器被熔斷，首先要根據(jù)故障表現(xiàn)分析故障原因，再更換規(guī)定型號的熔管。如果處于帶電狀態(tài)更換熔管，必須用操作桿操作。

3.3歐式箱變的應用要點

一是按照箱變的規(guī)格和圖紙要求做好箱變的基礎；二是埋好接地網(wǎng)，在做基礎的時候同時埋設足夠的接地網(wǎng)，接地引線不得少于2條，將接地電阻控制在4Ω以內；三是使用專業(yè)是設備進行安裝，使用專用工具從底部起吊，安裝用螺栓固定，并與接地鋼板焊接固定；四是做好各項檢測與試驗工作，如檢查變壓器內部是否清潔、裝置是否正常靈活和準確可靠、線路及電氣連接是否符合要求，在投入使用前還需對高低配電設備及計量裝置進行必要的實驗，通過試驗后才能投入使用；五是檢查高壓開關設備，對高壓開關設備進行2000以上五負荷開合閘操作實驗，或進行20次以上帶負荷開關閘實驗，檢查觸頭及滅弧裝置損耗是否嚴重，及時發(fā)現(xiàn)異常并更換故障部位[5]；六是科學設計變壓器外殼，變壓器外殼要根據(jù)應用地區(qū)的實際情況，使用先進的技術設計通風性能好、防塵防潮能力佳、外觀優(yōu)美、方便維護的外殼，所使用的金屬材質部件必須經(jīng)過防蝕處理，提高使用壽命[6]。

4.結語

通過對美式箱變和歐式箱變的技術特性分析可以發(fā)現(xiàn)，兩者各具優(yōu)缺點。因此，將兩種箱式變壓器應用于舊城網(wǎng)改中，還需要對兩種箱式變壓器的制造質量及外觀等方面進行改進，如改變壓器進出線、高壓進線、高壓連接線、低壓側設備等，提高設備質量，縮短施工時間，降低施工風險，減少變壓器對周邊居民的影響，因考慮到更高的供電可靠性和維護檢查方便，在舊城區(qū)改造中，條件允許的，應采用歐式變壓器，為居民和企業(yè)提供更加穩(wěn)定的供電網(wǎng)絡。

參考文獻：

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[4]杜克. 箱式變壓器在配電系統(tǒng)中的應用[J]. 科技與企業(yè)，2013，15（19）：337-338.

[5]牛麗芳，王曉虹. 歐式箱變與美式箱變的結構及特性分析[J]. 河南科技，2011，03（10）：55-556.

[6]黃勇軍. 淺析美式箱變使用過程中的問題及解決辦法[J]. 中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012，04（07）：303-304.