導(dǎo)讀
配電變壓器，簡稱“配變”。指配電系統(tǒng)中根據(jù)電磁感應(yīng)定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。配電變壓器通常是指運(yùn)行在配電網(wǎng)中電壓等級(jí)為10-35kV(大多數(shù)是10kV及以下)、容量為6300KVA及以下直接向終端用戶供電的電力變壓器。
1. 配電基本介紹
1.1定義
配電變壓器 ，簡稱“配變”，指配電系統(tǒng)中根據(jù)電磁感應(yīng)定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。有些地區(qū)將35千伏以下(大多數(shù)是10KV及以下)電壓等級(jí)的電力變壓器，稱為“配電變壓器”，簡稱“配變”。安裝“配變”的場所與地方，既是變電所。配電變壓器宜采用柱上安裝或露天落地安裝。
▲ 配電知識(shí)結(jié)構(gòu)
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1.2結(jié)構(gòu)
本次小編以油浸式配電變壓器進(jìn)行結(jié)構(gòu)介紹，油浸式配電變壓器按其結(jié)構(gòu)可分為本體、儲(chǔ)油柜、絕緣套管、分接開關(guān)、保護(hù)裝置等。如下圖
▲ 配電變壓器結(jié)構(gòu)分解
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1.2.1 本體
本體包含了鐵心、繞組及絕緣油三部分，繞組是變壓器的電路，鐵心是變壓器的磁路。二者構(gòu)成變壓器的核心即電磁部分。
1.2.1.1 鐵心
鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高、厚度為0.35或0.5mm、表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成，鐵心分為鐵心柱和鐵軛兩部分，鐵心柱套有繞組，鐵軛閉合磁路之用。鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種。
▲ 鐵心結(jié)構(gòu)
1.2.1.2 繞組
繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套裝在變壓器鐵心柱上，低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，低壓繞組和鐵芯之間、高壓繞組和低壓繞組之間，都用絕緣材料做成的套筒分開，以便于絕緣。
▲ 繞組結(jié)構(gòu)
1.2.1.3絕緣油
變壓器油的成份是很復(fù)雜的，主要是由環(huán)烷烴、烷烴和芳香烴構(gòu)成，在配電變壓器中變壓器油起兩個(gè)作用：一是在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。二是變壓器油受熱后產(chǎn)生對(duì)流，對(duì)變壓器鐵心和繞組起散熱作用。常用的變壓器油有10號(hào)、25號(hào)和45號(hào)三種規(guī)格，其標(biāo)號(hào)表示油在零下開始凝固時(shí)的溫度，例如“25號(hào)”油表示這種油在零下25℃時(shí)開始凝固。應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件選擇油的規(guī)格。
1.2.2 儲(chǔ)油柜
儲(chǔ)油柜裝在油箱的頂蓋上。儲(chǔ)油柜的體積是油箱體積的10%左右。在儲(chǔ)油柜和油箱之間有管子連通。當(dāng)變壓器的體積隨著油的溫度變化而膨脹或縮小時(shí)，儲(chǔ)油柜起著儲(chǔ)油和補(bǔ)油的作用，保證鐵芯和繞組浸在油內(nèi);同時(shí)由于裝了儲(chǔ)油柜，縮小了油和空氣的接觸面，減少了油的劣化速度。
儲(chǔ)油柜側(cè)面有油標(biāo)，在玻璃管的旁邊有油溫在-30℃、+20℃和+40℃時(shí)的油面高度標(biāo)準(zhǔn)線，表示未投入運(yùn)行的變壓器應(yīng)該達(dá)到的油面高度;標(biāo)準(zhǔn)線主要可以反映變壓器在不同溫度下運(yùn)行時(shí)，油量是否充足。
儲(chǔ)油柜上裝著呼吸孔，使儲(chǔ)油柜上部空間和大氣相通。變壓器油熱脹冷縮時(shí)，儲(chǔ)油柜上部的空氣可以通過呼吸孔出入，油面可以上升或下降，防止油箱變形甚至損壞。
1.2.3 絕緣套管
它是變壓器箱外的主要絕緣裝置，大部分變壓器絕緣套管采用瓷質(zhì)絕緣套管。變壓器通過高、低壓絕緣套管，把變壓器高、低壓繞組的引線從油箱內(nèi)引至油箱外，使變壓器繞組對(duì)地(外殼和鐵心)絕緣，并且還是固定引線與外電路連接的主要部件。高壓瓷套管比較高大，低壓瓷套管比較矮小。
1.2.4 分接抽頭
變壓器高壓繞組改變抽頭的裝置，調(diào)整分接位置，可以增加或減少一次繞組部分匝數(shù)，以改變電壓比，使輸出電壓得到調(diào)整。變壓器在退出運(yùn)行，并從電網(wǎng)上斷開后以手動(dòng)變換分接開關(guān)位置的方式，而調(diào)整輸出電壓的稱為無載調(diào)壓。
1.2.5 保護(hù)裝置
1.2.5.1氣體繼電器
氣體繼電器裝于變壓器油箱與儲(chǔ)油柜連接管中間，與控制電路連通構(gòu)成瓦斯保護(hù)裝置。氣體繼電器上接點(diǎn)與輕瓦斯信號(hào)構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)回路，氣體繼電器下接點(diǎn)連接外電路構(gòu)成重瓦斯保護(hù)，重瓦斯動(dòng)作使高壓斷路器跳閘并發(fā)出重瓦斯動(dòng)作信號(hào);
1.2.5.2防暴管
防暴管是變壓器的一種安全保護(hù)裝置，裝于變壓器大蓋上面，防暴管與大氣相通，故障時(shí)熱量會(huì)使變壓器油汽化，觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源避免油箱爆裂。
2. 分類
2.1按安裝位置分類
配電變壓器根據(jù)安裝位置分為室內(nèi)和室外。
室外安裝分為臺(tái)墎式、桿塔式和落地式(含預(yù)裝式)。
2.1.1 桿塔式
桿塔式是將變壓器安裝在桿上的構(gòu)架上。分為單桿式和雙桿式。
當(dāng)配電變壓器容量在30KVA及以下時(shí)(含30KVA)，一般采用單桿配電變壓器臺(tái)架。將配電變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在一根水泥桿上，桿身應(yīng)向組裝配電變壓器的反方向傾斜13°-15°。
當(dāng)配電變壓器容量在50KVA～315KVA時(shí)一般采用雙桿式配電變壓器臺(tái)。配電變壓器臺(tái)由一主桿水泥桿和另一根副助桿組成，主桿上裝有高壓跌落式熔斷器及高壓引下線，副桿上有二次反引線。雙桿配電變壓器臺(tái)經(jīng)單桿配電變壓器堅(jiān)固。
桿塔式安裝的優(yōu)點(diǎn)：占地少、四周不需圍墻或遮欄，帶電部分距地面高，不易發(fā)生事故。缺點(diǎn)：臺(tái)架用鋼材較多，造價(jià)較高。
2.1.2 臺(tái)墩式
臺(tái)墩式是在變壓器桿下面用磚石砌成0.5-1m的四方墩臺(tái)，將變壓器放在上面。一般安裝315KVA以上的變壓器。
讓大家看看原來農(nóng)村安裝簡易的臺(tái)墩式變壓器：
臺(tái)墩式變壓器安裝應(yīng)注意：
(1)變壓器四周應(yīng)裝設(shè)不低于1.8m的牢固的遮欄或砌圍墻，門應(yīng)加鎖并由專人保管。
(2)遮欄、圍墻距變壓器應(yīng)有足夠的安全操作距離。
(3)應(yīng)在電桿或圍墻上懸掛“高壓危險(xiǎn)，不許攀登”等警告牌，防止人、畜接近。
臺(tái)墩式安裝的優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低，便于維護(hù)檢修。缺點(diǎn)：占地較多，周圍要裝設(shè)遮欄，小動(dòng)物易爬到帶電部分上去，易發(fā)生受外力破壞事故。
2.1.3 落地式
落地式是指將變壓器直接放在地面上，高壓引下線、跌落式熔斷器和避雷器等均在線路終端桿上。
落地式變壓器安裝應(yīng)注意：
(1)變壓器四周必須裝設(shè)可靠的遮欄，門要加鎖并由專人保管。
(2)遮欄外須掛“高壓危險(xiǎn)，不許攀登”等警告牌。
(3)因變壓器的帶電部分距地面很低，因此必須在切斷電源后方可進(jìn)入遮欄內(nèi)。
2.2電按按冷卻方式分類
根據(jù)冷卻方式分可分為油浸式和干式變壓器。
油浸式變壓器依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。干式變壓器依靠空氣對(duì)流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，多用于高層建筑、高速收費(fèi)站點(diǎn)用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。
2.2.1 油浸式變壓器按外殼型式分為：
1) 非封閉型油浸式變壓器：主要有S8、S9、S10等系列產(chǎn)品，在工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)和民用建筑中廣泛使用。
2) 封閉型油浸式變壓器：主要有S9、S9-M、S10-M 等系列產(chǎn)品，多用于石油、化工行業(yè)中多油污、多化學(xué)物質(zhì)的場所。
3) 密封型油浸式變壓器：主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列產(chǎn)品，可做工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)、民用建筑等各種場所配電之用。
2.2.2 干式變壓器按絕緣介質(zhì)分為：
1) 包封線圈式干式變壓器：主要有SCB8、SC(B)9、SC(B)10、SCR-10 等系列產(chǎn)品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機(jī)場、車站、地鐵、醫(yī)院、工廠等場所。
2) 非包封線圈干式變壓器：主要有SG10 等系列產(chǎn)品，適用于高層建筑、商業(yè)中心、機(jī)場、車站、地鐵、石油化工等場所。
2.3電調(diào)壓方式分類
根據(jù)調(diào)壓方式可分為有載調(diào)壓和無載調(diào)壓。
所謂無載調(diào)壓和有載調(diào)壓都是指的變壓器分接開關(guān)調(diào)壓方式。區(qū)別在于無載調(diào)壓開關(guān)不具備帶負(fù)載轉(zhuǎn)換檔位的能力，調(diào)檔時(shí)必須使變壓器停電。而有載分接開關(guān)則可帶負(fù)荷切換檔位。
2.4相數(shù)分類
根據(jù)相數(shù)分為單相變壓器和三相變壓器。
單相變壓器單相變壓器即一次繞組和二次繞組均為單相繞組的變壓器。單相變壓器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、損耗低，主要是鐵損小，適宜在負(fù)荷密度較小的低壓配電網(wǎng)中應(yīng)用和推廣。
三相變壓器用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。三相變壓器，一般初級(jí)有三個(gè)繞組，其接法分為三角形和星形、延邊三角形等，三個(gè)繞組上的電壓相位互差120度，也就是常見的三相380伏接線方式，其鐵芯傳統(tǒng)的是三相三芯柱、三相五芯柱、漸開線形等形式。
3. 工作原理
變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個(gè)軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不等的線圈構(gòu)成，如下圖所示。
鐵心的作用是加強(qiáng)兩個(gè)線圈間的磁耦合。為了減少鐵內(nèi)渦流和磁滯損耗，鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個(gè)線圈之間沒有電的聯(lián)系，線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個(gè)線圈接交流電源稱為初級(jí)線圈(或原線圈)，另一個(gè)線圈接用電器稱為次級(jí)線圈(或副線圈)。實(shí)際的變壓器是很復(fù)雜的，不可避免地存在銅損(線圈電阻發(fā)熱)、鐵損(鐵心發(fā)熱)和漏磁(經(jīng)空氣閉合的磁感應(yīng)線)等，為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是：忽略漏磁通，忽略原、副線圈的電阻，忽略鐵心的損耗，忽略空載電流(副線圈開路原線圈線圈中的電流)。例如電力變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。
變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止用電器。當(dāng)變壓器的原線圈接在交流電源上時(shí)，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的，φ也是簡諧函數(shù)，表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，原、副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數(shù)。由圖可知U1=-e1，U2=e2(原線圈物理量用下角標(biāo)1表示，副線圈物理量用下角標(biāo)2表示)，其復(fù)有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ，令k=N1/N2，稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k，即變壓器原、副線圈電壓有效值之比，等于其匝數(shù)比而且原、副線圈電壓的位相差為π。
進(jìn)而得出：
U1/U2=N1/N2
在空載電流可以忽略的情況下，有I1/ I2=-N2/N1，即原、副線圈電流有效值大小與其匝數(shù)成反比，且相位差π。
進(jìn)而可得
I1/ I2=N2/N1
理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實(shí)際變壓器總存在損耗，其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高，可達(dá)90%以上。
4. 特征參數(shù)
額定容量
指變壓器工作狀態(tài)下的輸出功率，用視在功率表示。用SN 表示，單位為KVA或VA。
額定電壓
指單相或三相變壓器出線端子之間施加的電壓值。用UN表示，單位為KV或V。一次額定電壓用UN1 表示，二次額定電壓用UN2表示。
額定電流
指在額定容量和允許溫升條件下，通過變壓器一、二次繞組出線端子的電流，用IN表示，單位KA或A。一次繞組電流用IN1表示，二次繞組電流用IUN21 表示。
額定頻率
批變壓器設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的運(yùn)行頻率。用?N 表示，單位赫茲(HZ)。我國規(guī)定額定頻率為50HZ。
空載損耗
空載損耗也叫鐵損，指當(dāng)以額定頻率的寶寶電壓施加于一側(cè)繞組的端子上，別一側(cè)繞組出線開路時(shí)，變壓器所吸取的有功功率，用P0表示，單位為W或KW?？蛰d損耗主要為鐵芯中磁滯損耗和渦流損耗，其值大小與鐵芯材質(zhì)、制作工藝密切相關(guān)，一般認(rèn)為一臺(tái)變壓器的空載損耗不會(huì)隨負(fù)荷大小的變化而變化。
空載電流
變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流?？蛰d電流由磁化電流(產(chǎn)生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對(duì)于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。用I0表示。通常用空載電流占額定電流的百分?jǐn)?shù)表示，即I0(%)=(I0/IN)×100%。變壓器容量越大，數(shù)值越小。
負(fù)載損耗
負(fù)載損耗也叫短路損耗、銅損，是指當(dāng)帶分接的繞組接在其主分接位置上并接入額定頻率的電壓，另一側(cè)繞組的出線端子短路，流過繞組出線端子的電流為額定電流時(shí)，變壓器所消耗的有功功率，用PK表示。單位為W或KW。負(fù)載損耗的大小取決于繞組的材質(zhì)等，運(yùn)行中的負(fù)載損耗大小隨負(fù)荷的變化而變化。
變比
批變壓器高壓側(cè)額定電壓與低壓側(cè)額定電壓之比，即UN1/UN2。
絕緣電阻
表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān).
阻抗電壓(%)
把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當(dāng)二次繞組的短路電流等于額定值時(shí),此時(shí)一次側(cè)所施加的電壓.一般以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示.
相數(shù)
三相開頭以S表示，單相開頭以D表示。
聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)
根據(jù)變壓器一、二次繞組的相位關(guān)系,把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯(lián)結(jié)組。為了區(qū)別不同的聯(lián)結(jié)組,常采用時(shí)鐘表示法,即把高壓側(cè)線電壓的相量作為時(shí)鐘的長針,固定在12上,低壓側(cè)線電壓的相量作為時(shí)鐘的短針,看短針指在哪一個(gè)數(shù)字上,就作為該聯(lián)結(jié)組的標(biāo)號(hào).如Dyn11表示一次繞組是(三角形)聯(lián)結(jié)，二次繞組是帶有中心點(diǎn)的(星形)聯(lián)結(jié)，組號(hào)為(11)點(diǎn)。
5. 產(chǎn)品型號(hào)
5.1 產(chǎn)品類別代號(hào)
O-自耦變壓器，通用電力變壓器不標(biāo)
H-電弧爐變壓器
C-感應(yīng)電爐變壓器
Z-整流變壓器
K-礦用變壓器
Y-試驗(yàn)變壓器
5.2 相數(shù)
D-單相變壓器
S-三相變壓器
5.3 冷卻方式
F-風(fēng)冷式
W-水冷式
注：油浸自冷式和空氣自冷式不標(biāo)注
5.4 油循環(huán)方式
N―自然循環(huán)
O―強(qiáng)迫導(dǎo)向循環(huán)
P―強(qiáng)迫循環(huán)
5.5 繞組數(shù)
S―三繞組
注：雙繞組不標(biāo)注
5.6 導(dǎo)線材料
L―鋁繞組
注：銅繞組不標(biāo)注
5.7 調(diào)壓方式
Z―有載調(diào)壓
注：無載調(diào)壓不標(biāo)注
5.8 性能水平代號(hào)(設(shè)計(jì)序號(hào))
5.9 特殊用途或特殊結(jié)構(gòu)代號(hào)
Z――低噪聲用;
L――電纜引出
X――現(xiàn)場組裝式;
J――中性點(diǎn)為全絕緣;
CY――發(fā)電廠自用變壓器
5.10 變壓器的額定容量
變壓器的額定容量，單位為KVA。
5.11 變壓器的額定電壓
變壓器的額定容量，單位為KV。
6. 常用變壓器
6.1油浸式變壓器
配電變壓器為工礦企業(yè)與民用建筑供配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，它將10(6)kV或35kV網(wǎng)絡(luò)電壓降至用戶使用的230/400V 母線電壓。此類產(chǎn)品適用于交流50(60)Hz，三相最大額定容量2500kVA(單相最大額定容量833kVA，一般不推薦使用單相變壓器)，可在戶內(nèi)(外)使用，容量在315kVA 及以下時(shí)可安裝在桿上，環(huán)境溫度不高于40℃，不低于-25℃，最高日平均溫度30℃，最高年平均溫度20℃，相對(duì)濕度不超過90%(環(huán)境溫度25℃)，海拔高度不超過1000m。
10kV級(jí)S11系列配電變壓器技術(shù)參數(shù)：
6.2干式變壓器
干式變壓器廣泛用于局部照明、高層建筑 、機(jī)場，碼頭CNC機(jī)械設(shè)備等場所，簡單的說干式變壓器就是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中的變壓器。冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行，或應(yīng)急事故過負(fù)荷運(yùn)行;由于過負(fù)荷時(shí)負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長時(shí)間連續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行。
10kV級(jí)SCB10系列配電變壓器技術(shù)參數(shù)：
6.3干式變壓器與油式變壓器比較
7.箱變(組合箱式變電站)
7.1概述
箱式變電站，又叫預(yù)裝式變電所或預(yù)裝式變電站。是一種高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置，按一定接線方案排成一體的工廠預(yù)制戶內(nèi)、戶外緊湊式配電設(shè)備，即將變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，安裝在一個(gè)防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)箱，特別適用于城網(wǎng)建設(shè)與改造，是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站。箱式變電站適用于礦山、工廠企業(yè)、油氣田和風(fēng)力發(fā)電站，它替代了原有的土建配電房，配電站，成為新型的成套變配電裝置。
近年來，低壓供電的負(fù)荷密度不斷增大，對(duì)供電的可靠性和質(zhì)量也提出了很高的要求。在這種情況下，如果以某一較大容量的變電所為中心，以低壓向周圍的用戶供電，將耗費(fèi)大量的有色金屬，電能損耗很大，還不能保證供電質(zhì)量。反之，如果以高電壓深入負(fù)荷中心，在負(fù)荷中心建變電所，就能縮短低壓供電半徑，提高供電質(zhì)量，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗。在負(fù)荷中心最適宜建設(shè)箱式變電所。
高壓/低壓預(yù)裝箱式變電站(所)也稱為箱式變電所或組合式變電所(組合箱式變電站)、成套變電站、可移動(dòng)變電站，產(chǎn)生于二十世紀(jì)七十年代，國內(nèi)已有若干廠家生產(chǎn)。其構(gòu)造大體上是一個(gè)箱式結(jié)構(gòu)，設(shè)有高壓開關(guān)小室、變壓器小室及低壓配出開關(guān)小室三個(gè)部分，額定電壓為10、35kV，可安裝1600kVA及以下變壓器。其特點(diǎn)是：占地面積小;工廠化生產(chǎn)、速度快、質(zhì)量好;施工速度快，僅需現(xiàn)場施工基礎(chǔ)部分;外形美觀，能與住宅小區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)一致;適應(yīng)性強(qiáng)，具有互換性，便于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化;維護(hù)工作量小，節(jié)約投資。
因此，箱式變電所無論國外、國內(nèi)都受到重視與歡迎，可得到普遍地應(yīng)用，是非常有前景的電氣設(shè)備，已被廣泛用于工廠、礦山、油田、港口、機(jī)場、車站、城市公共建筑、集中住宅區(qū)、機(jī)關(guān)單位、學(xué)校、商業(yè)大廳和地下設(shè)施等場所。
目前，國內(nèi)各種不同型號(hào)的組合式變電站品種很多，其中包括戶外式、戶內(nèi)式、全封閉型、半封閉型，帶走廊型、不帶走廊型，組合式、固定式、裝置式，干式變壓器、油浸變壓器，終端供電、環(huán)網(wǎng)供電等，可適應(yīng)不同用戶的需要。高壓、變壓器、低壓三室的布置方式為目字形排列或品字形分隔方案。高壓室設(shè)備元件選用引進(jìn)、國產(chǎn)或進(jìn)口的環(huán)網(wǎng)柜、負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器、真空斷路器。低壓室由動(dòng)力、照明、計(jì)量及無功補(bǔ)償柜構(gòu)成。通風(fēng)散熱設(shè)有風(fēng)扇、溫度自動(dòng)控制器、防凝露控制器。箱殼大都采用普通或熱鍍鋅鋼板、鋁合金板，骨架用成型鋼焊接或用螺栓連接。
7.2分類
箱變型式可分為歐式、美式和一體化式。歐式箱變是將變壓器作為一個(gè)單獨(dú)部件，集高壓柜、變壓器、低壓柜三位一體，按一定的接線方案組合在一個(gè)或幾個(gè)箱體而構(gòu)成緊湊型成套配電裝置。箱體有兩種構(gòu)成方式，即“目”字形布置和“品”字形布置?！澳俊弊中尾贾玫母叩蛪菏逸^寬，便于實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)或雙電源接線的環(huán)網(wǎng)供電方案。
歐式箱變
美式箱變
歐式箱變的高壓室一般是由高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器和避雷器等組成的，可以進(jìn)行停送電操作并且有過負(fù)荷和短路保護(hù)。低壓室由低壓空氣開關(guān)、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。變壓器一般采用 S9 或干式的等。
美式箱式組合變壓器，其結(jié)構(gòu)分為前后兩部分，前部為接線柜，接線柜內(nèi)包括高低壓端子、高壓負(fù)荷開關(guān)、插入式熔斷器、高壓分接開關(guān)操作手柄、油位表、油溫計(jì)等;后部是油箱體及散熱片，變壓器繞組、鐵心、高壓負(fù)荷開關(guān)、插入式熔斷器都在油箱體內(nèi)。箱體采用全密封結(jié)構(gòu)。一體化箱變?yōu)樽罱鼑鴥?nèi)廠家研制，應(yīng)用還不廣泛，為雙層結(jié)構(gòu)，高、低壓室置于變壓器室上面。
歐式、美式和一體化式箱變各有優(yōu)缺點(diǎn)，歐式箱變的體積較大，高低壓開關(guān)和變壓器都設(shè)于一個(gè)大殼體內(nèi)，散熱條件差，需裝機(jī)械排風(fēng)裝置。美式箱變由于變壓器冷卻片直接對(duì)外散熱，散熱條件相對(duì)較好，但其造型較歐式差，其外觀難與住宅小區(qū)等綠化環(huán)境配合。一體化箱變占地更少，優(yōu)、缺點(diǎn)與美式箱變相似。另外，美式、一體化式箱變現(xiàn)國內(nèi)只能制造630kVA容量以下的，歐式箱變卻可達(dá)1250kVA。
普通箱式變電所型號(hào)分為三類
(1)高壓開關(guān)設(shè)備型號(hào);
(2)干式變壓器柜型號(hào);
(3)低壓開關(guān)設(shè)備型號(hào)。
前三位字母符號(hào)的意義是：
Z-組合式;B-變電站;N(W)-戶內(nèi)(戶外，可不加);X-箱式;Y-移動(dòng)式。
7.3基本結(jié)構(gòu)
箱式變電站結(jié)構(gòu)與各種接線設(shè)備所需空間有關(guān)。環(huán)網(wǎng)、終端供電線路方案，設(shè)計(jì)有封閉、半封閉兩大類,高低設(shè)備室分為帶操作走廊和不帶操作走廊式結(jié)構(gòu)，可滿足六種負(fù)荷開關(guān)、真空開關(guān)等任意組合的需要。高壓室、變壓器室、低壓室為一字形排列，根據(jù)運(yùn)輸?shù)囊笤O(shè)計(jì)有整體式和分單元拆裝式兩種。
箱體采用鋼板夾層(可填充石棉)和復(fù)合板兩種，頂蓋噴涂彩砂乳膠。箱體具有防雨性能。為監(jiān)視、檢修、更換設(shè)備需要設(shè)計(jì)通用門，即可雙扇開啟也可單扇開啟，變壓器室設(shè)有兩側(cè)開門的結(jié)構(gòu)。變壓器小室有供變壓器移動(dòng)用的軌道(外殼明顯處設(shè)置銘牌和危險(xiǎn)標(biāo)志)。
變電站的高低壓側(cè)均應(yīng)裝門，且有足夠的尺寸，門向外拉，門上有把手、鎖、暗閂，門的開啟角度不小于90°，門的開啟有相應(yīng)的連鎖。高壓側(cè)滿足“五防”的要求。不帶電情況，門開啟后有可靠的接地裝置，在無電壓信號(hào)指示時(shí)，方能對(duì)帶電部分進(jìn)行檢修。高低壓側(cè)門打開后，有照明裝置，確保操作檢修的安全。
外殼有通風(fēng)孔和隔熱措施，必要時(shí)可采用散熱措施，防止內(nèi)部溫度過高。高低壓開關(guān)設(shè)備小室內(nèi)的空氣溫度應(yīng)不致引起各元件的溫度超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)還采取措施保證溫度急劇變化時(shí)，內(nèi)部無結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)有通風(fēng)口時(shí)，應(yīng)有濾塵裝置。
箱式變電所的進(jìn)出線方式可為下列 4 種之一：架空線進(jìn)出、電纜進(jìn)出、架空線進(jìn)電纜出、電纜進(jìn)架空線出。
箱式變電所高壓受電設(shè)備采用高壓負(fù)荷開關(guān)串接熔斷器的方案，這種方案目前在國外城網(wǎng)配電領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用，特別是作為箱式變電所高壓受電保護(hù)方案尤為適宜。這主要是由于：
(1)這種保護(hù)方案基本能滿足大多數(shù)箱式變電所使用場合的負(fù)荷情況，既能控制、分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流，又能承受和保護(hù)短路故障。
(2)由于體積小，易于在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高壓環(huán)網(wǎng)方案，從而更好地突出箱式站體積小的特點(diǎn)。
(3)線路簡單，維修保養(yǎng)工作量小，特別適合箱式變電所無人值班的實(shí)際使用情況
(4)成本大大降低。斷路器成本通常為相同額定參數(shù)負(fù)荷開關(guān)的2～3倍，采用高壓負(fù)荷開關(guān)串接熔斷器代替斷路器突出了箱式站的自身特點(diǎn)，增加了與土建變電所的競爭能力。
目前國內(nèi)幾乎所有的生產(chǎn)廠，都在使用這種高壓保護(hù)方案，它是箱式變電所高壓受電設(shè)備的發(fā)展方向。
箱式變電所10kv配電裝置常用負(fù)荷開關(guān)加熔斷器和環(huán)網(wǎng)供電裝置，從鄰近架空線連接到變壓器高壓端。進(jìn)線方式可采用電纜線或架空絕緣線。作為公用箱式變電所時(shí)，箱式變電所的低壓出線視變壓器容量而定，一般不超過4回，最多不超過6回，也可以一回總出線，到臨近的配電室再進(jìn)行分支供電。作為獨(dú)立用戶用箱式變電所時(shí)，可以采用一回路供電。
干箱式變電所的過電壓保護(hù)，目前大多數(shù)箱式變電所內(nèi)都裝有避雷器，作為站內(nèi)變壓器和其他高壓受電設(shè)備的過電壓保護(hù)。
國內(nèi)箱式變電所變壓器低壓側(cè)主開關(guān)大致采用DZl0、DWl0、DWl5型3種自動(dòng)開關(guān)，低壓側(cè)支路上采用的電器，大致有BM、BT系列熔斷器和DZ、DW系列自動(dòng)開關(guān)。在箱式變電所變壓器容量為200～630kVA時(shí)，采用DWl0或DWl5作為低壓主開關(guān)。當(dāng)容量超過800kVA時(shí)，應(yīng)盡量選用DWl5開關(guān)。
7.4常用箱式變壓器介紹
美式箱式變是將變壓器、負(fù)荷開關(guān)、保護(hù)用熔斷器等設(shè)備統(tǒng)一設(shè)計(jì)，變壓器的繞組和鐵芯、高壓負(fù)荷開關(guān)及保護(hù)用熔斷器都在同一充滿油的箱體內(nèi)，沒有相對(duì)獨(dú)立的高低壓開關(guān)柜。箱體為全密封結(jié)構(gòu)，采用隱蔽式高強(qiáng)度螺栓及硅膠來密封箱蓋;而低壓室另外獨(dú)立設(shè)置于油箱外。美式箱式變分為前、后兩個(gè)部分，前面為高、低壓操作間隔，操作間隔內(nèi)包括有高低壓套管、負(fù)荷開關(guān)、無載調(diào)壓分接開關(guān)、插入式熔斷器、壓力釋放閥、溫度計(jì)、油位計(jì)、注油孔、放油閥等;后部為箱體及散熱片。
歐式箱式變(預(yù)裝式變電站)是將高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置放置在三個(gè)不同的隔室內(nèi)，通過電纜或母線來實(shí)現(xiàn)電氣連接的設(shè)備。高低壓開關(guān)柜相對(duì)獨(dú)立緊湊組合并與變壓器預(yù)裝在可以吊裝運(yùn)輸?shù)南潴w內(nèi)，變壓器室、高壓室及低壓室都裝有獨(dú)立的門，因而其體積比美式箱式變較大。
地埋式變壓器是一種將變壓器、高壓負(fù)荷開關(guān)和保護(hù)熔斷器等安裝在油箱之中的緊湊形組合式配電設(shè)施，安裝時(shí)置于地坑之中。它具有不占用空間、可以在一定時(shí)間內(nèi)浸沒在水中運(yùn)行、免維護(hù)等特點(diǎn)，有利于節(jié)約城市配電設(shè)施占地面積，因此在城網(wǎng)改造和建設(shè)中有廣泛的應(yīng)用前景。
8. 地埋式箱變
8.1概述
隨著城鄉(xiāng)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，城市的建設(shè)已步入旨在改善街景市貌的都市美容階段。傳統(tǒng)的箱式變電站錯(cuò)落無序地?cái)D占鬧市的黃金地面，與優(yōu)美的城市環(huán)境顯得格格不入。城市規(guī)劃、高速公路、公共設(shè)施的建設(shè)對(duì)電力設(shè)備的要求越來越高，在歐、美、日等發(fā)達(dá)國家，已按照城市生態(tài)設(shè)計(jì)理念，逐步將變壓器埋入地下安裝。
地埋式箱變就是為了滿足上述領(lǐng)域的要求而設(shè)計(jì)開發(fā)的全新的一種電力成套設(shè)備。地埋式箱變主要由地埋式變壓器和廣告燈箱式的戶外開關(guān)設(shè)備組成。地埋式變壓器是由變壓器、高壓負(fù)荷開關(guān)、熔斷器等組合在一起的一種新型的緊湊型的變電設(shè)備，它安裝在地坑中，不占用地表空間，而且能在一段時(shí)間內(nèi)浸沒在水中運(yùn)行。廣告燈箱式的戶外開關(guān)設(shè)備為集廣告牌及戶外開關(guān)設(shè)備與一體的混合結(jié)構(gòu)，安裝在地面。箱體內(nèi)部為戶外高低壓配電柜，兩側(cè)為廣告燈箱，具有極佳的視覺效果。 地埋式箱變符合城市生態(tài)設(shè)計(jì)理念，占地面積小，美化環(huán)境，適用于城市交通主干道、住宅小區(qū)、機(jī)場、車站、高速公路等場所。將成為城市配網(wǎng)設(shè)備的改造趨勢
地埋式箱變主要由地埋式變壓器和箱式戶外開關(guān)設(shè)備組成。地埋式變壓器是由變壓器、高壓負(fù)荷開關(guān)、熔斷器等組合在一起的一種新型的緊湊型的變電設(shè)備，它安裝在地坑中，不占用地表空間，而且能在一段時(shí)間內(nèi)浸沒在水中運(yùn)行。箱式戶外開關(guān)設(shè)備為戶外開關(guān)設(shè)備為一體的混合結(jié)構(gòu)，安裝在地面。箱體內(nèi)部為戶外高低壓配電柜，具有占地少、不影響地面建筑設(shè)施等。
▲ 地埋式箱
8.2特點(diǎn)
8.2.1 地下式組合變壓器
地埋式箱變采用的地下式組合變壓器具有以下特點(diǎn)：
(1)箱體采用不銹鋼制作、全密封，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP68，可浸入水中運(yùn)行。
(2)高低壓進(jìn)出線采用防水全密封、全絕緣、全屏蔽的接線方式，運(yùn)行更加安全。
(3)采用環(huán)烷基變壓器油，確保具有良好的散熱能力，
(4)可采用非晶合金鐵心，節(jié)能效果顯著。
(5)絕緣耐熱等級(jí)高，環(huán)保。
(6)后備及插入式熔斷器，給予變壓器更安全的保護(hù)。
(7)負(fù)荷開關(guān)具有二、三、四位置形式，適用于多種供電系統(tǒng)。
8.2.2 預(yù)制式地坑基礎(chǔ)
地埋式箱變的地坑基礎(chǔ)在工廠預(yù)制，預(yù)制的地坑基礎(chǔ)具有以下特點(diǎn)：
(1)地坑基礎(chǔ)可采用6mm以上鋼板預(yù)壓成型，全密封結(jié)構(gòu)，確保地表水及其它雜物不能進(jìn)入地坑內(nèi)：也可采用預(yù)制式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)的防水技術(shù)處理，確?；A(chǔ)不滲漏，
(2)地坑底部設(shè)置有集水池，并可以安裝自動(dòng)排水系統(tǒng)控制的潛水泵。
(3)地坑內(nèi)安裝有高低壓電纜安裝支架，方便電纜安裝固定。
(4)地坑內(nèi)安裝有防水照明燈，方便檢修。
(5)基礎(chǔ)頂蓋設(shè)有可打開的檢修孔。
8.2.3 箱式戶外開關(guān)設(shè)備
(1)開關(guān)設(shè)備的保護(hù)外殼采用箱式結(jié)構(gòu)，外殼的兩門可全角度打開，并有氣動(dòng)彈簧支撐定位，便于開關(guān)設(shè)備的操作和維護(hù)。
(2)箱變?cè)O(shè)有隔熱層，具有良好的隔熱作用。
(3)開關(guān)設(shè)備采用雙層門結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
(7)隱藏在箱變內(nèi)的風(fēng)機(jī)可以自動(dòng)對(duì)地坑基礎(chǔ)內(nèi)進(jìn)行排風(fēng)和送風(fēng)來降低溫度。
▲ 結(jié)構(gòu)布局
8.3防水
8.3.1 地埋變的防水處理
地埋式箱變的地下式組合變壓器雖然允許浸沒在水中運(yùn)行，但為了地下式變壓器的長期安全可靠運(yùn)行，地坑基礎(chǔ)內(nèi)的防水及排水必須進(jìn)行周全的考慮和設(shè)計(jì)。
對(duì)于地下水位較低(低于地坑基礎(chǔ)底部)的地區(qū)，采用預(yù)制式地坑結(jié)構(gòu)，地坑頂部通風(fēng)孔具備有效的通風(fēng)和防雨能力，地坑基礎(chǔ)底部鋪設(shè)走水砂卵石，水可以直接滲入地下，對(duì)于地下水位較高(高于地坑基礎(chǔ)底部)的地區(qū)，采用預(yù)制全封閉混凝土地坑結(jié)構(gòu)，防止地表水流入及地下水滲入地坑內(nèi)。
8.3.2 地埋變的散熱
地埋式箱變主要從以下幾個(gè)方面保證地下式變壓器的溫升和散熱：
(1)地下式變壓器采用S11系列低損耗產(chǎn)品或非晶合金鐵心的產(chǎn)品，空載損耗及負(fù)載損耗都有很大程度的降低，所以發(fā)熱量低。
(2)變壓器的耐熱等級(jí)高，具有較大的溫升裕度，也提高了變壓器的過負(fù)荷能力。
(3)在配電箱與基礎(chǔ)地坑之間，設(shè)置了進(jìn)風(fēng)及出風(fēng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)叵率浇M合變壓器的溫升達(dá)到設(shè)定值時(shí)進(jìn)行強(qiáng)送/排風(fēng)降溫，保證地下式變壓器的正常進(jìn)行。
8.4技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
8.4.1 高可靠性
地埋式箱變所選用的地埋式變壓器箱體外殼采用防腐不銹鋼制作，全密封，高低壓進(jìn)出線采用防水全密封、全絕緣、全屏蔽的接線方式。保證了地埋式變壓器的防腐和密封能力，整體防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，可短時(shí)浸沒在水中運(yùn)行。
高壓配置插入式和后備熔斷器，在變壓器發(fā)生故障時(shí)，可迅速切斷，不影響整體線路。
變壓器地坑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和制作時(shí)進(jìn)行了防水及排水考慮，頂部通風(fēng)孔具備有效的防雨防水功能，側(cè)部及底部用特種防水材料處理，滲水不能侵入，在底部安裝有受自動(dòng)地埋式箱變可以浸沒在水中運(yùn)行，可抵御洪澇災(zāi)害，所有各項(xiàng)措施保證地埋變20年的使用壽命，可以免維護(hù)、免檢修，有效提高了供電系統(tǒng)的可靠性。
8.4.2 自動(dòng)化程度高
地埋式箱變可通過采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的地下式變壓器綜合操控裝置，向控制中心或設(shè)備管理人員報(bào)告地下式組合變壓器和低壓設(shè)備的運(yùn)行狀況，還可以實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)控制以及對(duì)高壓斷路器實(shí)行電操，極大的方便了對(duì)地下式組合變壓器的操控和使用。
8.4.3 與普通箱變的比較
一般的箱變占地面積較大，難以很好地與環(huán)境協(xié)調(diào)。特別是在一些高檔的生活小區(qū)新建道路，雜處在小區(qū)和道路上的配電設(shè)施或箱式變電站不能與小區(qū)和道路環(huán)境相協(xié)調(diào)，影響到小區(qū)和道路整體的美觀，甚至?xí)绊懙降缆返氖腥菥坝^。
而地埋式箱變因?yàn)樽儔浩靼惭b在地下，不影響周圍環(huán)境，安裝在地面的配電箱體積小，很容易與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。如在生活小區(qū)里，地面的配電箱可以與小區(qū)綠化配套，成為小區(qū)景致的一部分。地面上的配電箱同時(shí)可以設(shè)計(jì)成廣告燈箱。
9. 安裝
正常環(huán)境下面配電變壓器宜采用柱上安裝或露天落地安裝。工廠、車間、市郊生活區(qū)的配電變壓器，根據(jù)具體情況可安裝在室內(nèi) 。9.1
9.1 單柱
變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在同一根電桿上。結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，用料少，占地少，適用于安裝50KVA以下的配電變壓器.
9.2 雙柱
由高壓線終端電桿和另一根副桿(長約7.5M)組成。比單柱式堅(jiān)固，可安裝63-315KVA的配電變壓器露天落地安裝變壓器直接放在高度不低于2.5M磚石壘成的臺(tái)(墩)上。拆裝變壓器方便，變壓器容量不受限制。
9.3 配電變壓器安裝的安全技術(shù)要求
9.3.1 柱上安裝的配電變壓器的安全技術(shù)要求：
1)變壓器底座距地面不應(yīng)小于2.5m，所有的鐵件要接地。
2)裸露導(dǎo)電部分距地面的高度應(yīng)在3.5m以上。
3)變壓器底座應(yīng)與臺(tái)架固定，上部應(yīng)用金具與電桿固定。
4)變壓器的上引線和下引線均應(yīng)采用多股絕緣線。高壓跌落式熔斷器距地面不應(yīng)小于4m，高壓熔斷器中間相與邊相距離不應(yīng)小于0.5m，高壓熔斷器的瓷件中心線與垂線間的夾角為250-300。
5) 應(yīng)懸掛“禁止攀登，高壓危險(xiǎn)!”的警告牌。
9.3.2 露天落地安裝的配電變壓器安全技術(shù)要求:
1) 落地式變壓器的基礎(chǔ)應(yīng)高出地面0.2m，如在積水地區(qū)，變壓器周圍應(yīng)設(shè)在排水溝道;變壓器四周設(shè)置磚石圍墻，其圍墻高度不低于1.8m，圍墻的門應(yīng)采用耐火材料制成，且設(shè)計(jì)在變壓器低壓側(cè)一方，門應(yīng)向外開，并在門上裝鎖。不宜采用竹、木圍欄。
2) 變壓器采用臺(tái)(墩)式安裝，其臺(tái)(墩)高度不應(yīng)低于2.5m。
3)室外裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器，其外殼相隔的距離不應(yīng)小于1.25m。
4)變壓器外殼應(yīng)妥善地。
5)壓器距可燃性建筑物的距離不應(yīng)小于5m，距耐火建筑物的距離不應(yīng)小于3m。
6)在圍墻或臺(tái)(墩)上，懸掛“止步，高壓危險(xiǎn)”的警告牌。
9.3.3 室內(nèi)安裝的配電變壓器的安全技術(shù)要求：
1)室內(nèi)應(yīng)有良好的自然通風(fēng)。
2)變壓器室的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)。
3)壓器外廓距后墻壁、側(cè)墻壁凈距不應(yīng)小于0.6m，距門凈距不應(yīng)小于0.8m;變壓器室的門窗均應(yīng)向外開，且門窗的下方應(yīng)有百葉窗。
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