箱变优缺点

住宅小区箱式变电站供电几

个问题的探讨

摘要：根据美式及欧式箱式变电站的主要特点，分析了在住宅小区供电中型式的确定、布点方案及容量确定等问题，并提出了相应的对策措施。

关键词：箱式变电站 美式及欧式 布点方案 容量 箱式变电站是社会经济发展和城市建设的必然产物。随着近二十多年的经济发展，城市供电的格局发生了较大的变化，过去那种集中降压、长距离配电的方式已经大大制约了城市供电，并降低了供电企业的经济效益。原因是供电半径过大，线路损耗随着用电负荷的增加而大大增加，同时供电质量也大大降低。要减少线路损耗，保证供电质量，就得提高供电电压，这是众所周知的事实。为此，国家在城网建设中，要求高压直接进入市区，深入负荷中心。有资料显示，将供电电压从380V 上升到10kV ，可以减少线路损耗60％，减少总投资和用铜量52％，其经济效益相当可观。要实现高压深入负荷中心，箱式变电站是最经济、方便、有效的设备之一。

1

箱式变电站，是集高压开关柜、变压器、低压开关柜于一体，并在制造厂内装配完成的预装式变电站。由于箱变具有成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、提高供电质量、减少线路损耗、缩短送电周期、选择灵活、对环境适应性强、安装方便、运行安全可靠及投资少及见效快等一系列优点；所以箱变有着广阔的使用范围，它适用于城市公共配电、高层建筑、住宅小区、公园、高速公路等，还适用于油田、工矿企业及施工场所等。它是继土建变电所之后崛起的一种崭新的变电站，在我区的住宅小区建设中，为提高城建形象，改善居住环境，各有关部门纷纷要求取消架空线路。对此，除广泛采用高、低压电缆外，在城区用地十分紧张、以土建方式建造变电站非常困难的情况下，采用10kV 箱式变电站是一种优化选择方案。来源:输配电设备网

现笔者就住宅小区箱式变电站供电几个问题进行一些探讨。

1、箱式变电站型式的选择

1．1 欧式箱变特点

根据产品结构不同及采用元器件的不同，箱变分为欧式箱变和美式箱变两种典型形式。

欧式箱变是将变压器及普通的高压电器设备装于同一个 2

金属外壳箱体中，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，形象比喻为给高、低压开关柜、变压器盖了房子。由于变压器室温很高，引起散热困难，影响出力；另一方面在箱体中采用普通的高压负荷开关和熔断器、低压开关柜，所以箱式变体积较大。

1．2 美式箱变特点

在结构上将负荷开关、环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变，形象比喻为变压器旁边挂个箱子。美式箱变从布置上看，其低压室、变压器室、高压室不是目字型布置，而是品字型布置。从结构上看，这种箱式变分为前、后两部分：前面为高、低压操作间隔，操作间隔内包括高低压接线端子，负荷开关操作把手，无载调压分节开关，插入式熔断器，油位计等；后部为注油箱及散热片。将变压器绕组、铁心、高压负荷开关和熔断器放入变压器油箱中。避雷器也采用油浸式金属氧化物避雷器。变压器取消油枕，采取油加气隙体积恒定原则设计密封式油箱，油箱及散热器暴露在空气中，散热优于欧式箱变。低压断路器采用塑壳断路器作为主断路器及出线断路器。由于结构简化，这种箱式变电站的占地面积和体积大大减小，由于其体积很小再加上只是一侧开 3

门，其所需占地面积仅是欧式箱变的1/4，体积仅为同容量欧式箱变的1/5－1/3。

来源:输配电设备网

1．3 两类箱变的比较

从保护方面，欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力。低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护，美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。从产品成本看，欧式箱变成本高。从产品降价空间看，美式箱变还存在较大降价空间，一方面美式箱变三相五柱铁心可改为三相三柱铁心，另一方面，美式箱变的高压部分可以改型后从变压器油箱内挪到油箱外，占用高压室空间。

美式箱变体积比较小，布置紧凑，，高低压室内为开关，一股容量为800kVA 以下；欧式箱变体积大，南高压室、变压器和低压室组成，高低压室配置开关柜，容量可以做到20000kVA 。

因此可以说同容量的两种箱变相比较，美式箱变的结构 4

更为合理。在住宅小区中，容量较小时选择美式箱变，容量较大时选择欧式箱变。

2、箱变布点；方案探讨

来源:http://www.tede.cn

在传统的城镇双杆式公用变布置中，由于住户用电容量偏小，住宅层数较低，一直采用小容量、多布点的原则。配变容量根据住户数而定，初装容量一般100－250kVA ，最终容量400kVA 以下。住宅小区的箱变布置是否也采用同样的原则呢? 经过认真分析，我们认为箱式小区变以规划布点为主，以大容量为优化方案，确定最终容量、一步到位。这是基于以下几点考虑：

2．1 为美化环境、少占绿地

由于双杆式配变台区的10kV 线路、低压线路是架空的，因此即便少放一台配变，由于电源必须供人每户居民，其架空线路并不会减少，况且多放一台配变也不占地面绿地，也就是说，对于双杆式配变台区而言，台区的多少对环境的总体影响基本不变，因此其比较适用多布点的原则。而对于箱变而言，其进出线均为电缆，唯一露出地面的电力设备是箱式变压器，因此箱变数量当然是越少越好。由于客户的供电 5

容量是确定的，因此，箱变数量减少，就意味着单台箱变的容量就要增大。

2．2 箱变多少，对线损影响不大

双杆台区小容量、多布点的一大优点是减少低压线路的供电半径、减少导线电流，从而达到减少低压线路线损的目的。对于箱变，根据合理布点的原则，其一般放置在二幢或几幢房子的中间的绿地上，供电半径不过几十米，由于可供布置的环境的限制，供电半径几乎与箱变数量无关。每个箱变低压出线3－6回，通过电缆排管供至每幢楼旁的电缆分支箱，每个分支箱再出4－8回供电至每一梯户的电能表箱处，每一电能表再供电至每一用户。对于双杆变而言，其低压出线一般为左右二回出线，因此，当线路上的用户数增加时，其线路上流过的电流同时增大，而对于箱变而言，随着供电用户数的增加，箱变出线回路数也同时增加，但每一回出线的供电负荷基本不变。所以，无论箱变数量多少，低压线路的损耗基本保持不变。相反，由于配变数量减少，在可比的情况下，铁损反而下降。

2．3 由小区特点决定

在住宅小区箱变布点时，我们并非为了大容量而使用大 6

变压器，就如上述所言，采用合理布点的原则，即先确定一个合理的供电范围，再根据供电范围内的用电负荷情况计算配变容量，并根据此容量一步到位。

2．4 节约投资

一台630kVA 箱变需资金约为21万元，即333元/kVA：而一台315kVA 的箱变也需18万元，即571元/kVA。这是由于，箱变内的负荷开关等设备成本所占比例较高，因此，单台箱变的容量越大，其每一千伏安的成本就越低。

2．5 可靠性分析

箱变采用环网供电，可靠性较高，无论是使用二台小容量的箱变，还是采用一台大容量的箱变，其对用户的供电可靠率基本一致。如低压有特别重要的用户，可通过电缆分支箱切换。

2．6 电压分析

以S9型配变为例，100－500kVA 配变的阻抗电压均为4％，630－1600kVA 配变的阻抗电压也仅为4.5％。也就是说，当小容量的配变和大容量的配变均处于同等负荷率的情况下，其在配变上的电压损失是一致的。事实上，如果采用二台250kVA 配变替代一台500kVA ，由于500kVA 所带用 7

户数是每台250kVA 配变所带用户数的一倍，因此，500kVA 用户用电的同时率要低于250kVA 用户用电的同时率，即当出现最高负荷时，500kVA 配变的负荷率要小于每台250kVA 配变负荷率，因此，当出现最高负荷时，500kVA 配变上的电压损耗要比每台250kVA 配变都小。由于每回低压出线的负荷基本上都是一样的，则电压在低压线路上的损耗是一样的，因此，采用大容量的箱变，其电压要优于小容量配变。来源:输配电设备网

3、箱式变电站容量的确定

箱式变电站容量的确定应根据实际负荷的大小来确定，一般采用需要系数法进行计算。比如一，幢25层一梯六户的高层住宅，在户外设置一台箱变。每户的负荷按7kW 考虑，需要系数可根据表1所列选用。

来源:输配电设备网

此次供电每台箱变供电用户150户，据此，每台配变的负荷为7kW ×150×0.33=346.5kW，以功率因数补偿至0.9计，则配变容量为385kVA ，取整为400kVA 。

4 使用中需注意的其他几个问题

(1)由于箱变是免维护设计，在维护上不是很方便，因此在开 8

关设备的选择上我们应优先选择性能比较优良的，变压器选用性能好、低损型的，如现在推荐使用的卷铁心S11型。

(2)无论美式还是欧式箱变散热都不是尽善尽美的，尤其是在太阳直晒比较严重的地区，温度升高，影响塑壳断路器分断，使得断路器不能正常开断负载及短路电流，易引发故障，因此散热装置是必要的，尤其要在箱式变基础中做成散热池，以增加对流。

9