歐式箱變與美式箱變的結(jié)構(gòu)及特性分析

河南鄭州祥和集團電氣設(shè)備有限公司 牛麗芳 王曉虹

歐式箱變與美式箱變的結(jié)構(gòu)及特性分析

河南鄭州祥和集團電氣設(shè)備有限公司 牛麗芳 王曉虹

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進入負(fù)荷中心，形成高壓受電—變壓器降壓—低壓配電的供電格局，因此供配電要向小型化、可靠性、無人值守的方向發(fā)展，箱式變電站（簡稱箱變）正是由于具備了上述特性而成為一種發(fā)展趨勢。

一、箱式變電站類別

通常從結(jié)構(gòu)上將箱變大致分為歐式箱變和美式箱變兩種。

1. 歐式箱變。自20世紀(jì)70年代后期，我國從法國、德國等國引進箱式變電站。從結(jié)構(gòu)上不使用現(xiàn)有的成套裝置，而是將高、低壓控制、保護電器分裝在高壓室、變壓器室、低壓室，三室彼此間隔，再以電纜或母排聯(lián)接。

2. 美式箱變。20世紀(jì)90年代起，我國引入美國箱式變電站。美式箱變在結(jié)構(gòu)上將高壓負(fù)荷開關(guān)、插入式熔斷器、后備熔斷器等與變壓器器身共裝在變壓器油箱內(nèi)。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中。在低壓配電設(shè)備中安裝低壓主進斷路器、支路斷路器，補償電容以及遠(yuǎn)控、計量、測量、保護裝置。

歐變與美變雖然在功能上都能實現(xiàn)變配電需求，但在設(shè)計上又各有特點。下面我們從結(jié)構(gòu)及特性上對二者進行詳細(xì)的介紹。

二、箱變結(jié)構(gòu)特點

1. 歐式箱變。

（1）歐式箱變的接線形式。

單臺配變形式。兩路10kV進線；單臺變壓器容量一般在500～800kVA；低壓出線電纜一般為4～6路。

兩臺配變形式。兩路10kV進線；兩臺變壓器，每臺變壓器的容量在500～800kVA；低壓出線電纜一般為8～12路。

（2）箱體結(jié)構(gòu)。歐式箱變的箱體是由底座、外殼、頂蓋三部分構(gòu)成。底座一般采用槽鋼、角鋼、扁鋼、鋼板等。為滿足通風(fēng)、散熱的要求，還在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_孔。外殼采用鋼板、鋁合金板、彩鋼板等。無論哪種殼體，按標(biāo)準(zhǔn)均須具備防曬、防雨、防塵、防銹、防小動物（如老鼠）等進入的五防功能。

（3）高壓室結(jié)構(gòu)。歐式箱變高壓配電裝置從進線方式上分為終端型和還網(wǎng)型兩種，從進線方位上又可分為從箱體頂部架空進線和利用高壓電纜溝從地下進出線兩種。

高壓開關(guān)通常采用為FN系列，配裝熔斷器，接地開關(guān)、避雷器、帶電顯示器等；它將開關(guān)系統(tǒng)封閉于帶有機玻璃觀察的高壓柜內(nèi)，通過操作手柄帶動開關(guān)操作機構(gòu)進行開、斷與接地操作。目前以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的SF6系列負(fù)荷開關(guān)使用較多，其成本比FN系列高壓負(fù)荷開關(guān)高。SF6系列負(fù)荷開關(guān)有帶熔斷器、不帶熔斷器等，但一般都裝有帶電顯示器；操作機構(gòu)有手動和電動的。還有以真空為滅弧介質(zhì)的真空開關(guān)，這類開關(guān)可以單獨使用、也可與熔斷器配用，還可與SF6系列負(fù)荷開關(guān)串接使用。

高壓部分如用戶有高壓計量要求的，還須設(shè)置高壓計量柜。

（4）變壓器室結(jié)構(gòu)。歐式箱變設(shè)有獨立的變壓器室，變壓器室由變壓器、自動控溫系統(tǒng)、照明及安全防護欄等構(gòu)成。歐式箱變中，變壓器既可選用油浸式變壓器，也可采用干式變壓器。但干式變壓器價格較高，相應(yīng)的制造成本也高。

（5）低壓室結(jié)構(gòu)。歐變低壓室獨立分開，可選配各種低壓斷路器，可配檢測、計量、數(shù)據(jù)采集裝置，可配備智能電器構(gòu)成配電自動化系統(tǒng)，可配自動無功補償。

2. 美式箱變。

（1）接線形式。一路或兩路10kV進線；單臺變壓器；容量一般選用500～800kVA；低壓出線電纜4～6路。

（2）箱體結(jié)構(gòu)。美式箱變主要由變壓器、10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)、10kV電纜插頭、低壓樁頭箱體等部件組成。

（3）熔斷器保護。美式箱變的高壓側(cè)保護，采用兩級熔斷器作為短路保護，可以分別對高壓側(cè)內(nèi)部故障和二次側(cè)短路故障進行保護，其兩級保護熔斷器全部插入在油箱中。 美式箱變的后備保護熔斷器主要是保護變壓器一次側(cè)繞組發(fā)生的短路故障。

（4）外殼防護。美式箱變的變壓器油箱和散熱片部分直接暴露于戶外，主要是利用變壓器油進行冷卻、絕緣和散熱。因此應(yīng)經(jīng)常進行巡視，以防止在外力碰撞下受到損害而發(fā)生滲漏油。美式箱變無油溫保護，只有一個溫度計來顯示油溫，當(dāng)油溫太高時，依靠插入式熔斷器來進行保護，還有一個壓力釋放閥，用來釋放油箱內(nèi)太大的壓力。

（5）負(fù)荷開關(guān)。美式箱變的負(fù)荷開關(guān)是放入到變壓器油箱內(nèi)的，其關(guān)合位置只能根據(jù)外部操作面板的指示來判斷，而且操作要通過專用的絕緣操作桿進行，操作比較復(fù)雜。若負(fù)荷開關(guān)采用真空斷路器，則一旦發(fā)生故障，維修更換比較困難。

三、歐式箱變與美式箱變的選型比較

1. 結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面。由于歐式箱變是將電器設(shè)備裝于同一個金屬外殼箱體中，變壓器室溫很高，引起散熱困難，影響出力；從體積上看，歐式箱變體積較大。

美式箱變由于結(jié)構(gòu)簡化，其占地面積僅為歐式箱變的1/4，體積僅為同容量歐式箱變的1/5～1/3。

2. 保護方式方面。歐式箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護，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。

美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護，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)欠電壓保護或過電流保護就會動作，不會造成低壓運行。

3. 結(jié)構(gòu)布局方面。歐式箱變的結(jié)構(gòu)呈“目”字形；而美式箱變呈“品”字形設(shè)計。

4. 適用范圍方面。歐式箱變適用于多層住宅、小高層、高層和其他的較重要的建筑物。其各部分由柜架組成，變化方案靈活多樣，更能滿足較為復(fù)雜的供配電要求。

四、結(jié)論與建議

通過上述對歐式箱變及美式箱變的技術(shù)性能分析，可以說兩種產(chǎn)品各有特色。歐式箱變的綜合性能指標(biāo)優(yōu)于美式箱變，但制造成本相對較高；美式箱變體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低，但其缺陷也不容忽視。因此，箱變的制造質(zhì)量和外觀等方面仍有需要改進和提高的地方。