淺析箱式變壓器的質(zhì)量控制及經(jīng)濟效益

于紅濤

摘 要：本文主要對箱式變壓器的發(fā)展、分類以及優(yōu)缺點進行了介紹，并對箱式變壓器的常見問題進行了討論分析，提出相關(guān)的解決方案，以利于箱式變壓器的發(fā)展和推廣應(yīng)用，同時提高箱式變壓器的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：箱式變壓器；發(fā)展；優(yōu)缺點；常見問題

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A

箱式變壓器是城市配電網(wǎng)以及負荷密集場的主要變壓器，在現(xiàn)代生活中廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)、商業(yè)中心、機場、企業(yè)、廠礦以及醫(yī)院和學(xué)校等。逐步替代了蛛網(wǎng)式架空電網(wǎng)箱變壓器以及傳統(tǒng)的集中降壓、長距離配電。環(huán)保安全性更高，并且更加美觀、小巧智能化。

一、箱式變壓器的發(fā)展

箱式變壓器，即組合式變壓器，于20世紀90年代初從美國引入我國，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、運行靈活、安全可靠、安裝快捷、維護簡單、環(huán)保綠色，并且箱體本身具有較好的防腐蝕性能，運行不受外界環(huán)境的影響，整個箱體無裸露帶電部分，因此迅速為廣大供電部門和用戶所接受。如今，我國城市電網(wǎng)中大約有2000多臺箱式變壓器在運行，并且運行狀況良好。但是，我國國情與變壓器的標準與美國的供電體制及變壓器技術(shù)標準存在較大的差異，再加上箱式變壓器的價格問題，使得箱式變壓器在剛引入我國一段時間里中，進展比較緩慢。而到目前，我國箱式變壓器研制與應(yīng)用局面有了突飛猛進的發(fā)展，我國能夠批量生產(chǎn)箱式變壓器的廠家也上升到近百家，同時零部件配套的企業(yè)也有數(shù)十家。

二、箱式變壓器的分類及優(yōu)缺點

箱式變壓器分為美式和歐式兩種類型。我國通常使用的是歐式箱式變壓器。

（一）美式箱式變壓器及其優(yōu)缺點

美式箱式變壓器主要由變壓器、低壓樁頭箱體、10kV的環(huán)網(wǎng)開關(guān)和10kV電纜插頭等部件組成。接線形式為一路或兩路10kV的進線，選用容量為500kVA-800kVA的單臺變壓器，低壓出線電纜為4-6路。美式箱變具有體積小、便于安裝、便于偽裝；容易與住宅環(huán)境相協(xié)調(diào)；低壓電纜長度可以縮短，能夠降低線路的損耗以及供電配套造價相對較低的優(yōu)點。

（二）歐式箱式變壓器及其優(yōu)缺點

歐式箱式變壓器主要部件包括變壓器、低壓電容器、10kV環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜、低壓開關(guān)等，相當(dāng)于將Ⅲ型站的設(shè)備緊湊的安裝在金屬箱體內(nèi)。接線形式有兩種，一是單臺配變形式一兩路10kV進線，單臺變壓器的容量為500kVA-800kVA，低壓出線電纜為4-6路；二是兩臺配變形式一兩路10kV進線，每臺變壓器容量均為500kVA-800kVA，低壓出線電纜為8-12路。歐式箱變負荷能力，供電可靠性較強；噪音較低；輻射較美式箱變低，具有一定的屏蔽作用；能夠設(shè)置配電自動化裝置。但是歐式箱變的體積較大，是美式箱變的3倍，對安裝有一定影響。

三、箱式變壓器的結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)缺點

箱式變壓器的結(jié)構(gòu)包括了高壓開關(guān)系統(tǒng)、變電站綜合自動化系統(tǒng)、鎧裝母線、直流電源和一次設(shè)備等，并將其合理布置在封閉、能夠移動的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，實現(xiàn)了機電一體化的全封閉運行。箱式變壓器的結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)點在于：

第一，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少。箱式變壓器的大部分高壓配置設(shè)備都被合理的設(shè)置在了封閉的箱體內(nèi)，由于對各個設(shè)備之間的布局進行了合理的設(shè)計與優(yōu)化，從而縮小了設(shè)備之間的絕緣距離，使變壓器機構(gòu)變得緊湊，也就縮小了變壓器的占地面積。

第二，安裝方便，容易建成。設(shè)計人員需要根據(jù)變電站的實際要求對箱式變壓器進行設(shè)計和安裝，設(shè)計出箱外設(shè)備的布置以及一次主接線圖，通過設(shè)計選擇合適的變壓器型號與規(guī)格，制造廠家根據(jù)要求對箱式變壓器進行組裝。

第三，降低了成本。箱式變壓器經(jīng)濟適用性高，主要體現(xiàn)在成本較低；屬于前期投資，實現(xiàn)提前收益；同時箱式變壓器處于封閉的箱體內(nèi)，運行與維護的費用相對較低。

第四，箱式變壓器的組合方式較靈活。由于箱式變壓器的結(jié)構(gòu)十分緊湊，并且沒一個箱體相對獨立，能夠進行多種形式的組裝，靈活性較強。同時電氣設(shè)備元件也具有獨立性和通用性。

第五，具有較高的安全性與可靠性。箱式變壓器的箱體材料和制作工藝先進，具有良好的防腐蝕能力，并且箱內(nèi)裝有空調(diào)以及出事設(shè)備，使得變壓器的運行不會受到外界環(huán)境條件的影響，保證了變壓器運行的可靠性。同時，箱式變壓器的金屬導(dǎo)體、設(shè)備間的接觸部分與絕緣部分都處于封閉的環(huán)境，這也保證了變壓器的安全性。

第六，具有較高的自動化。箱式變壓器的自動化程度較高，具有微機保護與綜合系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離的操控，如遙控、遙調(diào)、遙信以及遙測。并且通過每一個智能單元的獨立運行，保證了繼電保護裝置、自動保護裝置的安全與可靠，實現(xiàn)了運行參數(shù)的實施監(jiān)測與控制，有利于危險警報與事故的處理。

第七，美觀協(xié)調(diào)。箱式變壓器的外觀設(shè)計美觀，體積不大，能夠與環(huán)境和諧一致。

箱式變壓器的缺點在于：第一，美式箱式變壓器的負荷開關(guān)浸在油里，油一旦被電弧碳化和分解就會產(chǎn)生乙炔等有害氣體，這就導(dǎo)致變壓器的性能下降，增加事故的發(fā)生；同時美式箱變的檢修不方便，斷開點觀察較難。第二，由于美式箱變本身不帶低壓保護和計量，因此我國在箱式變壓器生產(chǎn)時，為滿足實際需要加裝了低壓配電柜。第三，箱式變壓器由于長時間在太陽下暴曬，對塑殼斷路器的散熱造成了嚴重的影響，導(dǎo)致斷路器不能進行正常的開斷負載、短路電流、并容易造成高壓側(cè)故障。

四、箱式變壓器常見問題及解決方案

（一）外觀設(shè)計不合理，與環(huán)境不相協(xié)調(diào)

箱式變壓器外觀設(shè)計的合理性十分重要，如果只片面考慮制作成本，選擇質(zhì)量不合格的制作材料，不考慮與環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，將會對變壓器的安全運行以及整個環(huán)境的協(xié)調(diào)造成影響。因此，應(yīng)選擇合適的廂式變壓器外殼材料，根據(jù)環(huán)境和使用要求進行箱式變壓器的外觀設(shè)計。

（二）整體布局缺乏科學(xué)性

不科學(xué)合理的整體布局，將導(dǎo)致空間的浪費，增加了制造的難度。因此，箱式變壓器的變壓器室、高壓室以及低壓室要按照一定的形狀進行布局。如品字形或者目字形等，品字形在臺數(shù)較多時，能夠增加布置的緊湊性；而目字形接線比較方便，隔室也較少。

（三）高壓柜防護措施不到位

由于接線方式與保護裝置的不到位，常常引發(fā)高壓柜出現(xiàn)故障或者事故現(xiàn)象。為了實現(xiàn)大范圍的保護，便于頻繁的操作，因此必須對高壓柜進行嚴格的防護措施。高壓柜通常必須具有嚴格的防護措施與較高的防護等級，可帶接地開關(guān)與高壓顯示裝置。其中斷路器通常為真空斷路器，并且具有保護裝置；同時還應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的負荷開關(guān)。

（四）變壓器室通風(fēng)散熱措施不夠

變壓器的通風(fēng)散熱十分重要，是維持供電安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，變壓器散熱不良，散熱措施不到位，就將引起故障的發(fā)生、發(fā)生斷電停電現(xiàn)象，甚至引發(fā)安全事故。因此，需要加強變壓器室的通風(fēng)散熱措施。如在變壓器室增設(shè)空調(diào)，或者在頂蓋下設(shè)置風(fēng)扇抽風(fēng)，或者將風(fēng)扇設(shè)置在基礎(chǔ)通風(fēng)口，以便將冷空氣從坑道內(nèi)送入變壓器室。

（五）太陽暴曬引起箱體溫度過高

箱式變壓器送至現(xiàn)場后，由于環(huán)境因素以及缺少防曬隔熱措施，會造成箱體的溫度過高，同時也造成箱體內(nèi)部散熱不良，增加設(shè)備的負荷，這都將影響變壓器運行的穩(wěn)定性與安全性。因此，在變壓器送達現(xiàn)場后還應(yīng)對變壓器增加隔熱措施。如在變壓器的四周增加隔熱材料，或者采用雙層夾板結(jié)構(gòu)，或者在頂蓋上采用帶有空氣墊法氣樓結(jié)構(gòu)與隔熱的氣樓結(jié)構(gòu)。

（六）低壓配電接線不緊湊

低壓配電室由進線柜、回路饋電柜、電容器柜和計量柜等組成，通常有4-8臺，由于設(shè)備與線路較多，時常發(fā)生線路冗長不緊湊，占用大量空間以及線路損耗的問題。因此，為了對空間進行充分利用，低壓柜的設(shè)計與接線方式應(yīng)該盡可能緊湊。

（七）缺少防雨、防潮的措施

雷雨季節(jié)，由于廂式的運行環(huán)境變差，箱門或者低壓電纜孔洞封堵不嚴，就容易造成箱變低壓部分絕緣距離的降低，造成短路或者接地故障。因此，需要在雷雨季節(jié)加強箱式變壓器的濕度檢查，濕度較高時必須停電進行處理，同時還要保證箱體內(nèi)防潮加熱裝置的正常運行。

五、箱式變壓器產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

（一）投資及維護成本

相比傳統(tǒng)的變壓器，箱式變壓器的優(yōu)勢明顯，不僅占地面積較少，同時也避免了傳統(tǒng)蛛網(wǎng)式架空電網(wǎng)箱式變壓器以及傳統(tǒng)的集中降壓、長距離配電的較大資金投入。由于傳統(tǒng)的變壓器等電力配送設(shè)施往往暴露在外面，外界環(huán)境因素對其的影響較大，容易引發(fā)故障、造成事故或者造成一定的經(jīng)濟損失。箱式變壓器的運用，由于設(shè)備封閉在箱體內(nèi)部也就避免了環(huán)境條件對其內(nèi)部的較大影響，從而也就降低了由于線路維護、維修等造成的資金投入。

（二）減少了不必要的電能損耗

箱式變壓器的應(yīng)用替代傳統(tǒng)的配電方式，將復(fù)雜、老化的線路替換，不僅能夠滿足用戶的用電需求，同時也減少了電能的不必要損耗。如某區(qū)由于原有線路老化、絕緣破損，造成了電量的嚴重丟失，回收率僅占40%左右。線路改造后，投入箱式變壓器，此工程完成后，電量的回收率達到了65%。此外，箱式變壓器的應(yīng)用，還能夠減少原有多臺變壓器造成的空載損耗以及負載損耗，減少不必要的電能消耗和經(jīng)濟損失。

結(jié)語

箱式變壓器設(shè)計方案以及制造工藝需要根據(jù)現(xiàn)場的需要進行。目前我國的箱式變壓器的制造，在吸收國外先進生產(chǎn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實際需要制造出了物美價廉的箱式變壓器。不僅具有先進性，同時也符合環(huán)保節(jié)約的理念。箱式變壓器具有較多的優(yōu)點，并且運行具有較高的穩(wěn)定性與安全性，同時投資少，維護費用相對較低，具有良好的經(jīng)濟效益。因此，箱式變壓器具有可觀的運用前景。

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