箱式变电站的选型与应用

随着城网改造的不断推进，城网改造的领域不断扩大，特别是在城市居民住宅小区配电网建设中，箱式变电站以其工厂化建设，设计施工周期短而独具魅力。
1、工程概况
湖北省汉江集团水电公司民康小区，居住区用地面积约3.25万m2，住宅区居住面积1.92万m2，共有居民559户，约1789人，民康小区3线入地工程是城网改造的试点项目，根据改造要求，从供电安全、环境美观、供电效率等诸多因素考虑，选择10kV箱式变电站与电缆线路构成其配电系统。
2、箱变的选型
2.1两种箱变技术经济比较
箱式变电站按结构主要有欧式箱变和美式箱变。欧式箱变体积大，造价低而美式箱变体积小，结构紧凑，约为同容量欧式箱变的1/3～1/5，外形美观，尽管造价略高，但美式箱变具有供电可靠、结构合理、安装迅速、灵活、操作方便等特点，既可用于户外，又可用于户内。
美式箱变与欧式箱变不同在于美式箱变是将变压器铁芯、高压负荷开关、保护用熔断器等设备统一设计，放在同一注油箱中，具有以下特点：
(1)体积小、结构紧凑，仅为国内同容量箱变的1/3左右；
(2)全密封、全绝缘结构，无需绝缘距离，可靠保护人身安全；
(3)既可用于环网，又可用于终端，转换十分方便，提高了供电可靠性；
(4)过载能力强；
(5)损耗小，可选择S9或SH型；
(6)高压电缆头采用公司的产品，可操作200A负荷电流，在紧急情况下可带电插拔作为负荷开关操作，并具有隔离开关操作方便灵活的特点；
(7)采用双熔丝保护，降低运行成本；
(8)选用高燃点油(燃点高达312℃)可置于建筑物内；
(9)箱体采用防腐设计和喷漆处理，可广泛适用于各种恶劣环境，如多暴风雨和高污染地区，与环境浑然一体。
综合以上考虑，结合民康小区绿化美观、节能环保等要求，优先选择美式箱变。
2.2箱变中配变的选型
2.2.1几种配变经济分析比较
选择美式箱变后，与箱变配套的配变的技术特点对整个低压电网的电压质量、经济效益及供电可靠性都具有举足轻重的影响。
自国家明令淘汰S7系列，S9系列变压器和SH非晶态系列变压器是目前国产节能变压器，S9变压器与现行国家标准GB/T6451-1995的规定值相比，总损耗下降了15～25，而国产SH非晶态合金变压器的空载损耗仅为S9型同容量变压器的20，比现行国标GB/T10228-1997规定数值降低3/4。
因为居民小区利用小时较少，即轻载运行时间长，年空载损耗占变压器总损耗比重较大，所以SH型非晶态合金变压器适合居民小区的用电特点，节能效用。
根据经济比较分析，SH型非晶态合金变压器适合居民小区用电特点，节能效果。SH与S9相比，虽然一次性投资大，但在3～6年内即可收回投资差额部分，在11～12年即可收回变压器成本费。故优选SH型非晶态合金变压器。笔者所在民康小区，经过经济分析比较，终选择一台SH型配变，2台S9型配变与箱变配合使用，分别是上海置信公司YBW-1.1-500/10箱变(变压器采用SH-400/10)和上海ABB公司ZGSBZ-400/10型箱变(变压器采用S9-400/10)。
2.2.2配变容量确定
箱变容量的选择对综合投资效益有很大影响。变压器容量选得过大，出现"大马拉小车"现象，不仅一次性投资大，空载损耗也大。变压器容量选得过小，变压器负载损耗增大，经济上不合理，技术上也不可行，一方面变压器的负载率(即效率时的负载率)，不是在额定状态下，而是在40～70之间，负载率过高，损耗明显增大；另一方面，由于变压器容量裕度小，负荷稍有增加，便需更换大容量箱变，频繁增容势必会增加投资，影响供电。
选择箱变容量，要以居民小区现有的负荷为依据，适当考虑负荷发展，选择箱变容量按照5年电力发展计划确定。
当5年内电力发展明确，变动不大且当年负荷不低于变压器容量的30时：
SN=KS·∑PH/cosφ·η
式中SN--箱变在5年内所需配置容量，kVA
∑PH--5年内的有功负荷，kW
KS--同时率，一般为0.7～0.8
cosφ--功率因数，一般为0.8～0.85
η--变压器效率，一般为0.8～0.9
根据公式一般把KS=0.75，cosφ=0.8，η=0.8
SN=0.75∑PH/0.8×0.8=1.2∑PH
实例：民康小区按照50W/m2设计，则
PH=50×19200=960kW
SN=1.2×960=1152kW
故民康小区选择3台400kVA箱变。
3、箱变的安装
(1)箱变位置应逼近负荷中心，根据小区负荷分布情况，计算出负荷矩，以此确定负荷中心，将箱变安装在负荷中心附近，这样，可缩短供电半径，可减少基建投资，减少电能损耗≤12，提高电压质量()运行维护方便，其低压(400V)供电半径≤500m；
(2)箱变使用地点不允许有强烈震动和冲击，不允许有较大的电磁感应强度，对于箱变地埋线路，应布置好各回路出线的敷设路径，并满足对地下设施的安全距离，且不影响供电区长远发展；
(3)使用地点不得有爆炸危险的物质，周围介质中不能含有腐蚀金属与破坏绝缘的气体及导电介质；
(4)箱体安装垂直倾斜角不应超过5°，户外风速不超过35m/s，空气相对湿度不得超过90(25℃)；
(5)箱变安装不需建设控制室和相应厂房，10kV设备无架构，占地面积小，现场只需按厂家提供的箱变基础尺寸，制做一基钢筋混凝土基础；
(6)吊装根据标准重量及有关安全规程选用适当的起重设备，起吊钢丝绳之夹角小于60°，起吊时应用绳索对角拉住箱变，以保证其平稳就位；
(7)箱式变压器出厂时已调试好，只需将箱变高压及低压电缆与箱变连接；
(8)箱体及主变周围应设置避雷针，并保证设备在其安全保护范围之内，在预制地基前应首先埋好接地网，其接地电阻应小于4Ω，箱体就位后，应将箱体接地端子与之接牢；
(9)由于箱式变已达到无人值守的技术要求，可不设后台设备，运行时，要考虑加强防盗。
4、结论
通过对箱式变技术经济分析比较，选择了技术经济性能的产品，所居住的民康小区改造后，小区无架空线，使小区绿化环境美观大方。目前，箱式变运行良好，维护简单，安全、适用、经济、美观，取得较好的社会效益、环境效益和经济效益。
箱式变体积小、占地面积少、布置灵活、安装方便、节能环保、噪音小，有利于改善和美化环境，它必将随着国民经济的发展和人民生活水平的提高而大量运用于住宅小区的建设上，获得大规模的发展。(