箱式变压器的应用与探讨

温泽强

【摘要】在旧城电网改造中，欧式箱变和美式箱变得到了比较广泛的应用，其应用范围由其箱变结构决定。本文就美式箱变和欧式箱变的结构及特点进行分析，并根据箱变的结构特点分析各自的应用范围，最后对美式箱变和欧式箱变应用中的要点进行分析。

【关键词】美式箱式变压器；欧式箱式变压器；应用

0.引言

在我国旧城电网改造中，高压将直接进入负荷中心，形成高压受电-变压器降压-低压配电的供电格局[1]。在旧城区的改造过程中考虑到用地难，并对供电的可靠性和稳定性提出了更高的要求，供配电方式的自动化水平以及供配电设备应向更加智能、更加方便的方向发展，而箱式变压器具有施工简单、占用空间少、密封安全，具有满足电网改造的要求，因而箱式变电站在旧城电网改造中得到了广泛的应用。

1.美式箱变

1.1美式箱式变压器的结构及接线方式

美式箱式变压器主两大部分组成，一是注油式箱体及散热器，二是高压和低压配电间隔，美式箱式变压器结构见图1。美式箱变将变压器的铁芯、绕组、高压负荷开关、保护熔断器等装置都设置在油箱内，变压器的铁芯的材质较多，主要有非晶态合金和冷轧硅钢片两种。油箱采用全密封式设计，部分生产厂家将油箱焊接如变压器内，避免维护和检修，提高使用寿命；部分生产厂家采用隐秘式螺栓或耐油橡胶圈密封设计，提高油箱承受压力的能力。高压和低压配电间隔部分包括负荷开关控制、高压出现端子和低压出线端子三部分，插入式熔断器、压力表、油位计、、无载调压分接开关、注油孔以及放油閥为主要仪表及零部件[1]，部分高压和低压配电间隔还加装三相电量监视器，以增强防窃电能力。

美式箱式变压器的电气接线方式有两种，一是环网型变压箱，二是配电网终端变压箱，电气接线方式分别见图2、图3。油浸式负荷开关采用三相联动开关设计方式，操作机构为弹簧操作机构，包括两工位和四工位两种负荷开关。

注：T表示变压器，QL1表示两工位负荷开关，QL2表示四工位负荷开关，FU1 表示后备保护熔断器，FU2表示插入式熔断器，FV表示氧化锌避雷器，X表示电缆终端盒。

1.2美式箱式变压器的特点分析

（1）优点。由于美式箱式变压器将负荷开关、分解开关、变压器等装置设置在邮箱内，箱体也采用全封闭式结构设计，因而美式箱式变压器的体积小。美式箱式变压器的油箱不仅具备一般油箱的功能，而且油箱还属于外壳的组成部分，因而其散热性能好。最后，终端美式箱式变压器使用美式肘形插头作为电缆接头，方便操作人员执行带电拔插操作，有明显断开点，便于维护人员检修。

（2）缺点。一是污染问题多，负荷开关污染问题大。负荷开关采用油开关灭弧原理设计，开端电流时产生的游离碳残留于箱体，游离碳容易附着于下部线圈和铁芯，进而影响变压器散热及绝缘性能。二是负荷开关设计影响散热性能。当高压侧为环网结构，负荷开关位于邮箱内设计方式导致油箱已被变压器加热，而流经负荷开关中的"穿越功率"大于变压器本身功率，在变压器热量的共同作用下造成温度过高[2]。三是智能操作性低，难以远程遥控。许多10kV配电网络具有故障定位及自动切除功能，以提高供电效率。但是，美式箱式变压器的"四工位"负荷开关设计造成手动操作难度较高，遥控操作的可靠性更加低。四是中压开关危险性高。我国已全面实施中压开关无油化策略，并且90%以上的中压开关实现无油化。而美式箱式变压器采用多油式设计，不利于油温散热。随着负载的变化，变压器的保护特性会不断降低。不仅如此，熔断器动作可产生无限流功能，可造成油箱炸开。

2.欧式箱式变压器

2.1欧式箱变结构及组成

欧式箱变采用隔离式设计，将变压器、低压配电设备及低压配电设备相互隔开，并排呈"目"或"品"状排列。欧式箱变包括终端式箱变、环网供电欧式箱变两种，终端式箱变采用负荷开关组合熔断器设计，环网供电欧式箱变采用两个环网进出线间隔和一个变压器回路间隔设计，变压器荣采用负荷开关-熔断器组合电器，如油浸变压、干式变压器、耐燃液变压器。

2.2欧式箱变的特点

（1）优点。技术先进可靠，欧式箱变制作工艺先进，材质优良，抗腐蚀性能加，使用寿命长。设备保温、除湿性能优良，运行状况受外界环境影响小，稳定性高。欧式箱变采用独立运行设计，继电保护齐全，变压器室、高低压柜、电容补偿独立齐全，具有电房的功能。组合方式灵活，欧式箱变结构紧凑，各组成部分之间相互独立，组合方式灵活多变。如35kV设备室外安装于10kV设备及相关系统室内安装组合、35kV和10kV设备组成的全欧式变电所。而在旧城网改中，可保持35kV设备不变，安装10kV开关箱即可完成改造[3]。还可考虑配网自动化运行，加设自动化设计功能，可实现遥测、遥信、遥控、遥调"四遥"操作。

（2）缺点。欧式箱变缺点是体积偏大，柜体太高，影响人们的视线[3]。散热性能不佳，需额外装设风扇提升散热效果，增加能源消耗，造成能源浪费。

3.美式箱变和欧式箱变的应用

3.1美式箱变和欧式箱变应用范围比较

由于美式箱式变压器和欧式像是变压器的结构存在较大差异，因而两者的可靠性差异显著，其使用范围及场合也存在一定的区别。根据美式箱式变压器的结构特点以及性能优缺点，美式箱式变压器多用于对供电要求较低区域。如用电量较小的多层住宅及不重要建筑物。通过大量的应用实验研究发现，将美式箱式变压器与环网开关站结合使用可扩大美式箱式变电站的应用范围，使其可应用于多层住宅供电需求。其原因在于采用环网站设计时刻减少架空线上支接的负荷点，增强网络结构。另外，即使箱变发生故障，产生的影响也较小，因而可适用于小高层和高层供电。而对于住宅小区密集、城市公共场所、繁华的闹市区域以及施工工地、工厂等区域，则多采用欧式箱式变压器。

3.2美式箱变的应用要点

将美式箱式变压器用于旧城电网改造时，应注意以下几点。一是埋好接地网。变压器周围应事先埋设足够的接地网，接地引线不得少于2条，将接地电阻控制在4Ω以内。二是做好投入运行使用前的检查和试验。试验要点：测量直流电阻、高压侧绝缘电阻、低压侧绝缘电阻、工频耐压试验，工频耐压试验按出厂实验标准值的85%为标准，1分钟后观察设备是需要注油，变压器每次注油后不得立即开始进行试验，而应在注油后10小时后进行[4]。检查要点：检查高压插头制作工艺是否符合标准、负荷开关转动情况是否良好，各部位连接是否可靠、插入式熔断器熔断管安装是否到位、箱体是够牢固固定。三是做好熔管使用及更换。由于式限流熔断器浸泡于油内，更换前需通过断开负荷开关、拔出高压电缆插头等操作是变压器处于断电状态，再打开油箱顶盖更换熔断器。拔出插入式过载保护熔断器：首先断开负荷开关使箱内压力降低后再使用操作杆操作；当熔断器被熔断，首先要根据故障表现分析故障原因，再更换规定型号的熔管。如果处于带电状态更换熔管，必须用操作杆操作。

3.3欧式箱变的应用要点

一是按照箱变的规格和图纸要求做好箱变的基础；二是埋好接地网，在做基础的时候同时埋设足够的接地网，接地引线不得少于2条，将接地电阻控制在4Ω以内；三是使用专业是设备进行安装，使用专用工具从底部起吊，安装用螺栓固定，并与接地钢板焊接固定；四是做好各项检测与试验工作，如检查变压器内部是否清洁、装置是否正常灵活和准确可靠、线路及电气连接是否符合要求，在投入使用前还需对高低配电设备及计量装置进行必要的实验，通过试验后才能投入使用；五是检查高压开关设备，对高压开关设备进行2000以上五负荷开合闸操作实验，或进行20次以上带负荷开关闸实验，检查触头及灭弧装置损耗是否严重，及时发现异常并更换故障部位[5]；六是科学设计变压器外壳，变压器外壳要根据应用地区的实际情况，使用先进的技术设计通风性能好、防尘防潮能力佳、外观优美、方便维护的外壳，所使用的金属材质部件必须经过防蚀处理，提高使用寿命[6]。

4.结语

通过对美式箱变和欧式箱变的技术特性分析可以发现，两者各具优缺点。因此，将两种箱式变压器应用于旧城网改中，还需要对两種箱式变压器的制造质量及外观等方面进行改进，如改变压器进出线、高压进线、高压连接线、低压侧设备等，提高设备质量，缩短施工时间，降低施工风险，减少变压器对周边居民的影响，因考虑到更高的供电可靠性和维护检查方便，在旧城区改造中，条件允许的，应采用欧式变压器，为居民和企业提供更加稳定的供电网络。

参考文献：

[1]周海. 箱式变压器在电力工程施工中的应用[J]. 中国高新技术企业，2014，09（06）：51-52.

[2]李长阳，张书芳. 欧式、美式箱变的比较探讨[J]. 中国科技投资，2013，14（11）：136.

[3]庞建丽，张亚杰，冯媛媛. 35kV风电美式箱变特点及设计注意事项[J]. 电工电气，2012，09（12）：36-38+61.

[4]杜克. 箱式变压器在配电系统中的应用[J]. 科技与企业，2013，15（19）：337-338.

[5]牛丽芳，王晓虹. 欧式箱变与美式箱变的结构及特性分析[J]. 河南科技，2011，03（10）：55-556.

[6]黄勇军. 浅析美式箱变使用过程中的问题及解决办法[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊），2012，04（07）：303-304.