箱变种类及结构

　　箱变有多种分类方法，如按产品结构可分为“ 组合式变电站” 即“欧式箱变” 、预装式变电站即“美式箱变”;按安装场所可分为户内、户外;按高压接线方式可分为终端接线、双电源接线和环网接线;按箱体结构可分为整体、分体等。

　　组合式变电站

　　“ 组合式变电站”是将高压开关柜设备、配电变压器和低压配电装置三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接，所用高低压配电装置及变压器均为常规的定型产品。

　　布局

　　组合式变电站的高压室、变压器室和低压室可按“目字型”或“品字型”布置。“目字型” 布置与“品字型”布置相比，“目字型”接线较为方便，故大都采用“目字型”布置。

　　高压接线方案

　　组合式变电站有许多种高压接线方式，常用的高压接线方案有：终端、双电源、环网等接线方式。如图2所示，在高压回路中，通常采用负荷开关与限流熔断器组合的保护方式，负荷开关通常采用真空或SF6开关，额定电流为630A，动、热稳定电流分别为50kA和20kA。

　　变压器联结方式

　　通常采用常规的、联结组为Yyn-12的三相三柱式油浸式或干式变压器。近年来，根据市场的需求，亦有采用Dyn-11联结方式的产品被采用，但铁芯结构仍为三相三柱式。

　　低压接线方案

　　低压方案非常繁多，出线保护多采用空气开关或刀熔开关，回路最多可达20路;具有无功补偿和多路计量功能;目前根据市场的需求，亦有安装低压电源自动转换开关的产品，可确保重要用户的供电可靠性。

　　预装式变电站

　　“预装式变电站”即“美式箱变”是将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低压连线置于一个共同的封闭油箱内，用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质，是一种结构紧凑，体积小，经济实用的新型配电设备。由于采用了全绝缘的高压进出线端子和电缆附件，使高压间隔内没有任何裸露的带电部分，具有安全可靠的运行特点。同时，预装式箱变具有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。

　　由于采用普通油和难燃油作为绝缘介质，使之既可用于户外 ，又可用于户内，适用于住宅小区、工矿企业及各种公共场所，如：机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。有着非常好的发展前景。

　　箱变的结构形式

　　预装式箱变的结构形式大致有三种：

　　a.变压器和开关、熔断器共用一个油箱;

　　b.变压器和开关、熔断器分别装在两个上下不同的油箱内;西高所统一设计,目前已有20多家购买了图纸,有的厂已经生产出了样机并已通过了型式试验。

　　c.变压器和开关、熔断器分别装在两个左右不同的油箱内。此种设计也已有产品上市。

　　其中a型为美式箱变的原结构，它的特点是结构简捷、体积小、重量轻。b和c型为a型美式箱变的变形。两种变形的理论根据是：开关操作和熔断器动作造成的游离炭会影响变压器的绝缘，进而影响整个箱变的寿命。这种考虑，理论上讲是有道理的。但反过来认真地想一想，在美国市场运行的美式箱变(a型)占配电变压器的80%以上，并且有几十年的运行历史了，如果有问题，设计和制造早就会改了，这个道理又不太占得住脚了。但道理归道理，这样做确实能够打消一些人的不应有的顾虑。因此，后两种形式的箱变仍有可能占有一席之地的。

　　箱变的高压主回路

　　高压回路由电缆进线端子、负荷开关、熔断器组等主要部件组成。进线方式有环网、双电源和终端三种供电方式。

　　环网和双电源由以下4种方式来实现：

　　(1) 一个4位置V型负荷开关;

　　(2) 一个4位置T型负荷开关;

　　(3) 二个两位置负荷开关;

　　(4) 三个两位置负荷开关。

　　终端由一个两位置负荷开关来实现。

　　负荷开关

　　两位置和四位置油浸式负荷开关，是预装式箱变的专用开关，体积小、重量轻，额定电流有300A、400A、630A三种，但其动、热稳定电流和短路关合电流都不大，四位置开关的热稳定电流为12.5kA/2S，动稳定电流和短路关合电流为31.5kA;两位置开关的的热稳定电流为16kA/2S;动稳定电流和短路关合电流为40kA。四位置开关的原理接线如图4所示，其中A、B端接电缆进线，C端通过熔断器接变压器。可以看出，T形开关和V形开关接线功能有所不同，T形开关缺少A、B、C同时断开，V形开关缺少A、B连通断开C的功能。因此，T形开关更适合环网运行、而V形开关更适合双电源运行。

　　环网和双电源功能除了采用四位置开关外，还可以采用两个或三个两位置开关的组合实现。两个两位置开关的组合可以实现V形开关的功能，而三个两位置开关的组合可以实现更加灵活的应用。

　　目前，四位置开关国内已经仿制成功，并通过了型式试验，只是产品性能还不太稳定。因此，国内生产的预装式变电站(美式箱变)，目前仍主要采用进口开关。

　　熔断器

　　预装式变电站采用两组熔断器串联进行分段全范围保护，这两组熔断器是插入式熔断器和后备保护熔断器。插入式熔断器是喷逐式熔断器，开断电流小(2500A)，用以开断低压侧故障时的过电流;后备保护熔断器是限流熔断器，开断电流大(50kA)，用以隔离变压器内部故障。

　　因为在运行中，频繁发生的故障是变压器低压侧短路，由于变压器短路阻抗的原因，短路电流被大大限制，反映到高压侧的过电流往往不超过1000A，采用插入熔断器保护一是更换非常方便，二是成本很低;而一旦变压器内部发生故障，短路电流将会很大，一般为2~10kA，在此电流下限流熔断器可以在10ms以内迅速切断故障，将故障变压器与系统隔离。在设计时选取熔断器的原则是：低压侧短路时，高压侧最大通过电流小于图5中两条熔断器曲线的交叉点电流ICROSS，就能保证两个熔断器正确有选择地开断。这种设计确保了箱变的可靠、安全运行，并降低了运行成本。

　　限流熔断器国内已经有一些厂家能够生产，但用于预装式箱变的油浸式限流熔断器还没有完全过关，性能还不太稳定，这里面除了安秒特性以外，石英沙管的密封等关键的技术还需要进一步研究。

　　插入式熔断器的整套产品也已经研制成功，已经推向市场2年多了，但产品的性能和系列化尚有很多工作要去做。