一、引言

箱式變電站，把高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、隔熱、全封閉的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)。箱變適用于礦山、工廠企業(yè)、光伏電站和風力發(fā)電站，成為新型的成套變配電裝置。箱變按照結(jié)構(gòu)特點分為歐變、美變及華變，工程中根據(jù)項目實際選擇合適的箱變型式。

二、歐式箱變特點

1、高壓配電裝置結(jié)構(gòu)：

歐式箱變高壓配電裝置，從進線方式上分為：終端型、環(huán)網(wǎng)型兩種：從進線方位上分可分為：從箱體頂部架空進線和利用高壓電纜溝從地下進出線，這是現(xiàn)代設(shè)計較為普遍的采用方法

2、變壓器室結(jié)構(gòu)：

歐式箱變都設(shè)有獨立的變壓器室，變壓器室主要由：變壓器，自動控溫系統(tǒng)照明及安全防護欄等構(gòu)成。

變壓器運行時，將在箱變中產(chǎn)生大量的熱量，所以變壓器室的散熱、通風問題是歐式箱變設(shè)計中應重點考慮的問題：變壓器運行時，產(chǎn)生的熱量使變壓器室的溫度不斷升高，所以自然通風散熱往往不能保證變壓器可靠、安全運行：歐式箱變設(shè)計中，除變壓器容量較小的箱變采用自然通風外，一般都設(shè)計了測溫保護,用強制排風措施加以解決。該系統(tǒng)主要由測量裝置，測變壓器室溫、油溫均可。然后通過自動控制電路，對排風扇是否需要投入，按變壓器可靠、安全運行溫度的設(shè)定范圍進行設(shè)置控制。

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，但由于干式變壓器價格較高，所以在用戶沒有特別要求的情況下，應首選油浸式變壓器以降低制造成本。變壓器容量一般在100—1250kVA為宜，最大不應超過1600kVA

3、低壓室結(jié)構(gòu)設(shè)計：

歐式箱變的低壓室按工礦企業(yè)或住宅小區(qū)的使用場合的不同，在設(shè)計結(jié)構(gòu)上應有所不同。歐變低壓室的輸出路數(shù)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上根據(jù)變壓器容量大小和用戶使用需求的不同而不同。變壓器容量小，用戶需求輸出路數(shù)較少的可少設(shè)；而變壓器容量大，用戶要求輸入出路數(shù)多的，可考慮設(shè)計路數(shù)多一些，還可考慮按帶走廊操作形式進行布局。

三、美式箱變特點

過載能力強，允許過載2倍2個小時，過載1.6倍7個小時而不影響箱變壽命采用肘式插接頭，可以十分方便高壓進線電纜的連接，并可在緊急情況下作為負荷開關(guān)使用，即可帶電拔插。采用雙熔斷器保護，插入式熔斷器(BAY-o-net)為雙敏熔絲(溫度、電流)保護箱變二次側(cè)發(fā)生的短路故障。后備限流保護熔斷器(ELSP)保護箱變內(nèi)部發(fā)生的故障，用于保護高壓側(cè)。

變壓器一般采用高燃點油(FR3)高壓負荷開關(guān)保護用熔斷器等全部元件都與變壓器鐵芯、繞組放在同一油箱美箱負荷開關(guān)美式箱變的負荷開關(guān)是放入到變壓器油箱內(nèi)。油浸式三相聯(lián)動開關(guān)可分為二位置(終端式)、四位置(環(huán)網(wǎng)式)兩種，由于此負荷開關(guān)是放在變壓器油箱中其關(guān)合位置只能根據(jù)外部操作面板的指示來判斷，而且其操作要通過專用的絕緣操作桿來進行，所以其操作較比復雜。從這一點來看，其操作很不方便。此外，由于看不見負荷開關(guān)的開斷觸頭(即明顯斷開點)，所以在開斷后，給人們一種不放心的感覺。此外，其負荷開關(guān)一旦發(fā)生故障，更換、維修都將是十分困難。現(xiàn)在的負荷開關(guān)一般采用真空斷路器。

美箱維護

由于外殼的表面處理技術(shù)問題，應加強檢查其銹蝕情況；

美式箱變在油箱中填充的油一般為FR3絕緣油，其燃點可達312C，并且具有優(yōu)良的電熱特性、絕緣強度高、潤滑性好、熄弧能力強、無毒、可以進行生物分解，因此最大程度地減少了對環(huán)境和健康的危害。FR3絕緣油不象傳統(tǒng)礦物油那樣會形成沉淀物，而國內(nèi)生產(chǎn)的美式箱變絕大部分填充的都是25#普通礦物油此外，一般情況下美式箱變的油箱上部都充有惰性氣體，以防止空氣中的水份交換到油中去。而國產(chǎn)的美式箱變可能還沒有企業(yè)進行此項工作，時間一長，油的性能就要降低，加之其密封性能達不到7個Psig的要求，所以必須定期換油。美式箱變無油溫保護，只有一個溫度計來顯示油溫，當油溫太高時，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。因此，應該經(jīng)常檢查在此兩種情況下熔斷器是否正常運行，及外殼是否發(fā)生滲漏油現(xiàn)象。

由于美式箱變的油箱裸露在外部，因此應經(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。

四、國產(chǎn)箱變特點

國產(chǎn)箱變同美式箱變相比增加了接地開關(guān)、避雷器，接地開關(guān)與主開關(guān)之間有機械聯(lián)鎖，這樣可以保證在進行箱變維護時人身的絕對安全。國產(chǎn)箱變每相用一只熔斷器代替了美式箱變的兩支熔斷器做保護，其最大特點是當任一相熔斷器熔斷之后，都會保證負荷開關(guān)跳閘而切斷電源，而且只有更換熔斷器后，主開關(guān)才可合閘，這一點是美式箱變所不具備的。

國產(chǎn)箱變一般采用各單元相互獨立的結(jié)構(gòu)，分別設(shè)有變壓器室、高壓開關(guān)室、低壓開關(guān)室，通過導線連成一個完整的供電系統(tǒng)。

變壓器室一般放在后部。為了方便用戶維修、更換和增容的需要，變壓器可以很容易的從箱體內(nèi)拉出來或從上部吊出來。由于變壓器放在外殼內(nèi)，其有利的因素是可以防止陽光直接照射變壓器而產(chǎn)生的溫升，同時也可以有效地防止外力碰撞、沖擊及發(fā)生觸摸感電事故：其不利因素是對變壓器的散熱提出了較高的要求。高壓開關(guān)室內(nèi)安裝有獨立封閉的高壓開關(guān)柜，柜內(nèi)一般安裝有產(chǎn)氣式、壓氣式或真空式負荷開關(guān)一熔斷器組合電器，其上安裝的高壓熔斷器可以保證任一相熔斷器熔斷都可以使其主開關(guān)分閘，以避免缺相運行。此外還裝有接地開關(guān)，其與主開關(guān)相互連鎖，即只有分開主開關(guān)后，才可合上接地開關(guān)，而合上接地開關(guān)后，主開關(guān)不能關(guān)合，以此來保證維護時的安全。在柜內(nèi)還裝有高壓避雷器，整個開關(guān)的操作十分方便，只須使用專用配套手柄，就可實現(xiàn)全部開關(guān)的關(guān)合分斷。同時還可以通過透明窗口觀察到主開關(guān)的分合狀態(tài)。低壓開關(guān)柜：一般低壓開關(guān)柜內(nèi)都裝有總開關(guān)和各配電分支開關(guān)、低壓避雷器、電壓和總電流、分支電流的儀表顯示，同時，為了更好的保護變壓器運行安全，往往采取對變壓器上層油溫進行監(jiān)視的措施。當油溫達到危險溫度時，其可以自動停止低壓側(cè)工作(斷開低壓側(cè)負荷)，當然其動作值可以根據(jù)要求自行設(shè)定。國產(chǎn)箱變的變壓器一般均采用S9、全密封低損耗變壓器，有的產(chǎn)品已經(jīng)采用非晶合金做變壓器鐵芯，以降低損耗。

國產(chǎn)臥式箱變更準確的講，稱為歐美一體化箱變。臥式箱變的外觀形同歐式箱變，但體積卻大大小于歐式箱變，略大于美式箱變。這是因為臥式箱變的變壓器、負荷開關(guān)及低壓出線方式基本與美式箱變相同、但它有獨立的變壓器室。由于高、低壓出線均在側(cè)壁，所以變壓器室不需考慮防護欄等設(shè)施。因臥式箱變體積小、緊湊的結(jié)構(gòu)特點，使一些設(shè)計者對其頂蓋設(shè)計也大大簡化(不加隔熱層等)，僅保留了自然通風散熱冷卻運方式，國產(chǎn)臥式箱變得主要缺點為，存在局部過熱現(xiàn)象，造成絕緣油過熱分解，容易造成油中氣體含量超標。

五、美式箱變與歐式箱變的比較

與同容量的歐式箱變相比較，美式箱變的結(jié)構(gòu)更為合理。由于歐式箱變是將變壓器及普通的高壓電器設(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：另一方面在箱體中采用普通的高壓負荷開關(guān)和熔斷器、低壓開關(guān)柜，所以箱式變體積較大。美式箱變與歐式箱變結(jié)構(gòu)上不一樣。從布置上看，其低壓室、變壓器室、高壓室不是目字型布置，而是品字型布置。從結(jié)構(gòu)上看，這種箱式變分為前、后兩部分前面為高、低壓操作間隔，操作間隔內(nèi)包括高低壓接線端子，負荷開關(guān)操作柄，無載調(diào)壓分節(jié)開關(guān)，插入式熔斷器，油位計等；后部為注油箱及散熱片，將變壓器繞組、鐵芯、高壓負荷開關(guān)和熔斷器放入變壓器油箱中。避雷器也采用油浸式金屬氧化物避雷器。變壓器取消油枕，采取油加氣隙體積恒定原則設(shè)計密封式油箱，油箱及散熱器暴露在空氣中，沒有散熱困難。低壓斷路器采用塑殼斷路器作為主斷路器及出線斷路器。由于結(jié)構(gòu)簡化，美式箱變的占地面積和體積大大減小，由于其體積很小再加上只是一側(cè)開門，其所需占地面積僅是歐式箱變的1/4，體積僅為同容量歐式箱變的1/5-1/3。美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護，低壓側(cè)采用塑殼自動空氣斷路器保護，與中國10kV配變保護方式相同。高壓熔斷器保護變壓器內(nèi)部故障，自動空氣斷路器保護低壓側(cè)線路的過電流、短路、欠電壓故障。美式箱變存在的缺點。由于負荷開關(guān)浸在油里，油被電弧碳化、分解，產(chǎn)生乙炔等有害氣體，使得性能下降，曾發(fā)生事故?？床坏矫黠@斷開點，檢修不方便由于箱式變長期處于太陽的直曬下，影響塑殼斷路器的散熱，使得斷路器不能正常開斷負載及短路電流，易引發(fā)高壓側(cè)故障。

六、變壓器選型

歐式箱變可采用油浸式或干式變壓器，美式箱變及華式箱變一般采用油浸變壓器。油浸變與干式變區(qū)別如下：

1、絕緣和散熱不一樣，千式變采用樹脂絕緣，靠自然風冷，大容量靠風機冷卻，油浸式變壓器靠絕緣油進行絕緣，靠絕緣油在變壓器內(nèi)部循環(huán)將線圈產(chǎn)生的熱量帶到散熱片進行散熱。

2、油浸變由于防火需要，一般安裝在單獨的變壓器室內(nèi)或室外，干式變必須安裝在室內(nèi)，一般安裝在低壓配電室內(nèi)，不需要獨立房間。

3、對負荷承受能力不同，一般干式變應在額定容量下運行，而油浸式變壓器過載能力較好

4、造價不一樣，對同容量變壓器來講，干式變采購價格比油浸變高很多5從運行維護角度，干式變工作量小。

6、區(qū)域氣候比較潮濕悶熱地區(qū)，易使用油浸變，在使用干式變時，應配備強制風冷設(shè)備

7、干式變絕緣等級高，耐高溫，油浸變絕緣等級低，不耐高溫。

干式變與油浸變各有優(yōu)缺點，可根據(jù)實際需要進行選型，發(fā)電廠低壓廠用變壓器采用干式變，高壓廠用變壓器及主變采用油浸變：光伏電站采用干式變與油沒變均可，從運行維護角度方便考慮，采用干式變

七、箱變選型建議

大中型光伏電站一般分成多個方陣，每個方陣配置一臺箱變。在箱變選型時應綜合考慮價格因素，氣象因素，環(huán)境因素，占地面積，運行維護要求等。從價格比較，歐式箱變價格最高，美式箱變次之，華式箱變最低；從占地面積比較，歐式箱變占地最大，華式箱變次之，美式箱變最小；從運行維護角度，華式箱變符合中國習慣；從散熱方面考慮，歐式箱變變壓器全室內(nèi)布置，散熱差，美式箱變變壓器一部分在室外，散熱較好，華式箱變變壓器三面在室外，散熱最好三種箱變各有優(yōu)缺點及適用范圍，使用單位應根據(jù)項日實際情況合理選型，提高光伏電站的安全可靠性及經(jīng)濟實用性，并方便運行維護，提高經(jīng)濟效益。