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10kV配電變壓器(臺變及箱變)結構、分類及工作原理詳解

電氣銷售聯合戰線2019-12-19 07:33:12

1. 配電基本介紹

1.1定義

配電變壓器?,簡稱“配變”,指配電系統中根據電磁感應定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。有些地區將35千伏以下(大多數是10KV及以下)電壓等級電力變壓器,稱為“配電變壓器”,簡稱“配變”。安裝“配變”的場所與地方,既是變電所。配電變壓器宜采用柱上安裝或露天落地安裝。


▲ 配電知識結構

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1.2結構

本次小編以油浸式配電變壓器進行結構介紹,油浸式配電變壓器按其結構可分為本體、儲油柜、絕緣套管、分接開關、保護裝置等。如下圖


▲ 配電變壓器結構分解

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?1.2.1 本體?

本體包含了鐵心、繞組及絕緣油三部分,繞組是變壓器的電路,鐵心是變壓器的磁路。二者構成變壓器的核心即電磁部分。

1.2.1.1 鐵心

鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高、厚度為0.35或0.5mm、表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成,鐵心分為鐵心柱和鐵軛兩部分,鐵心柱套有繞組,鐵軛閉合磁路之用。鐵心結構的基本形式有心式和殼式兩種。

▲?鐵心結構


1.2.1.2 繞組

繞組是變壓器的電路部分,一般用絕緣扁銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套裝在變壓器鐵心柱上,低壓繞組在內層,高壓繞組套裝在低壓繞組外層,低壓繞組和鐵芯之間、高壓繞組和低壓繞組之間,都用絕緣材料做成的套筒分開,以便于絕緣。

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▲?繞組結構


1.2.1.3絕緣油

變壓器油的成份是很復雜的,主要是由環烷烴、烷烴和芳香烴構成,在配電變壓器中變壓器油起兩個作用:一是在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間起絕緣作用。二是變壓器油受熱后產生對流,對變壓器鐵心和繞組起散熱作用。常用的變壓器油有10號、25號和45號三種規格,其標號表示油在零下開始凝固時的溫度,例如“25號”油表示這種油在零下25℃時開始凝固。應該根據當地的氣候條件選擇油的規格。

?1.2.2 儲油柜?

儲油柜裝在油箱的頂蓋上。儲油柜的體積是油箱體積的10%左右。在儲油柜和油箱之間有管子連通。當變壓器的體積隨著油的溫度變化而膨脹或縮小時,儲油柜起著儲油和補油的作用,保證鐵芯和繞組浸在油內;同時由于裝了儲油柜,縮小了油和空氣的接觸面,減少了油的劣化速度。

儲油柜側面有油標,在玻璃管的旁邊有油溫在-30℃、+20℃和+40℃時的油面高度標準線,表示未投入運行的變壓器應該達到的油面高度;標準線主要可以反映變壓器在不同溫度下運行時,油量是否充足。

儲油柜上裝著呼吸孔,使儲油柜上部空間和大氣相通。變壓器油熱脹冷縮時,儲油柜上部的空氣可以通過呼吸孔出入,油面可以上升或下降,防止油箱變形甚至損壞。


?1.2.3 絕緣套管

它是變壓器箱外的主要絕緣裝置,大部分變壓器絕緣套管采用瓷質絕緣套管。變壓器通過高、低壓絕緣套管,把變壓器高、低壓繞組的引線從油箱內引至油箱外,使變壓器繞組對地(外殼和鐵心)絕緣,并且還是固定引線與外電路連接的主要部件。高壓瓷套管比較高大,低壓瓷套管比較矮小。


?1.2.4 分接抽頭?

變壓器高壓繞組改變抽頭的裝置,調整分接位置,可以增加或減少一次繞組部分匝數,以改變電壓比,使輸出電壓得到調整。變壓器在退出運行,并從電網上斷開后以手動變換分接開關位置的方式,而調整輸出電壓的稱為無載調壓。


?1.2.5 保護裝置?

1.2.5.1氣體繼電器

氣體繼電器裝于變壓器油箱與儲油柜連接管中間,與控制電路連通構成瓦斯保護裝置。氣體繼電器上接點與輕瓦斯信號構成一個單獨回路,氣體繼電器下接點連接外電路構成重瓦斯保護,重瓦斯動作使高壓斷路器跳閘并發出重瓦斯動作信號;

1.2.5.2防暴管

防暴管是變壓器的一種安全保護裝置,裝于變壓器大蓋上面,防暴管與大氣相通,故障時熱量會使變壓器油汽化,觸動氣體繼電器發出報警信號或切斷電源避免油箱爆裂。



2. 分類

2.1按安裝位置分類

配電變壓器根據安裝位置分為室內和室外。

室外安裝分為臺墎式、桿塔式和落地式(含預裝式)。


2.1.1 塔式

塔式是將變壓器安裝在桿上的構架上。分為單桿式和雙桿式。

當配電變壓器容量在30KVA及以下時(含30KVA),一般采用單桿配電變壓器臺架。將配電變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在一根水泥桿上,桿身應向組裝配電變壓器的反方向傾斜13°-15°。

當配電變壓器容量在50KVA~315KVA時一般采用雙桿式配電變壓器臺。配電變壓器臺由一主桿水泥桿和另一根副助桿組成,主桿上裝有高壓跌落式熔斷器及高壓引下線,副桿上有二次反引線。雙桿配電變壓器臺經單桿配電變壓器堅固。

桿塔式安裝的優點:占地少、四周不需圍墻或遮欄,帶電部分距地面高,不易發生事故。缺點:臺架用鋼材較多,造價較高。 ??? ? ? ? ? ? ?



2.1.2 臺墩式 ? ? ? ?

臺墩式是在變壓器桿下面用磚石砌成0.5-1m的四方墩臺,將變壓器放在上面。一般安裝315KVA以上的變壓器。


大家看看原來農村安裝簡易的臺墩式變壓器:


臺墩式變壓器安裝應注意:

(1)變壓器四周應裝設不低于1.8m的牢固的遮欄或砌圍墻,門應加鎖并由專人保管。

(2)遮欄、圍墻距變壓器應有足夠的安全操作距離。

(3)應在電桿或圍墻上懸掛“高壓危險,不許攀登”等警告牌,防止人、畜接近。

臺墩式安裝的優點:造價低,便于維護檢修。缺點:占地較多,周圍要裝設遮欄,小動物易爬到帶電部分上去,易發生受外力破壞事故。


?2.1.3 落地式

落地式是指將變壓器直接放在地面上,高壓引下線、跌落式熔斷器和避雷器等均在線路終端桿上。

落地式變壓器安裝應注意:

(1)變壓器四周必須裝設可靠的遮欄,門要加鎖并由專人保管。

(2)遮欄外須掛“高壓危險,不許攀登”等警告牌。

(3)因變壓器的帶電部分距地面很低,因此必須在切斷電源后方可進入遮欄內。


2.2電按按冷卻方式分類

根據冷卻方式分可分為油浸式干式變壓器

油浸式變壓器依靠油作冷卻介質、如油浸自冷、油浸風冷、油浸水冷、強迫油循環等。干式變壓器依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風機冷卻,多用于高層建筑、高速收費站點用電及局部照明、電子線路等小容量變壓器。

2.2.1 油浸式變壓器按外殼型式分為:?

1) 非封閉型油浸式變壓器:主要有S8、S9、S10等系列產品,在工礦企業、農業和民用建筑中廣泛使用。?

2) 封閉型油浸式變壓器:主要有S9、S9-M、S10-M 等系列產品,多用于石油、化工行業中多油污、多化學物質的場所。?

3) 密封型油浸式變壓器:主要有BS9、S9- 、S10- 、S11-MR、SH、SH12-M等系列產品,可做工礦企業、農業、民用建筑等各種場所配電之用。?


2.2.2 干式變壓器按絕緣介質分為:?

1) 包封線圈式干式變壓器:主要有SCB8、SC(B)9、SC(B)10、SCR-10 等系列產品,適用于高層建筑、商業中心、機場、車站、地鐵、醫院、工廠等場所。

2) 非包封線圈干式變壓器:主要有SG10 等系列產品,適用于高層建筑、商業中心、機場、車站、地鐵、石油化工等場所。


2.3電調壓方式分類

根據調壓方式可分為有載調壓和無載調壓。

所謂無載調壓和有載調壓都是指的變壓器分接開關調壓方式。區別在于無載調壓開關不具備帶負載轉換檔位的能力,調檔時必須使變壓器停電。而有載分接開關則可帶負荷切換檔位。


2.4相數分類

根據相數分為單相變壓器和三相變壓器

單相變壓器單相變壓器即一次繞組和二次繞組均為單相繞組的變壓器。單相變壓器結構簡單、體積小、損耗低,主要是鐵損小,適宜在負荷密度較小的低壓配電網中應用和推廣。


三相變壓器用于三相系統的升、降電壓。三相變壓器,一般初級有三個繞組,其接法分為三角形和星形、延邊三角形等,三個繞組上的電壓相位互差120度,也就是常見的三相380伏接線方式,其鐵芯傳統的是三相三芯柱、三相五芯柱、漸開線形等形式。



3. 工作原理


變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成,線圈有兩個或兩個以上的繞組,其中接電源的繞組叫初級線圈,其余的繞組叫次級線圈。它可以變換交流電壓、電流和阻抗。最簡單的鐵心變壓器由一個軟磁材料做成的鐵心及套在鐵心上的兩個匝數不等的線圈構成,如下圖所示。




鐵心的作用是加強兩個線圈間的磁耦合。為了減少鐵內渦流和磁滯損耗,鐵心由涂漆的硅鋼片疊壓而成;兩個線圈之間沒有電的聯系,線圈由絕緣銅線(或鋁線)繞成。一個線圈接交流電源稱為初級線圈(或原線圈),另一個線圈接用電器稱為次級線圈(或副線圈)。實際的變壓器是很復雜的,不可避免地存在銅損(線圈電阻發熱)、鐵損(鐵心發熱)和漏磁(經空氣閉合的磁感應線)等,為了簡化討論這里只介紹理想變壓器。理想變壓器成立的條件是:忽略漏磁通,忽略原、副線圈的電阻,忽略鐵心的損耗,忽略空載電流(副線圈開路原線圈線圈中的電流)。例如電力變壓器在滿載運行時(副線圈輸出額定功率)即接近理想變壓器情況。


變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。當變壓器的原線圈接在交流電源上時,鐵心中便產生交變磁通,交變磁通用φ表示。原、副線圈中的φ是相同的,φ也是簡諧函數,表為φ=φmsinωt。由法拉第電磁感應定律可知,原、副線圈中的感應電動勢為e1=-N1dφ/dt、e2=-N2dφ/dt。式中N1、N2為原、副線圈的匝數。由圖可知U1=-e1,U2=e2(原線圈物理量用下角標1表示,副線圈物理量用下角標2表示),其復有效值為U1=-E1=jN1ωΦ、U2=E2=-jN2ωΦ,令k=N1/N2稱變壓器的變比。由上式可得U1/ U2=-N1/N2=-k,即變壓器原、副線圈電壓有效值之比,等于其匝數比而且原、副線圈電壓的位相差為π。


進而得出:

U1/U2=N1/N2

在空載電流可以忽略的情況下,有I1/ I2=-N2/N1即原、副線圈電流有效值大小與其匝數成反比,且相位差π。

進而可得

I1/ I2=N2/N1

理想變壓器原、副線圈的功率相等P1=P2。說明理想變壓器本身無功率損耗。實際變壓器總存在損耗,其效率為η=P2/P1。電力變壓器的效率很高,可達90%以上。



4. 特征參數

額定容量

指變壓器工作狀態下的輸出功率,用視在功率表示。用SN?表示,單位為KVA或VA。


額定電壓

指單相或三相變壓器出線端子之間施加的電壓值。用UN表示,單位為KV或V。一次額定電壓用UN1 表示,二次額定電壓用UN2表示。


額定電流

指在額定容量和允許溫升條件下,通過變壓器一、二次繞組出線端子的電流,用IN表示,單位KA或A。一次繞組電流用IN1表示,二次繞組電流用IUN21 表示。


額定頻率

批變壓器設計時所規定的運行頻率。用?N?表示,單位赫茲(HZ)。我國規定額定頻率為50HZ。


空載損耗

空載損耗也叫鐵損,指當以額定頻率的寶寶電壓施加于一側繞組的端子上,別一側繞組出線開路時,變壓器所吸取的有功功率,用P0表示,單位為W或KW。空載損耗主要為鐵芯中磁滯損耗和渦流損耗,其值大小與鐵芯材質、制作工藝密切相關,一般認為一臺變壓器的空載損耗不會隨負荷大小的變化而變化。


空載電流

變壓器次級開路時,初級仍有一定的電流,這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流(產生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對于50Hz電源變壓器而言,空載電流基本上等于磁化電流。I0表示。通常用空載電流占額定電流的百分數表示,即I0(%)=(I0/IN)×100%。變壓器容量越大,數值越小。


負載損耗

負載損耗也叫短路損耗、銅損,是指當帶分接的繞組接在其主分接位置上并接入額定頻率的電壓,另一側繞組的出線端子短路,流過繞組出線端子的電流為額定電流時,變壓器所消耗的有功功率,用PK表示。單位為W或KW。負載損耗的大小取決于繞組的材質等,運行中的負載損耗大小隨負荷的變化而變化。


變比

批變壓器高壓側額定電壓與低壓側額定電壓之比,即UN1/UN2



絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關.



阻抗電壓(%)

把變壓器的二次繞組短路,在一次繞組慢慢升高電壓,當二次繞組的短路電流等于額定值時,此時一次側所施加的電壓.一般以額定電壓的百分數表示.?


相數

三相開頭以S表示,單相開頭以D表示。


聯結組標號

根據變壓器一、二次繞組的相位關系,把變壓器繞組連接成各種不同的組合,稱為繞組的聯結組。為了區別不同的聯結組,常采用時鐘表示法,即把高壓側線電壓的相量作為時鐘的長針,固定在12上,低壓側線電壓的相量作為時鐘的短針,看短針指在哪一個數字上,就作為該聯結組的標號.如Dyn11表示一次繞組是(三角形)聯結,二次繞組是帶有中心點的(星形)聯結,組號為(11)點。



5. 產品型號


5.1 產品類別代號

O-自耦變壓器,通用電力變壓器不標

H-電弧爐變壓器

C-感應電爐變壓器

Z-整流變壓器

K-礦用變壓器

Y-試驗變壓器


5.2 相數

D-單相變壓器

S-三相變壓器


5.3 冷卻方式

F-風冷式

W-水冷式

注:油浸自冷式和空氣自冷式不標注


5.4 油循環方式

N―自然循環

O―強迫導向循環

P―強迫循環


5.5 繞組數

S―三繞組

注:雙繞組不標注


5.6 導線材料

L―鋁繞組

注:銅繞組不標注


5.7 調壓方式

Z―有載調壓

注:無載調壓不標注


5.8 性能水平代號(設計序號)


5.9 特殊用途或特殊結構代號

Z――低噪聲用;

L――電纜引出

X――現場組裝式;

J――中性點為全絕緣;

CY――發電廠自用變壓器


5.10 變壓器的額定容量

變壓器的額定容量,單位為KVA。


5.11 變壓器的額定電壓

變壓器的額定容量,單位為KV。




6.?常用變壓器

6.1油浸式變壓器

配電變壓器為工礦企業與民用建筑供配電系統中的重要設備之一,它將10(6)kV或35kV網絡電壓降至用戶使用的230/400V?母線電壓。此類產品適用于交流50(60)Hz,三相最大額定容量2500kVA(單相最大額定容量833kVA,一般不推薦使用單相變壓器),可在戶內(外)使用,容量在315kVA 及以下時可安裝在桿上,環境溫度不高于40℃,不低于-25℃,最高日平均溫度30℃,最高年平均溫度20℃,相對濕度不超過90%(環境溫度25℃),海拔高度不超過1000m。


10kV級S11系列配電變壓器技術參數:



6.2干式變壓器

干式變壓器廣泛用于局部照明、高層建筑 、機場,碼頭CNC機械設備等場所,簡單的說干式變壓器就是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中的變壓器。冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時,變壓器可在額定容量下長期連續運行。強迫風冷時,變壓器輸出容量可提高50%。適用于斷續過負荷運行,或應急事故過負荷運行;由于過負荷時負載損耗和阻抗電壓增幅較大,處于非經濟運行狀態,故不應使其處于長時間連續過負荷運行。


10kV級SCB10系列配電變壓器技術參數:



6.3干式變壓器與油式變壓器比較



7.箱變(組合箱式變電站)

7.1概述

箱式變電站,又叫預裝式變電所或預裝式變電站。是一種高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置,按一定接線方案排成一體的工廠預制戶內、戶外緊湊式配電設備,即將變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起,安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱,特別適用于城網建設與改造,是繼土建變電站之后崛起的一種嶄新的變電站。箱式變電站適用于礦山、工廠企業、油氣田和風力發電站,它替代了原有的土建配電房,配電站,成為新型的成套變配電裝置。

近年來,低壓供電的負荷密度不斷增大,對供電的可靠性和質量也提出了很高的要求。在這種情況下,如果以某一較大容量的變電所為中心,以低壓向周圍的用戶供電,將耗費大量的有色金屬,電能損耗很大,還不能保證供電質量。反之,如果以高電壓深入負荷中心,在負荷中心建變電所,就能縮短低壓供電半徑,提高供電質量,節約有色金屬,降低電能損耗。在負荷中心最適宜建設箱式變電所。

高壓/低壓預裝箱式變電站(所)也稱為箱式變電所或組合式變電所(組合箱式變電站)、成套變電站、可移動變電站,產生于二十世紀七十年代,國內已有若干廠家生產。其構造大體上是一個箱式結構,設有高壓開關小室、變壓器小室及低壓配出開關小室三個部分,額定電壓為10、35kV,可安裝1600kVA及以下變壓器。其特點是:占地面積小;工廠化生產、速度快、質量好;施工速度快,僅需現場施工基礎部分;外形美觀,能與住宅小區環境協調一致;適應性強,具有互換性,便于標準化、系列化;維護工作量小,節約投資。

因此,箱式變電所無論國外、國內都受到重視與歡迎,可得到普遍地應用,是非常有前景的電氣設備,已被廣泛用于工廠、礦山、油田、港口、機場、車站、城市公共建筑、集中住宅區、機關單位、學校、商業大廳和地下設施等場所。?

目前,國內各種不同型號的組合式變電站品種很多,其中包括戶外式、戶內式、全封閉型、半封閉型,帶走廊型、不帶走廊型,組合式、固定式、裝置式,干式變壓器、油浸變壓器,終端供電、環網供電等,可適應不同用戶的需要。高壓、變壓器、低壓三室的布置方式為目字形排列或品字形分隔方案。高壓室設備元件選用引進、國產或進口的環網柜、負荷開關加限流熔斷器、真空斷路器。低壓室由動力、照明、計量及無功補償柜構成。通風散熱設有風扇、溫度自動控制器、防凝露控制器。箱殼大都采用普通或熱鍍鋅鋼板、鋁合金板,骨架用成型鋼焊接或用螺栓連接。


7.2分類

?箱變型式可分為歐式、美式和一體化式。歐式箱變是將變壓器作為一個單獨部件,集高壓柜、變壓器、低壓柜三位一體,按一定的接線方案組合在一個或幾個箱體而構成緊湊型成套配電裝置。箱體有兩種構成方式,即“目”字形布置和“品”字形布置。“目”字形布置的高低壓室較寬,便于實現環網或雙電源接線的環網供電方案。?


歐式箱變



美式箱變


歐式箱變的高壓室一般是由高壓負荷開關、高壓熔斷器和避雷器等組成的,可以進行停送電操作并且有過負荷和短路保護。低壓室由低壓空氣開關、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。變壓器一般采用 S9 或干式的等。


美式箱式組合變壓器,其結構分為前后兩部分,前部為接線柜,接線柜內包括高低壓端子、高壓負荷開關、插入式熔斷器、高壓分接開關操作手柄、油位表、油溫計等;后部是油箱體及散熱片,變壓器繞組、鐵心、高壓負荷開關、插入式熔斷器都在油箱體內。箱體采用全密封結構。一體化箱變為最近國內廠家研制,應用還不廣泛,為雙層結構,高、低壓室置于變壓器室上面。?


?歐式、美式和一體化式箱變各有優缺點,歐式箱變的體積較大,高低壓開關和變壓器都設于一個大殼體內,散熱條件差,需裝機械排風裝置。美式箱變由于變壓器冷卻片直接對外散熱,散熱條件相對較好,但其造型較歐式差,其外觀難與住宅小區等綠化環境配合。一體化箱變占地更少,優、缺點與美式箱變相似。另外,美式、一體化式箱變現國內只能制造630kVA容量以下的,歐式箱變卻可達1250kVA。


普通箱式變電所型號分為三類

? ? (1)高壓開關設備型號;

? ? (2)干式變壓器柜型號;

? ? (3)低壓開關設備型號。

? ? ?前三位字母符號的意義是:

? ? ? Z-組合式;B-變電站;N(W)-戶內(戶外,可不加);X-箱式;Y-移動式。


7.3基本結構

箱式變電站結構與各種接線設備所需空間有關。環網、終端供電線路方案,設計有封閉、半封閉兩大類,高低設備室分為帶操作走廊和不帶操作走廊式結構,可滿足六種負荷開關、真空開關等任意組合的需要。高壓室、變壓器室、低壓室為一字形排列,根據運輸的要求設計有整體式和分單元拆裝式兩種。

箱體采用鋼板夾層(可填充石棉)和復合板兩種,頂蓋噴涂彩砂乳膠。箱體具有防雨性能。為監視、檢修、更換設備需要設計通用門,即可雙扇開啟也可單扇開啟,變壓器室設有兩側開門的結構。變壓器小室有供變壓器移動用的軌道(外殼明顯處設置銘牌和危險標志)。

變電站的高低壓側均應裝門,且有足夠的尺寸,門向外拉,門上有把手、鎖、暗閂,門的開啟角度不小于90°,門的開啟有相應的連鎖。高壓側滿足“五防”的要求。不帶電情況,門開啟后有可靠的接地裝置,在無電壓信號指示時,方能對帶電部分進行檢修。高低壓側門打開后,有照明裝置,確保操作檢修的安全。

外殼有通風孔和隔熱措施,必要時可采用散熱措施,防止內部溫度過高。高低壓開關設備小室內的空氣溫度應不致引起各元件的溫度超過相應標準的要求。同時還采取措施保證溫度急劇變化時,內部無結露現象發生。當有通風口時,應有濾塵裝置。

箱式變電所的進出線方式可為下列 4 種之一:架空線進出、電纜進出、架空線進電纜出、電纜進架空線出。

箱式變電所高壓受電設備采用高壓負荷開關串接熔斷器的方案,這種方案目前在國外城網配電領域里得到了廣泛的應用,特別是作為箱式變電所高壓受電保護方案尤為適宜。這主要是由于:

(1)這種保護方案基本能滿足大多數箱式變電所使用場合的負荷情況,既能控制、分斷正常負荷電流,又能承受和保護短路故障。?

(2)由于體積小,易于在有限的空間內實現高壓環網方案,從而更好地突出箱式站體積小的特點。

(3)線路簡單,維修保養工作量小,特別適合箱式變電所無人值班的實際使用情況

(4)成本大大降低。斷路器成本通常為相同額定參數負荷開關的2~3倍,采用高壓負荷開關串接熔斷器代替斷路器突出了箱式站的自身特點,增加了與土建變電所的競爭能力。

目前國內幾乎所有的生產廠,都在使用這種高壓保護方案,它是箱式變電所高壓受電設備的發展方向。

箱式變電所10kv配電裝置常用負荷開關加熔斷器和環網供電裝置,從鄰近架空線連接到變壓器高壓端。進線方式可采用電纜線或架空絕緣線。作為公用箱式變電所時,箱式變電所的低壓出線視變壓器容量而定,一般不超過4回,最多不超過6回,也可以一回總出線,到臨近的配電室再進行分支供電。作為獨立用戶用箱式變電所時,可以采用一回路供電。

干箱式變電所的過電壓保護,目前大多數箱式變電所內都裝有避雷器,作為站內變壓器和其他高壓受電設備的過電壓保護。

國內箱式變電所變壓器低壓側主開關大致采用DZl0、DWl0、DWl5型3種自動開關,低壓側支路上采用的電器,大致有BM、BT系列熔斷器和DZ、DW系列自動開關。在箱式變電所變壓器容量為200~630kVA時,采用DWl0或DWl5作為低壓主開關。當容量超過800kVA時,應盡量選用DWl5開關。?


7.4常用箱式變壓器介紹

美式箱式變是將變壓器、負荷開關、保護用熔斷器等設備統一設計,變壓器的繞組和鐵芯、高壓負荷開關及保護用熔斷器都在同一充滿油的箱體內,沒有相對獨立的高低壓開關柜。箱體為全密封結構,采用隱蔽式高強度螺栓及硅膠來密封箱蓋;而低壓室另外獨立設置于油箱外。美式箱式變分為前、后兩個部分,前面為高、低壓操作間隔,操作間隔內包括有高低壓套管、負荷開關、無載調壓分接開關、插入式熔斷器、壓力釋放閥、溫度計、油位計、注油孔、放油閥等;后部為箱體及散熱片。

?歐式箱式變(預裝式變電站)是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置放置在三個不同的隔室內,通過電纜或母線來實現電氣連接的設備。高低壓開關柜相對獨立緊湊組合并與變壓器預裝在可以吊裝運輸的箱體內,變壓器室、高壓室及低壓室都裝有獨立的門,因而其體積比美式箱式變較大。?

地埋式變壓器是一種將變壓器、高壓負荷開關和保護熔斷器等安裝在油箱之中的緊湊形組合式配電設施,安裝時置于地坑之中。它具有不占用空間、可以在一定時間內浸沒在水中運行、免維護等特點,有利于節約城市配電設施占地面積,因此在城網改造和建設中有廣泛的應用前景。?



8. 地埋式箱變

8.1概述

隨著城鄉現代化建設進程的加快,城市的建設已步入旨在改善街景市貌的都市美容階段。傳統的箱式變電站錯落無序地擠占鬧市的黃金地面,與優美的城市環境顯得格格不入。城市規劃、高速公路、公共設施的建設對電力設備的要求越來越高,在歐、美、日等發達國家,已按照城市生態設計理念,逐步將變壓器埋入地下安裝。?

地埋式箱變就是為了滿足上述領域的要求而設計開發的全新的一種電力成套設備。地埋式箱變主要由地埋式變壓器和廣告燈箱式的戶外開關設備組成。地埋式變壓器是由變壓器、高壓負荷開關、熔斷器等組合在一起的一種新型的緊湊型的變電設備,它安裝在地坑中,不占用地表空間,而且能在一段時間內浸沒在水中運行。廣告燈箱式的戶外開關設備為集廣告牌及戶外開關設備與一體的混合結構,安裝在地面。箱體內部為戶外高低壓配電柜,兩側為廣告燈箱,具有極佳的視覺效果。 地埋式箱變符合城市生態設計理念,占地面積小,美化環境,適用于城市交通主干道、住宅小區、機場、車站、高速公路等場所。將成為城市配網設備的改造趨勢

地埋式箱變主要由地埋式變壓器和箱式戶外開關設備組成。地埋式變壓器是由變壓器、高壓負荷開關、熔斷器等組合在一起的一種新型的緊湊型的變電設備,它安裝在地坑中,不占用地表空間,而且能在一段時間內浸沒在水中運行。箱式戶外開關設備為戶外開關設備為一體的混合結構,安裝在地面。箱體內部為戶外高低壓配電柜,具有占地少、不影響地面建筑設施等。

▲?地埋式箱


8.2特點?

8.2.1 ?地下式組合變壓器

地埋式箱變采用的地下式組合變壓器具有以下特點:

(1)箱體采用不銹鋼制作、全密封,防護等級達IP68,可浸入水中運行。

(2)高低壓進出線采用防水全密封、全絕緣、全屏蔽的接線方式,運行更加安全。

(3)采用環烷基變壓器油,確保具有良好的散熱能力,

(4)可采用非晶合金鐵心,節能效果顯著。

(5)絕緣耐熱等級高,環保。

(6)后備及插入式熔斷器,給予變壓器更安全的保護。

(7)負荷開關具有二、三、四位置形式,適用于多種供電系統。


8.2.2 預制式地坑基礎   

地埋式箱變的地坑基礎在工廠預制,預制的地坑基礎具有以下特點:

(1)地坑基礎可采用6mm以上鋼板預壓成型,全密封結構,確保地表水及其它雜物不能進入地坑內:也可采用預制式鋼筋混凝土結構,采用先進的防水技術處理,確保基礎不滲漏,

(2)地坑底部設置有集水池,并可以安裝自動排水系統控制的潛水泵。

(3)地坑內安裝有高低壓電纜安裝支架,方便電纜安裝固定。

(4)地坑內安裝有防水照明燈,方便檢修。

(5)基礎頂蓋設有可打開的檢修孔。


8.2.3 箱式戶外開關設備

(1)開關設備的保護外殼采用箱式結構,外殼的兩門可全角度打開,并有氣動彈簧支撐定位,便于開關設備的操作和維護。

(2)箱變設有隔熱層,具有良好的隔熱作用。

(3)開關設備采用雙層門結構,防護等級達到國家標準。

(7)隱藏在箱變內的風機可以自動對地坑基礎內進行排風和送風來降低溫度。??

▲?結構布局


8.3防水?

8.3.1 地埋變的防水處理

地埋式箱變的地下式組合變壓器雖然允許浸沒在水中運行,但為了地下式變壓器的長期安全可靠運行,地坑基礎內的防水及排水必須進行周全的考慮和設計。

對于地下水位較低(低于地坑基礎底部)的地區,采用預制式地坑結構,地坑頂部通風孔具備有效的通風和防雨能力,地坑基礎底部鋪設走水砂卵石,水可以直接滲入地下,對于地下水位較高(高于地坑基礎底部)的地區,采用預制全封閉混凝土地坑結構,防止地表水流入及地下水滲入地坑內。


8.3.2 地埋變的散熱   

地埋式箱變主要從以下幾個方面保證地下式變壓器的溫升和散熱:

(1)地下式變壓器采用S11系列低損耗產品或非晶合金鐵心的產品,空載損耗及負載損耗都有很大程度的降低,所以發熱量低。

(2)變壓器的耐熱等級高,具有較大的溫升裕度,也提高了變壓器的過負荷能力。

(3)在配電箱與基礎地坑之間,設置了進風及出風風機,當地下式組合變壓器的溫升達到設定值時進行強送/排風降溫,保證地下式變壓器的正常進行。


8.4技術優點?

8.4.1 高可靠性

地埋式箱變所選用的地埋式變壓器箱體外殼采用防腐不銹鋼制作,全密封,高低壓進出線采用防水全密封、全絕緣、全屏蔽的接線方式。保證了地埋式變壓器的防腐和密封能力,整體防護等級達到IP68,可短時浸沒在水中運行。

高壓配置插入式和后備熔斷器,在變壓器發生故障時,可迅速切斷,不影響整體線路。

變壓器地坑基礎設計和制作時進行了防水及排水考慮,頂部通風孔具備有效的防雨防水功能,側部及底部用特種防水材料處理,滲水不能侵入,在底部安裝有受自動地埋式箱變可以浸沒在水中運行,可抵御洪澇災害,所有各項措施保證地埋變20年的使用壽命,可以免維護、免檢修,有效提高了供電系統的可靠性。


8.4.2 自動化程度高

地埋式箱變可通過采用GPRS無線網絡技術的地下式變壓器綜合操控裝置,向控制中心或設備管理人員報告地下式組合變壓器和低壓設備的運行狀況,還可以實現遙遠控制以及對高壓斷路器實行電操,極大的方便了對地下式組合變壓器的操控和使用。


8.4.3 與普通箱變的比較

一般的箱變占地面積較大,難以很好地與環境協調。特別是在一些高檔的生活小區新建道路,雜處在小區和道路上的配電設施或箱式變電站不能與小區和道路環境相協調,影響到小區和道路整體的美觀,甚至會影響到道路的市容景觀。

而地埋式箱變因為變壓器安裝在地下,不影響周圍環境,安裝在地面的配電箱體積小,很容易與周圍環境相協調。如在生活小區里,地面的配電箱可以與小區綠化配套,成為小區景致的一部分。地面上的配電箱同時可以設計成廣告燈箱。



9. 安裝

正常環境下面配電變壓器宜采用柱上安裝或露天落地安裝。工廠、車間、市郊生活區的配電變壓器,根據具體情況可安裝在室內?。9.1

9.1 單柱

變壓器、高壓跌落式熔斷器和高壓避雷器裝在同一根電桿上。結構簡單,安裝方便,用料少,占地少,適用于安裝50KVA以下的配電變壓器.


9.2 雙柱

由高壓線終端電桿和另一根副桿(長約7.5M)組成。比單柱式堅固,可安裝63-315KVA的配電變壓器露天落地安裝變壓器直接放在高度不低于2.5M磚石壘成的臺(墩)上。拆裝變壓器方便,變壓器容量不受限制。


9.3 配電變壓器安裝的安全技術要求

9.3.1 柱上安裝的配電變壓器的安全技術要求:

1)變壓器底座距地面不應小于2.5m,所有的鐵件要接地。

2)裸露導電部分距地面的高度應在3.5m以上。

3)變壓器底座應與臺架固定,上部應用金具與電桿固定。

4)變壓器的上引線和下引線均應采用多股絕緣線。高壓跌落式熔斷器距地面不應小于4m,高壓熔斷器中間相與邊相距離不應小于0.5m,高壓熔斷器的瓷件中心線與垂線間的夾角為250-300。

5) 應懸掛“禁止攀登,高壓危險!”的警告牌。


9.3.2 露天落地安裝的配電變壓器安全技術要求:

1) 落地式變壓器的基礎應高出地面0.2m,如在積水地區,變壓器周圍應設在排水溝道;變壓器四周設置磚石圍墻,其圍墻高度不低于1.8m,圍墻的門應采用耐火材料制成,且設計在變壓器低壓側一方,門應向外開,并在門上裝鎖。不宜采用竹、木圍欄。

2) 變壓器采用臺(墩)式安裝,其臺(墩)高度不應低于2.5m。

3)室外裝設兩臺以上變壓器,其外殼相隔的距離不應小于1.25m。

4)變壓器外殼應妥善地。

5)壓器距可燃性建筑物的距離不應小于5m,距耐火建筑物的距離不應小于3m。

6)在圍墻或臺(墩)上,懸掛“止步,高壓危險”的警告牌。


9.3.3 室內安裝的配電變壓器的安全技術要求:

1)室內應有良好的自然通風。

2)變壓器室的耐火等級應為一級。

3)壓器外廓距后墻壁、側墻壁凈距不應小于0.6m,距門凈距不應小于0.8m;變壓器室的門窗均應向外開,且門窗的下方應有百葉窗。

來源:輸配電線路

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