箱式變壓器基礎(chǔ)知識點

1、箱變概述1.1什么是變壓器變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。按用途可以分為：電力變壓器和特殊變壓器（電爐變、整流變、工頻試驗變壓器、調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、電子變壓器、電抗器、互感器等）。1.2什么是箱變箱式變電器，又叫箱式變壓站、預(yù)裝式變電所或預(yù)裝式變電站，簡稱“箱變”。箱式變壓器作為整套配電設(shè)備，其是由變壓器、高壓電壓控制設(shè)備、低壓電壓控制設(shè)備有機(jī)組合而成。其基本原理在于，通過壓力啟動系統(tǒng)、鎧裝線、變電站全自動系統(tǒng)、直流點和相應(yīng)的技術(shù)設(shè)備，按照規(guī)定順序進(jìn)行合理的裝配，并將所有的組件安裝到特定的防水、防塵與防鼠等完全密封的鋼化箱體結(jié)構(gòu)中，從而形成的一種特定變壓器。1.3箱變優(yōu)點因箱變將傳統(tǒng)變壓器集中設(shè)計在箱式殼體中，具有投資低、體積小、施工周期短、維修方便、高可靠性、外形多樣化易與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，重量輕、低噪聲、低損耗、操作便捷、組合方式靈活、運(yùn)行安全性高等諸多優(yōu)勢等特點被廣箱式變壓器泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域之中，并成為現(xiàn)如今電力工程施工中不可或缺的重要電力設(shè)備。優(yōu)點有如下：1.3.1占地面積小因為箱式變壓器的內(nèi)部構(gòu)造安排較為合理，所以占用的空間較小。相對于傳統(tǒng)的變壓器而言，箱式變壓器通過科學(xué)合理的手段將高壓配電設(shè)備安裝到一個密封的鋼結(jié)構(gòu)箱子之中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分緊湊，各個組件之間縫隙也相當(dāng)小，所以，箱式變壓器所占用的空間也相對較小。1.3.2操作簡單箱式變壓器操作方法十分簡單、便捷，方便進(jìn)行快速組裝。由專門的設(shè)計人員通過對電力工程施工要求的了解，按照不同要求做出簡單、便捷操作的單獨主接線以及配套的箱外設(shè)備，方便進(jìn)行快速組裝。1.3.3自動化程度高對箱體內(nèi)濕度、溫度進(jìn)行控制和遠(yuǎn)方煙霧報警，滿足無人值班的要求；根據(jù)需要還可實現(xiàn)圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控。1.3.4投資省見效快箱式變壓器的應(yīng)用收益高。我們從創(chuàng)建成本來看，可以清楚的看到箱式變壓器的創(chuàng)建成本往往在30萬到50萬之間。從運(yùn)行成本來看，則可以看到即便是在全負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)之下，箱式變壓器每年比普通的變壓器消耗的電量少100萬度左右，即便是出現(xiàn)問題所進(jìn)行的維護(hù)成本也較少。所以，箱式變壓器具有較高的應(yīng)用收益。1.3.5工廠預(yù)制化設(shè)計時，只要設(shè)計人員根據(jù)變電站的實際要求，作出一次主接線圖和箱外設(shè)備的設(shè)計，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號，所有設(shè)備在工廠一次安裝、調(diào)試合格，真正實現(xiàn)變電站建設(shè)工廠化，縮短了設(shè)計制造周期；現(xiàn)場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護(hù)定值校驗、傳動試驗及其它需調(diào)試的工作，整個變電站從安裝到投運(yùn)大約只需5～8天的時間，大大縮短了建設(shè)工期。1.3.6組合方式靈活箱式變壓器組合方式靈活。由于箱式變壓器具有結(jié)構(gòu)緊促、簡單的特點，所以其每一個單體都是一個獨立的系統(tǒng)，這樣就造成了箱式變壓器在組合的方式上面就具備了相當(dāng)強(qiáng)的靈活性。1.3.7技術(shù)先進(jìn)安全可靠箱式變壓器運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性較高。因為箱式變壓器的外殼采用的是具有較強(qiáng)防腐能力的金屬導(dǎo)體，其內(nèi)部設(shè)備與設(shè)備之間所用接口采用的也是絕緣材料，箱內(nèi)設(shè)有空調(diào)與除潮設(shè)備，這樣就大大提高了箱式變壓器對外界環(huán)境的抵抗能力，提高了其運(yùn)行的安全性與可靠性。1.3.8外形美觀，易與環(huán)境協(xié)調(diào)通過選擇箱式變電站的外殼顏色，從而極易與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，特別適用于城市建設(shè)，如：城市居民住宅小區(qū)、車站、港口、機(jī)場、公園、綠化帶等人口密集地區(qū)，它既可作為固定式變電所，也可作為移動式變電所，具有點綴和美化環(huán)境的作用。箱變藍(lán)色考慮到與大自然的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，成藍(lán)色為的是和藍(lán)天相互輝映。1.4箱變不足箱式變電站，是當(dāng)前電網(wǎng)改造應(yīng)用的主要方向，但就某些方面還存在著一些不足，具體表現(xiàn)在：箱式變壓器選點多數(shù)在居民核心區(qū)和道路兩旁，施工產(chǎn)生的噪音及粉塵污染，會對城市環(huán)境及居民正常生活造成一定影響；傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)施工時需開挖市政設(shè)施和放置建筑性材料，必然占用較大施工場地，給交通帶來不便，不利于居民的正常出行；按傳統(tǒng)方法箱式變壓器從基礎(chǔ)施工到安裝完成一般需要12天左右，施工時間過長，不利于大規(guī)模使用；傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)在基礎(chǔ)開挖、養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，如因警示標(biāo)志不清晰或安全圍欄損壞，附近居民、行人誤入施工場地，可能造成人身傷害，增加安全風(fēng)險；其五，如為箱式變壓器增容改造工程，停電時間過長，將對居民的基本生活用電造成嚴(yán)重影響。1.5箱變應(yīng)用廣泛應(yīng)用于城網(wǎng)中道路兩旁的配電線路住宅小區(qū)、街道，大型工地，高層建筑，公園，商業(yè)中心、輕站、機(jī)場、廠礦、企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校及臨時性設(shè)施等場所。2、箱變的分類2.1按外觀及外殼材質(zhì)分2.1.1景觀式外殼箱變：木條式抗曬性能強(qiáng)，不易導(dǎo)熱，降低了內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行溫度。抗凍性，耐腐蝕，不生銹，不需要維修，壽命長。有較好的防潮性能，不會因冷熱變化而產(chǎn)生凝露。2.1.2景觀式外殼箱變：石材式有較好的阻燃性能，防火性能好?？筛鶕?jù)周圍環(huán)境選擇外型和顏色，同時起到美化環(huán)境的作用。2.1.3普通鐵殼式箱變有較好的阻燃性能，防火性能好。有較好的機(jī)械性能，耐沖擊性好2.1.4按用戶要求的外觀形式可根據(jù)周圍環(huán)境選擇外型和顏色，同時起到美化環(huán)境的作用。2.2按結(jié)構(gòu)分2.2.1組合式變電站（簡稱美式箱變）組合式變電站（簡稱美式箱變）按照油箱結(jié)構(gòu)分為共箱式和分箱式兩種，優(yōu)點：體積小占地面積小、便于安放、便于偽裝，容易與小區(qū)的環(huán)境相協(xié)調(diào)?？梢钥s短低壓電纜的長度，降低線路損耗，還可以降低供電配套的造價。缺點：供電可靠性低；無電動機(jī)構(gòu)，無法增設(shè)配電自動化裝置；無電容器裝置，對降低線損不利；由于不同容量箱變的土建基礎(chǔ)不同，使箱變的增容不便；當(dāng)箱變過載后或用戶增容時，土建要重建，會有一個較長的停電時間，增加工程的難度。應(yīng)用：美式箱變適用于對供電要求相對較低的多層住宅和其他不重要的建筑物的用電。根據(jù)我們的實際使用情況看，美式箱變配上小型的環(huán)網(wǎng)開關(guān)站后，完全適用多層住宅的供電需求。因為就是箱變發(fā)生故障，對居民的影響不大，但不適應(yīng)于小高層和高層。2.2.2預(yù)裝式變電站（簡稱歐式箱變）預(yù)裝式變電站（簡稱歐式箱變）采用環(huán)網(wǎng)型和終端型兩類。優(yōu)點：輻射較美式箱變要低，因為歐式箱變的變壓器是放在金屬的箱體內(nèi)起到屏蔽的作用；可以設(shè)置配電自動化，而且還有美式箱變的主要優(yōu)點。缺點：體積較大，不利于安裝，對小區(qū)的環(huán)境布置有一定的影響；應(yīng)用：歐式箱變適用于多層住宅、小高層、高層和其他的較重要的建筑物。3、箱變結(jié)構(gòu)箱變包括高壓室，變壓器室，低壓室。箱式變壓器內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)如下圖所示：3.1高壓室高壓室一般由高壓進(jìn)線柜、高壓計量柜、高壓出線柜組成，如果為環(huán)網(wǎng)型箱變還有高壓環(huán)網(wǎng)柜。3.1.1.高壓進(jìn)、出線柜高壓進(jìn)線柜與高壓出線柜是變壓器高壓側(cè)電流流經(jīng)的路徑，根據(jù)需要其中包含了高壓負(fù)荷開關(guān)（或斷路器、熔斷器），高壓避雷器，帶電顯示器，接地刀閘、故障顯示器及電纜接頭等元件。根據(jù)需要，部分還會配置電流互感器、電壓互感器、零序電流互感器、電流表及電壓表等原件。上圖中高壓進(jìn)線柜采用的是帶電顯示器（DXN）與壓避雷器（FV）等組成，高壓出線柜一般由高壓負(fù)荷開關(guān)（QF）、帶電顯示器（DXN）、高壓接地刀閘等組成。一般高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器及高壓接地刀閘組合到一塊組成的高壓負(fù)荷開關(guān)。帶電顯示器DXN顯示裝置由電壓傳感器和顯示器兩部分組成，兩部分經(jīng)安裝連線組成了電壓顯示裝置。電壓傳感器為環(huán)氧樹脂澆注型的支柱絕緣子，10kV的高壓經(jīng)電壓傳感器取出70V的電壓信號。作用用以反映顯示裝置處高壓回路電源有電或無電情況。高壓負(fù)荷開關(guān)（QF）接通和切斷額定電壓和額定電流下的電路，并造成可見的空氣間隔，不能切斷短路電流，與高壓熔斷器串聯(lián)使用，用負(fù)荷開關(guān)切斷負(fù)荷電流，高壓熔斷器切斷短路及過載電流。熔斷器（FU）高壓熔斷器又稱變壓器保護(hù)用高壓限流熔斷器。由于于高壓負(fù)荷開關(guān)只能切斷負(fù)荷電流，當(dāng)遇到短路和過載情況時，電流變大，負(fù)荷開關(guān)就不能切斷此時的電流，遇到大電流，則由熔斷器來切斷大電流。作短路和嚴(yán)重過載保護(hù)用。接地刀閘接地刀閘就是戶內(nèi)高壓接地開關(guān)，是配用于12kV戶內(nèi)交流金屬鎧裝移開式金屬封閉開關(guān)設(shè)備及其它高壓開關(guān)設(shè)備的主要元件，也可單獨使用。作為在12kV及以下的交流50Hz電力系統(tǒng)中接地保護(hù)之用。具有關(guān)合短路電流能力。結(jié)構(gòu)合理、體積小、操作靈活、易安裝調(diào)整。它具有一定的關(guān)合能力以保護(hù)開關(guān)設(shè)備內(nèi)其它電氣設(shè)備不受損壞，可與各種高壓開關(guān)柜配套使用，作為高壓電器設(shè)備檢修時接地保護(hù)。避雷器（FV）金屬氧化物避雷器是當(dāng)前限制過電壓最先進(jìn)的一種保護(hù)電器，被廣泛地用于發(fā)電、輸變、變電、配電系統(tǒng)中，使電氣設(shè)備的絕緣免受過電壓的損害。有機(jī)外套金屬氧化物避雷器是有機(jī)絕緣材料和傳統(tǒng)的瓷套式金屬氧化物避雷器技術(shù)優(yōu)點相結(jié)合，具有電氣絕緣性能好，介電強(qiáng)度高、抗漏痕、抗電蝕、耐熱、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封性等優(yōu)點。限制過電壓保護(hù)交流電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備免遭大氣過電壓和操作過電壓損壞。3.1.2.高壓環(huán)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)是指環(huán)形配電網(wǎng)，即供電干線形成一個閉合的環(huán)形，供電電源向這個環(huán)形干線供電，從干線上再一路一路地通過高壓開關(guān)向外配電。這樣的好處是，每一個配電支路既可以同它的左側(cè)干線取電源，又可以由它右側(cè)干線取電源。當(dāng)左側(cè)干線出了故障，它就從右側(cè)干線繼續(xù)得到供電，而當(dāng)右側(cè)干線出了故障，它就從左側(cè)干線繼續(xù)得到供電，這樣一來，盡管總電源是單路供電的，但從每一個配電支路來說卻得到類似于雙路供電的實惠，從而提高了供電的可靠性。如無特殊情況，這方面在我們實際使用中是不需要的。高壓進(jìn)線柜接線示意圖中高壓進(jìn)線柜采用的是帶電顯示器（DXN）與壓避雷器（FV）等組成，高壓出線柜一般由高壓負(fù)荷開關(guān)（QF）、帶電顯示器（DXN）、高壓接地刀閘等組成。3.1.3.高壓計量柜高壓計量柜的主要組成是電流互感器、電壓互感器以及相關(guān)保護(hù)設(shè)備（如熔斷器等）。高壓計量柜并不是硬性要求，主要是看客戶需求，一般情況下是不需要的。如果是低壓側(cè)需要計量柜，其原理與布線與高壓計量柜是一樣的，都是通過電流互感器和電壓互感器進(jìn)行測量。電壓互感器（PT）作電壓、電能測量及繼電保護(hù)之用。電流互感器（CT）全封閉支柱式結(jié)構(gòu)，作電氣測量和電氣保護(hù)之用。高壓熔斷器（FU）戶內(nèi)高壓限流熔斷器，用于電壓互感器的保護(hù)。其斷流容量為1000MVA。在短路時以限制線路電流到最小值的方式進(jìn)行瞬時開斷。3.2變壓器室箱變內(nèi)可裝各種型號的油變，干變。在此需要注意的是油浸式變壓器的成本低，但對環(huán)境的要求更高，它的危險性程度要高，故今后在人口密集處應(yīng)盡量避免使用油浸變壓器。干式變壓器成本更高，但其安全性要好，一般使用在人員比較密集的場所。應(yīng)選用難燃型，外殼防護(hù)等級不得低于IP23D（D電線無法接觸危險部位或零件)。3.3低壓室低壓室一般由低壓進(jìn)線柜、低壓補(bǔ)償柜、低壓出線柜組成。3.3.1低壓進(jìn)線柜與低壓出線柜低壓進(jìn)線柜與出線柜就是分配變壓器二次側(cè)電路的電柜，這其中需要注意的是低壓出線柜往往不止一個，因為一臺低壓出線柜一般只允許4-6路出線，而在實際使用中往往不止4-6路，故低壓出線柜一般都是好幾臺一起使用上圖低壓柜接線示意圖低壓進(jìn)線柜由三個電流表（A）、一個電壓表（V）、一個萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)（測量電壓用）、一個溫度控制儀（WK）、合閘按鈕、分閘按鈕、合閘指示燈、分閘指示燈、隔離開關(guān)（QS）、斷路器（QF）、電流互感器（TA）等元件組成。低壓隔離開關(guān)（QS）普通的隔離刀開關(guān)不可以帶負(fù)荷操作，通過與斷路器配合使用，在斷路器切斷電路后才能操作隔離開關(guān)，刀開關(guān)起隔電作用，造成一個明顯的斷開點，以確保檢修人員的安全。主要用于配電設(shè)備的控制電路中，作不頻繁地電動接通和切斷或隔離電源之用，操作應(yīng)在無負(fù)荷下進(jìn)行。隔電作用，造成一個明顯的斷開點，以確保檢修人員的安全。低壓斷路器（QF）低壓斷路器，又稱低壓自動開關(guān)，是一種帶保護(hù)裝置的開關(guān)，當(dāng)負(fù)荷電路發(fā)生過載、短路及欠壓故障時，能自動切斷電路，也可用于不頻繁啟動電動機(jī)或接通、分?jǐn)嚯娐?。常用的低壓斷路器有框架式斷路器（萬能式）、塑料外殼式短路器（裝置式）、智能型斷路器、快速斷路器和限流式斷路器。殼斷路器（QF）用來分配電能且作為線路及電源設(shè)備的過載、短路和欠電壓保護(hù)。與低壓進(jìn)線柜的斷路器同樣的作用，但是分?jǐn)嗄芰Σ煌５蛪撼鼍€的分?jǐn)嗄芰σ鹊蛪哼M(jìn)線柜的小的多。電流互感器（CT）把大電流按比例變成小電流，作電流、電能測量和繼電保護(hù)保護(hù)之用3.3.2低壓電容柜原來日常用電設(shè)備中除了電阻性負(fù)載，大部分是感性負(fù)載，像日光燈、變壓器、發(fā)動機(jī)等。這些感性負(fù)載，使電源相位發(fā)生變化，導(dǎo)致電壓波動大，無功功率增大，浪費(fèi)電能。而通過電容補(bǔ)償柜進(jìn)行無功因素的補(bǔ)償，可以有效的解決這個問題，提供供電效率。電容補(bǔ)償柜的自動補(bǔ)償裝置可以根據(jù)用電負(fù)荷的變化，自動設(shè)置電容組數(shù)的投入，減低大量無功電流，從而減少無功用電。低壓電容柜中的電容器是容性負(fù)荷的裝置，與感性負(fù)荷的裝置連接在同一電路中，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時，感性負(fù)荷吸收能量，當(dāng)感性負(fù)荷釋放能量時，容性負(fù)荷吸收能量，能量在兩者之間轉(zhuǎn)換。這樣感性負(fù)荷吸收的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率得到補(bǔ)償，從而將控制因素控制在0.9以上。這就是電容柜的補(bǔ)償原理。上圖低壓柜接線示意圖低壓進(jìn)線柜由三個電流表（A）、一個功率因數(shù)表（COS）、功率控制器（P