1概述
由高压配电装置、电力变压器、低压配电装置等组合在一个或几个箱体内而构成的紧凑型成套配电装置称之为高压/低压预装式变电站，又称欧式箱变，简称箱变。箱变将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，具有成套性强、体积小、占地少、能伸入负荷中心、提高供电质量、减少损耗、送电周期短、选址灵活、对环境适应性强、安装使用方便、运行安全可靠及投资少见效快等一系列优点，适用于工厂、油田、港口、机场、施工工地、道路、城市公共设施、住宅区、风力发电场等场所在户外或户内使用。国外在20世纪60年代和70年代大量生产和使用箱变，目前技术已经成熟，在欧洲箱变已占配电变压器的70%左右，在美国箱变产量占配电变压器产量的90%以上。我国自20世纪70年代后期引进欧式箱变，90年代引进美式箱变（又称组合式变压器），尽管经过最近几年的快速发展，箱变所占比例 仍远低于工业发达国家水平，因此箱变的发展空间很大。
2高压配电装置
由高压开关设备、熔断器、联接母线、套管、避雷器、无功补偿装置、控制或测量装置及保护装置等组成的高压受电设备称之为高压配电装置。高压配电装置有多种接线方式，常用的高压接线方式有：终端型、环网型和双电源型。终端型即“一进一出”，一路电源进线，一路出线到本箱变的变压器；环网型即“ 一进二出”，一路电源进线，一路出线到本箱变的变压器，另一路出线到另一台变压器或其他用电设备；双电源型即“两进一出”，两路电源进线，一路出线到本箱变的变压器，双电源的两路电源进线一般采用电气和机械联锁实现“一用一备”，当主电源发生故障时，由备用电源供电。如下图1：网络聚会
目前欧式箱变高压侧常用柜型为环网柜，国产为浅谈高压/
低压预装式变电站
海南金盘电气有限公司王富成
导电泡棉的作用S变压器技术专题
H X GN 、XG N 等，进口柜型多为SF 6全密封全绝缘环网柜，如施耐德电气的SM6和R M6、ABB 公司的SafeRing 和SafePlus 、西门子公司的8DJ 和8DH 、F&G 公司的GA 和GAE 等。环网柜所采用的高压开关为负荷开关，负荷开关按其灭弧原理主要有压气式、六氟化硫、真空三大类，其开断转移电流的能力依次增强，价格也相应逐步增高。根据所能开断的转移电流大小，一般变压器容量在800kVA 及以下采用压气式负荷开关，变压器容量在800kVA 以上采用六氟化硫或真空负荷开关。负荷开关额定电流值的选择是根据系统通过的电流值来确定的，而不是由变压器高压侧的额定电流来确定的。负荷开关的短时耐受电流根据箱变安装位置的短路容量来确定，同时要校验其动稳定性。一般负荷开关的短时耐受电流和峰值耐受电流都能达到20kA 和50kA ，都能满足常规配电系统的要求。
环网柜做为高压受电设备和欧式箱变变压器的保护装置，其结构简单、体积小，既经济又适用。高压配电装置采用环网柜的欧式箱变，其变压器保护采用的是负荷开关和熔断器组合电器。负荷开关和熔断器组合电器是由负荷开关来承担过载电流(在负荷开关额定开断电流的范围内)和正常工作电流的关合和开断，同时负荷开关还要承担转移电流的开断；而变压器高压侧的短路保护和过载保护由高压限流熔断器来承担。负荷开关和三个带触发器的熔断器，只要任何一个触发器动作，其联动机构会使负荷开关三相同时自动分闸，两者有机的结合起来，可满足配电系统在正常和故障条件下对配电变压器的保护。
负荷开关和熔断器组合电器中的高压限流熔断器一种结构简单，保护可靠，投资较省的保护电器。对于配电网络中
的变压器保护，主要采用后备式熔断器。高压限流熔断器根据其额定电压、额定电流、切断能力和保护的选择性进行配置。对于一般的高压熔断器，其额定电压应大于或等于电网的额定电压；但对于填充石英沙的限流熔断器则不能用于额定电压高于或低于其本身额定电压的电网中，只能用在与之额定电压相等的电网中。熔断器额定电流的选择按变压器回路最大工作电流的1.5~2.0倍来考虑，同时要使熔体通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自起动等冲击电流时不误动作；选择时可参考熔断器厂家给出的安秒特性曲线，一般厂家也都给出了常规容量变压器相对应的熔断器选用表。熔断器的安装也要考虑环境的影响，常见的一种安装方式是把熔断器安装在一个三相封闭的箱体中，这
时熔断器额定电流必须减少15％使用；另一种安装方式是把熔断器单支的封闭在一个绝缘树脂浇注的筒内，在这种情况下，熔断器额定电流应降低25％使用才能保证不使熔断器过热而损坏。
部分地区供电公司要求箱变内的变压器采用断路器保护，其主要目的是为了防止故障进一步扩大到上一级，进而影响到整个供电系统。箱变内可采用的断路器有真空断路器和SF 6断路器，真空断路器又有正装式、侧装式和固定式、抽屉式等多种分类，SF 6断路器多为侧装式。体积小适合在箱变内使用的断路器柜型为小型化XGN 固定柜，这种柜型可在固定式断路器上下装配隔离开关，实现隔离开关和断路器的机械联锁，满足“五防”要求。采用断路器保护变压器可实现过流延时、短路速断、温度保护等功能，同时在保护元器件的选用上可采用常规继电器或采用成熟的微机保护装置。
在欧式箱变的实际设计、生产中，对于是采用负荷开
关和熔断器的组合电器还是采用真空断路器来保护配电变压
图1
2mc>家庭视频电话器，有许多不同的看法。笔者认为，对于开关电器，合、分负荷电流是经常发生的，而开断短路电流却极少发生，断路器参数的确定和结构的设计均按条件最苛刻但却又极少发生的短路保护的要求进行，因而其结构复杂、选材严格、造价较高。而负荷开关和熔断器的组合电器，把对电器要求不相同的操作与保护两种功能分别由两种简单、便宜的元件来实现，即用负荷开关来完成大量发生的负荷电流的分、合操作，而用高压限流熔断器来发挥对极少发生的短路起保护作用，很好地解决了矛盾。这样，既可省去对复杂、昂贵的断路器的严格要求，又可满足实际的需要。同时在开断空载变压器的性能方面，断路器开断空载变压器可能产生较高的截流过电压，而负荷开关不存在这个问题。另外，对于保护配电变压器，采用负荷开关和熔断器组合电器较断路器更为有效。短路试验证明，当油浸变压器发生短路时，为使油箱不发生爆炸，必须在20ms内切除故障，限流熔断器具有速断功能，再加上其限流作用，可在10ms内切除故障并限制短路电流值，能够有效地保护变压器。而断路器的全开断时间由三部分组成，继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间，一般需要60ms，因而不能有效地保护变压器。即使是干式变压器，因熔断器的保护动作快，也比采用断路器好。漆雾净化器
3电力变压器
电力变压器是利用电磁感应原理，把一种电压、电流的交流电能转变为频率相同的另一种电压、电流
的交流电能的电气设备。电力变压器按用途分为升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器和专用变压器；按相数分为单相和三相变压器；按冷却介质分为油浸式、干式和充气式变压器；按调压方式分为无励磁调压变压器和有载调压变压器等；按绕组导体材质分为铜绕组和铝绕组两种；按冷却方式又分为自冷式、风冷式和水冷式。
欧式箱变变压器室内配装的电力变压器可选用干式变压器，也可选用油浸式变压器（多为全密封油浸式变压器）。干式变压器又分树脂浇注式（SCB9或SCB10型）和非包封线圈式（SGB10或SGB11型），全密封油浸式变压器（S9-M 或S11-M型）又分普通型和卷铁芯型。随着技术的日益成熟和节能意识的逐步增强，欧式箱变内的变压器也多选用低损耗、低噪音的高端产品。
欧式箱变变压器室内配装的电力变压器铁芯材料多采用高导磁晶粒取向硅钢片，也可采用非晶合金；铁芯结构多采用叠片式或卷铁芯式，也可采用三维立体式卷铁芯结构；高压线圈材料可采用扁铜线或漆包线，低压线圈材料多采用铜箔。常规采用的变压器联结组别宜用Dyn11，因为原边为D联结，零序电流及三次谐波可在D环内流通，不会引起输出电压的畸变以及由于三相负载不平衡而引起的中性点漂移。
4低压配电装置
由低压开关设备、熔断器、低压母线和分支母线、避雷器、无功补偿装置、绝缘支持件及控制、测量
装置等组成的低压配电设备称之为低压配电装置。低压配电装置内主要配装低压开关电器，低压开关电器又分为配电电器和控制电器两大类。低压配电电器主要用于低压配电电路，对电路和设备进行保护以及通断、转换电源或负载的电器；低压控制电器主要用于低压电力拖动系统中，对电动机的运行进行控制、调节与保护。低压配电电器主要有自动开关（智能型万能式框架断路器和塑壳断路器）、刀开关、接触器、熔断器等。当配电电路正常工作时，它们起通断和转换电源或负载的作用。当配电系统故障（如过载、短路、欠压、失压、断相等）时，配电电器应起保护作用。当支路设备需要检修时，配电电器应起隔离作用，使该支路脱离电源，作检修隔离的开关电器应有肉眼可见的明显断口以可靠地保证安全。低压配电装置配置开关电器的原则是：在每一条支路的电源侧配置一组开关电器，这组开关电器应具备正常时可分合操作、事故时自动切断电路、检修隔离这三种功能。
变压器低压侧主断路器一般选用智能型万能式框架断路器，出线开关一般选用塑壳断路器。智能型万能式断路器可以实现过载、欠压、短路短延时、短路瞬时、接地等多种故障保护。智能型万能式断路器额定电流值是根据变压器低压侧的额定电流来选取的。出线开关的额定电流和出线回路数是根据用户负载情况而定，一般出线回路数为4~8路。如下图：Q F应选择智能型万能式框架断路器，可实现长延时、短延时、瞬时三段保护，如果需要可增加接地故障保护。Q F额定电流选择略大于变压器低压侧额定电流即可。Q F1、Q F2、Q F3、Q F4为出线回路，选用塑壳断路器，电流为200~630A（根据实际用电负荷情况而定）。Q S、Q S1、QS2
S变压器技术专题
为隔离开关，主要起隔离检修时提供明显断口的作用。如果
在T A4下方出现短路故障，只有靠近它的QF4塑壳断路器动作，而QF不会动作，保证了Q F1、Q F2、Q F3正常供电，这就是断路器的选择性保护。
低压配电装置包括低压无功功率补偿装置。无功功率补偿装置在供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，所以无功功率补偿装置在供电系统中非常重要。电网功率因数低是由于大量使用感性负载造成的，提高功率因数的方法是：在用户进线处或用户负载处并联电容器集中就地补偿，补偿的容量是变压器容量的10%~30%。无功功率补偿装置根据补偿方式分为静态补偿和动态补偿。静态补偿方式依靠传统的接触器的动作来投切电容器，用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制涌流作用，如CJ19、CJX等，接触器采用延时投切，其目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡。动态补偿方式采作晶闸管投切电容器，晶闸管采用瞬时投切方式，可实现电压过零触发，投入无浪涌电流，分断时不产生高电压，无触点、无火花、无谐波干扰。两种投切方式各有优点，可根据实际情况选择，静态补偿价格便宜、安装方便、性能较差；动态补偿无触点投切性能好，但价格较贵。
5箱壳
欧式箱变壳体的材料可以是金属、非金属或者两者的结合，并能耐受一定的机械力的作用。非金属外壳应选用耐老化阻燃材料，金属外壳的金属材料应经过防腐处理，表面覆盖层应有牢固的附着力，并应均匀一致。目前市场上较多采用的箱壳材料有：钢板、双面彩钢夹芯复合板（复合板）、非金属玻纤水泥。复合板是在两层彩钢板之间夹有阻燃自熄聚苯乙烯泡沫，这种结构能有效阻止室外热量进入，且有较好的吸音效果；室内温度受室外大气温度影响小，室内温度骤变小，不易产生凝露，具有轻质、隔热、保温、隔音、防水、防火性能。非金属外壳采用增强玻纤和特种水泥预制合成作为壳体材料，具有机械强度高、耐冲击性能好、不易导热、防火阻燃、防腐蚀、造型美观和使用寿命长等特性。
6结语
随着高低压开关技术的不断更新，新材料、新技术的不断应用和成本的不断降低，欧式箱变将朝着更加小型化、美观化、智能化方向发展。同时，随着我国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，欧式箱变将得到更
大的发展和更广泛的应用。
成官宝
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