淺析箱式變壓器的質量控制及經濟效益

于紅濤

摘 要：本文主要對箱式變壓器的發展、分類以及優缺點進行了介紹，并對箱式變壓器的常見問題進行了討論分析，提出相關的解決方案，以利于箱式變壓器的發展和推廣應用，同時提高箱式變壓器的經濟效益。

關鍵詞：箱式變壓器；發展；優缺點；常見問題

中圖分類號：F407 文獻標識碼：A

箱式變壓器是城市配電網以及負荷密集場的主要變壓器，在現代生活中廣泛應用于住宅小區、商業中心、機場、企業、廠礦以及醫院和學校等。逐步替代了蛛網式架空電網箱變壓器以及傳統的集中降壓、長距離配電。環保安全性更高，并且更加美觀、小巧智能化。

一、箱式變壓器的發展

箱式變壓器，即組合式變壓器，于20世紀90年代初從美國引入我國，由于其結構緊湊、運行靈活、安全可靠、安裝快捷、維護簡單、環保綠色，并且箱體本身具有較好的防腐蝕性能，運行不受外界環境的影響，整個箱體無裸露帶電部分，因此迅速為廣大供電部門和用戶所接受。如今，我國城市電網中大約有2000多臺箱式變壓器在運行，并且運行狀況良好。但是，我國國情與變壓器的標準與美國的供電體制及變壓器技術標準存在較大的差異，再加上箱式變壓器的價格問題，使得箱式變壓器在剛引入我國一段時間里中，進展比較緩慢。而到目前，我國箱式變壓器研制與應用局面有了突飛猛進的發展，我國能夠批量生產箱式變壓器的廠家也上升到近百家，同時零部件配套的企業也有數十家。

二、箱式變壓器的分類及優缺點

箱式變壓器分為美式和歐式兩種類型。我國通常使用的是歐式箱式變壓器。

（一）美式箱式變壓器及其優缺點

美式箱式變壓器主要由變壓器、低壓樁頭箱體、10kV的環網開關和10kV電纜插頭等部件組成。接線形式為一路或兩路10kV的進線，選用容量為500kVA-800kVA的單臺變壓器，低壓出線電纜為4-6路。美式箱變具有體積小、便于安裝、便于偽裝；容易與住宅環境相協調；低壓電纜長度可以縮短，能夠降低線路的損耗以及供電配套造價相對較低的優點。

（二）歐式箱式變壓器及其優缺點

歐式箱式變壓器主要部件包括變壓器、低壓電容器、10kV環網開關柜、低壓開關等，相當于將Ⅲ型站的設備緊湊的安裝在金屬箱體內。接線形式有兩種，一是單臺配變形式一兩路10kV進線，單臺變壓器的容量為500kVA-800kVA，低壓出線電纜為4-6路；二是兩臺配變形式一兩路10kV進線，每臺變壓器容量均為500kVA-800kVA，低壓出線電纜為8-12路。歐式箱變負荷能力，供電可靠性較強；噪音較低；輻射較美式箱變低，具有一定的屏蔽作用；能夠設置配電自動化裝置。但是歐式箱變的體積較大，是美式箱變的3倍，對安裝有一定影響。

三、箱式變壓器的結構特點及優缺點

箱式變壓器的結構包括了高壓開關系統、變電站綜合自動化系統、鎧裝母線、直流電源和一次設備等，并將其合理布置在封閉、能夠移動的鋼結構箱體內，實現了機電一體化的全封閉運行。箱式變壓器的結構特點及優點在于：

第一，結構緊湊，占地面積少。箱式變壓器的大部分高壓配置設備都被合理的設置在了封閉的箱體內，由于對各個設備之間的布局進行了合理的設計與優化，從而縮小了設備之間的絕緣距離，使變壓器機構變得緊湊，也就縮小了變壓器的占地面積。

第二，安裝方便，容易建成。設計人員需要根據變電站的實際要求對箱式變壓器進行設計和安裝，設計出箱外設備的布置以及一次主接線圖，通過設計選擇合適的變壓器型號與規格，制造廠家根據要求對箱式變壓器進行組裝。

第三，降低了成本。箱式變壓器經濟適用性高，主要體現在成本較低；屬于前期投資，實現提前收益；同時箱式變壓器處于封閉的箱體內，運行與維護的費用相對較低。

第四，箱式變壓器的組合方式較靈活。由于箱式變壓器的結構十分緊湊，并且沒一個箱體相對獨立，能夠進行多種形式的組裝，靈活性較強。同時電氣設備元件也具有獨立性和通用性。

第五，具有較高的安全性與可靠性。箱式變壓器的箱體材料和制作工藝先進，具有良好的防腐蝕能力，并且箱內裝有空調以及出事設備，使得變壓器的運行不會受到外界環境條件的影響，保證了變壓器運行的可靠性。同時，箱式變壓器的金屬導體、設備間的接觸部分與絕緣部分都處于封閉的環境，這也保證了變壓器的安全性。

第六，具有較高的自動化。箱式變壓器的自動化程度較高，具有微機保護與綜合系統，能夠實現遠距離的操控，如遙控、遙調、遙信以及遙測。并且通過每一個智能單元的獨立運行，保證了繼電保護裝置、自動保護裝置的安全與可靠，實現了運行參數的實施監測與控制，有利于危險警報與事故的處理。

第七，美觀協調。箱式變壓器的外觀設計美觀，體積不大，能夠與環境和諧一致。

箱式變壓器的缺點在于：第一，美式箱式變壓器的負荷開關浸在油里，油一旦被電弧碳化和分解就會產生乙炔等有害氣體，這就導致變壓器的性能下降，增加事故的發生；同時美式箱變的檢修不方便，斷開點觀察較難。第二，由于美式箱變本身不帶低壓保護和計量，因此我國在箱式變壓器生產時，為滿足實際需要加裝了低壓配電柜。第三，箱式變壓器由于長時間在太陽下暴曬，對塑殼斷路器的散熱造成了嚴重的影響，導致斷路器不能進行正常的開斷負載、短路電流、并容易造成高壓側故障。

四、箱式變壓器常見問題及解決方案

（一）外觀設計不合理，與環境不相協調

箱式變壓器外觀設計的合理性十分重要，如果只片面考慮制作成本，選擇質量不合格的制作材料，不考慮與環境的協調關系，將會對變壓器的安全運行以及整個環境的協調造成影響。因此，應選擇合適的廂式變壓器外殼材料，根據環境和使用要求進行箱式變壓器的外觀設計。

（二）整體布局缺乏科學性

不科學合理的整體布局，將導致空間的浪費，增加了制造的難度。因此，箱式變壓器的變壓器室、高壓室以及低壓室要按照一定的形狀進行布局。如品字形或者目字形等，品字形在臺數較多時，能夠增加布置的緊湊性；而目字形接線比較方便，隔室也較少。

（三）高壓柜防護措施不到位

由于接線方式與保護裝置的不到位，常常引發高壓柜出現故障或者事故現象。為了實現大范圍的保護，便于頻繁的操作，因此必須對高壓柜進行嚴格的防護措施。高壓柜通常必須具有嚴格的防護措施與較高的防護等級，可帶接地開關與高壓顯示裝置。其中斷路器通常為真空斷路器，并且具有保護裝置；同時還應選擇結構簡單、操作方便的負荷開關。

（四）變壓器室通風散熱措施不夠

變壓器的通風散熱十分重要，是維持供電安全穩定運行的關鍵，變壓器散熱不良，散熱措施不到位，就將引起故障的發生、發生斷電停電現象，甚至引發安全事故。因此，需要加強變壓器室的通風散熱措施。如在變壓器室增設空調，或者在頂蓋下設置風扇抽風，或者將風扇設置在基礎通風口，以便將冷空氣從坑道內送入變壓器室。

（五）太陽暴曬引起箱體溫度過高

箱式變壓器送至現場后，由于環境因素以及缺少防曬隔熱措施，會造成箱體的溫度過高，同時也造成箱體內部散熱不良，增加設備的負荷，這都將影響變壓器運行的穩定性與安全性。因此，在變壓器送達現場后還應對變壓器增加隔熱措施。如在變壓器的四周增加隔熱材料，或者采用雙層夾板結構，或者在頂蓋上采用帶有空氣墊法氣樓結構與隔熱的氣樓結構。

（六）低壓配電接線不緊湊

低壓配電室由進線柜、回路饋電柜、電容器柜和計量柜等組成，通常有4-8臺，由于設備與線路較多，時常發生線路冗長不緊湊，占用大量空間以及線路損耗的問題。因此，為了對空間進行充分利用，低壓柜的設計與接線方式應該盡可能緊湊。

（七）缺少防雨、防潮的措施

雷雨季節，由于廂式的運行環境變差，箱門或者低壓電纜孔洞封堵不嚴，就容易造成箱變低壓部分絕緣距離的降低，造成短路或者接地故障。因此，需要在雷雨季節加強箱式變壓器的濕度檢查，濕度較高時必須停電進行處理，同時還要保證箱體內防潮加熱裝置的正常運行。

五、箱式變壓器產生的經濟效益

（一）投資及維護成本

相比傳統的變壓器，箱式變壓器的優勢明顯，不僅占地面積較少，同時也避免了傳統蛛網式架空電網箱式變壓器以及傳統的集中降壓、長距離配電的較大資金投入。由于傳統的變壓器等電力配送設施往往暴露在外面，外界環境因素對其的影響較大，容易引發故障、造成事故或者造成一定的經濟損失。箱式變壓器的運用，由于設備封閉在箱體內部也就避免了環境條件對其內部的較大影響，從而也就降低了由于線路維護、維修等造成的資金投入。

（二）減少了不必要的電能損耗

箱式變壓器的應用替代傳統的配電方式，將復雜、老化的線路替換，不僅能夠滿足用戶的用電需求，同時也減少了電能的不必要損耗。如某區由于原有線路老化、絕緣破損，造成了電量的嚴重丟失，回收率僅占40%左右。線路改造后，投入箱式變壓器，此工程完成后，電量的回收率達到了65%。此外，箱式變壓器的應用，還能夠減少原有多臺變壓器造成的空載損耗以及負載損耗，減少不必要的電能消耗和經濟損失。

結語

箱式變壓器設計方案以及制造工藝需要根據現場的需要進行。目前我國的箱式變壓器的制造，在吸收國外先進生產制造技術的基礎上，結合我國的實際需要制造出了物美價廉的箱式變壓器。不僅具有先進性，同時也符合環保節約的理念。箱式變壓器具有較多的優點，并且運行具有較高的穩定性與安全性，同時投資少，維護費用相對較低，具有良好的經濟效益。因此，箱式變壓器具有可觀的運用前景。

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