住宅小區箱式變電站供電問題的探討

　箱式變電站是社會經濟發展和城市建設的必然產物。隨著近二十多年的經濟發展，城市供電的格局發生了較大的變化，過去那種集中降壓、長距離配電的方式已經大大制約了城市供電，并降低了供電企業的經濟效益。原因是供電半徑過大，線路損耗隨著用電負荷的增加而大大增加，同時供電質量也大大降低。要減少線路損耗，保證供電質量，就得提高供電電壓，這是眾所周知的事實。為此，在城網建設中，要求高壓直接進入市區，深入負荷中心。有資料顯示，將供電電壓從 380V上升到10kV，可以減少線路損耗60%，減少總投資和用銅量52%，其經濟效益相當可觀。要實現高壓深入負荷中心，箱式變電站是最經濟、方便、有效的設備之一。

　　箱式變電站，是集高壓開關柜、變壓器、低壓開關柜于一體，并在制造廠內裝配完成的預裝式變電站。由于箱變具有成套性 強、體積小、占地少、能深入負荷中心、提高供電質量、減少線路損耗、縮短送電周期、選擇靈活、對環境適應性強、安裝方便、運行安全可靠及投資少及見效快等一系列優點;所以箱變有著廣闊的使用范圍，它適用于城市公共配電、高層建筑、住宅小區、公園、高速公路等，還適用于油田、工礦企業及施工場所等。它是繼土建變電所之后崛起的一種嶄新的變電站，在我區的住宅小區建設中，為提高城建形象，改善居住環境，各有關部門紛紛要求取消架空線路。對此，除廣泛采用高、低壓電纜外，在城區用地十分緊張、以土建方式建造變電站非常困難的情況下，采用10kV箱式變電站是一種優化選擇方案。

一、箱式變電站型式的選擇

　　1、歐式箱變特點

　　根據產品結構不同及采用元器件的不同，箱變分為歐式箱變和美式箱變兩種典型形式。

　　歐式箱變是將變壓器及普通的高壓電器設備裝于同一個金屬外殼箱體中，從結構上采用高、低壓開關柜，變壓器組成方式，這種箱變稱為歐式箱變，形象比喻為給高、低壓開關柜、變壓器蓋了房子。由于變壓器室溫很高，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和熔斷器、低壓開關柜，所以箱式變體積較大。

　　2、美式箱變特點

　　在結構上將負荷開關、環網開關和熔斷器結構簡化放入變壓器油箱浸在油中。避雷器也采用油浸式氧化鋅避雷器。變壓器取消油枕，油箱及散熱器暴露在空氣中，這種箱變稱為美式箱變，形象比喻為變壓器旁邊掛個箱子。美式箱變從布置上看，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。從結構上看，這種箱式變分為前、后兩部分：前面為高、低壓操作間隔，操作間隔內包括高低壓接線 端子，負荷開關操作把手，無載調壓分節開關，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、鐵心、高壓負荷開關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計密封式油箱，油箱及散熱器暴露在空氣中，散熱優于歐式箱變。低壓 斷路器采用塑殼斷路器作為主斷路器及出線斷路器。由于結構簡化，這種箱式變電站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。

　　3、兩類箱變的比較

　　從保護方面，歐式箱變高壓側采用負荷開關加限流熔斷器保護。發生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負荷開關三相同時分閘，避免缺相運行，要求負荷開關具有切斷轉移電流能力。低壓側采用負荷開關加限流熔斷器保護，美式箱變高壓側采用熔斷器保護，而負荷開關只起投切轉換和切斷高壓負荷電流的功能，容量較小。當高壓側出現一相熔絲熔斷，低壓側的電壓就降低，塑殼自動空氣開關欠電壓保護或過電流保護就會動作，低壓運行不會發生。從產品成本看，歐式箱變成本高。從產品降價空間看，美式箱變還存在較大降價空間，一方面美式箱變三相五柱鐵心可改為三相三柱鐵心，另一方面，美式箱變的高壓部分可以改型后從變壓器油 箱內挪到油箱外，占用高壓室空間。

　　美式箱變體積比較小，布置緊湊，高低壓室內為開關，一股容量為800kVA以下;歐式箱變體積大，南高壓室、變壓器和低壓室組成，高低壓室配置開關柜，容量可以做到20000kVA。

　　因此可以說同容量的兩種箱變相比較，美式箱變的結構更為合理。在住宅小區中，容量較小時選擇美式箱變，容量較大時選擇歐式箱變。

二、箱變布點方案探討

　　在傳統的城鎮雙桿式公用變布置中，由于住戶用電容 量偏小，住宅層數較低，一直采用小容量、多布點的原則。配變容量根據住戶數而定，初裝容量一般100-250kVA，最終容量400kVA以下。住宅小區的箱變布置是否也采用同樣的原則呢?經過認真分析，我們認為箱式小區變以規劃布點為主，以大容量為優化方案，確定最終容量、一步到位。這是基于以下幾點考慮：

　　1、為美化環境、少占綠地

　　由于雙桿式配變臺區的10kV線路、低壓線路是架空的，因此即便少放一臺配 變，由于電源必須供人每戶居民，其架空線路并不會減少，況且多放一臺配變也不占地面綠地，也就是說，對于雙桿式配變臺區而言，臺區的多少對環境的總體影響基本不變，因此其比較適用多布點的原則。而對于箱變而言，其進出線均為電纜，露出地面的電力設備是箱式變壓器，因此箱變數量當然是越少越好。由于客戶 的供電容量是確定的，因此，箱變數量減少，就意味著單臺箱變的容量就要增大。

　　2、箱變多少，對線損影響不大

　　雙桿臺區小容量、多布點的一大優點是減少低壓線路的供電半徑、減少導線電流，從而達到減少低壓線路線損的目的。對于箱變，根據合理布點的原則，其一般放置在二幢或幾幢房子的中間的綠地上，供電半徑不過幾十米，由于可供布置的環境的限制，供電半徑幾乎與箱變數量無關。每個箱變低壓出線3-6回，通過電纜排管供至每幢樓旁的電纜分支箱，每個分支箱再出4-8回供電至每一梯戶的電能表箱處，每一電能表再供電至每一用戶。對于雙桿變而言，其低壓出線一般為左右二回 出線，因此，當線路上的用戶數增加時，其線路上流過的電流同時增大，而對于箱變而言，隨著供電用戶數的增加，箱變出線回路數也同時增加，但每一回出線的供電負荷基本不變。所以，無論箱變數量多少，低壓線路的損耗基本保持不變。相反，由于配變數量減少，在可比的情況下，鐵損反而下降。

　　3、由小區特點決定

　　在住宅小區箱變布點時，我們并非為了大容量而使用大變壓器，就如上述所言，采用合理布點的原則，即先確定一個合理的供電范圍，再根據供電范圍內的用電負荷情況計算配變容量，并根據此容量一步到位。

　　4、節約投資

　　一臺630kVA箱變需資金約為21萬元，即333元/kVA：而一臺315kVA的箱變也需18萬元，即571元/kVA。這是由于，箱變內的負荷開關等設備成本所占比例較高，因此，單臺箱變的容量越大，其每一千伏安的成本就越低。

　　5、可靠性分析

　　箱變采用環網供電，可靠性較高，無論是使用二臺小容量的箱變，還是采用一臺大容量的箱變，其對用戶的供電可靠率基本一致。如低壓有特別重要的用戶，可通過電纜分支箱切換。

　　6、電壓分析

　　以S9型配變為例，100-500kVA配變的阻抗電壓均為4%，630-1600kVA配變的阻抗電壓也僅為4.5%。也就是說，當小容量的配變和大 容量的配變均處于同等負荷率的情況下，其在配變上的電壓損失是一致的。事實上，如果采用二臺250kVA配變替代一臺500kVA，由于500kVA所帶 用戶數是每臺250kVA配變所帶用戶數的一倍，因此，500kVA用戶用電的同時率要低于250kVA用戶用電的同時率，即當出現更高負荷時，500kVA配變的負荷率要小于每臺250kVA配變負荷率，因此，當出現更高負荷時，500kVA配變上的電壓損耗要比每臺250kVA配變都小。 由于每回低壓出線的負荷基本上都是一樣的，則電壓在低壓線路上的損耗是一樣的，因此，采用大容量的箱變，其電壓要優于小容量配變。來源:輸配電設備網

三、箱式變電站容量的確定

　　箱式變電站容量的確定應根據實際負荷的大小來確定，一般采用需要系數法進行計算。比如一，幢25層一梯六戶的高層住宅，在戶外設置一臺箱變。每戶的負荷按 7kW考慮，住宅小區內居民由于作息時間不同，同時系數小些。取同時系數一般為：50戶以下0.55，50～100戶0.45，100戶～200戶 0.40，200戶以上0.35。

　　此次供電每臺箱變供電用戶150戶，據此，每臺配變的負荷為7kW×150×0.33=346.5kW，以功率因數補償至0.9計，則配變容量為385kVA，取整為400kVA。

四、使用中需注意的其他幾個問題

　　1、由于箱變是免維護設計，在維護上不是很方便，因此在開關設備的選擇上我們應優先選擇性能比較優良的，變壓器選用性能好、低損型的，如現在推薦使用的卷鐵心S11型。

　　2、無論美式還是歐式箱變散熱都不是盡善盡美的，尤其是在太陽直曬比較嚴重的地區，溫度升高，影響塑殼斷路器分斷，使得斷路器不能正常開斷負載及短路電流，易引發故障，因此散熱裝置是必要的，尤其要在箱式變基礎中做成散熱池，以增加對流。