美式箱变设计

1随着城市建设规模的扩大及对环境的考虑，过去的那种集中降压、长距离配电以及架空电网已经不能适应现代城市的供电发展。城网改造要求高压直接进市区，变电设备深入负荷中心，电能通过地下电缆传输，配电设备与周围环境协调一致。同时因为配电设备深入到负荷中心，要求运行可靠性高，高性能（低损耗、低噪声、高抗短路强度），体积要小型化，安装简便，免维护。由此组合变压器应运而生。组合变压器是20世纪90年代初从美国引入的技术，（所以也熟称为美式箱变）。因其结构紧凑，安装便捷，运行灵活，安全可靠，维护简单等优点而迅速被接受。目前，组合变压器已经有了飞速的发展，生产厂家不完全统计已有上百家，相关元器件配套厂家也发展有数十家，包括可配套高电压元器件。性能优良：性能水平高，采用10、11型系列或非晶合金系列，损耗低、噪声低，抗短路能力强。功能齐全、简单可靠：可切断负荷电流，进行全范围的电流保护，高压进线方式灵活（环网、终端），可实现断相（欠压保护），具有变电站的基本功能。投入少、占地小、安装方便、见效快；体积小，约为同容量组合式变电站体积的1/3，省时，安装方便，现场安装只需要拧紧四个螺栓及接好进出电缆即可；安全性好。全封闭，外表无任何导电部件，因此无需考虑绝缘距离，能保证人身安全，采用全绝缘的肘型电缆插头配合固定在支座上的高压套管接头，插拔方便。定义：将变压器器身、开关设备、熔断器、分接开关及辅助设备进行组合的变压器。组合式变压器(成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、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、运行可靠、投资少、见效快)型号标注组合式变压器型号字母性能水平代号高压接线方案额定容量电压等级特殊环境代号产品型号字母顺序及含义序号分类含义字母1型式组合式变压器共箱ZG（负荷开关、熔断器、变压器器身共用一个油箱）分箱ZF（负荷开关、熔断器和变压器器身分箱布置）2相数单相D三相S3绝缘介质一般变压器---难燃油R4线圈导线材质铜线---铜箔B铝箔LB5铁心材质硅钢片---非晶合金H6高压接线方案环网H终端Z2ZGSLBH10-H-800/10共箱式组合变压器，三相，一般变压器油，铝箔，非晶合金，性能水平10型，环网，额定容量800kVA,电压等级10kV。1.总体组合式变压器是一种将高压负荷开关、插入式熔断器、后备保护熔断器、变压器器身和无励磁开关等电器组合在一个密封的油箱内，由变压器油作为绝缘介质的一种变压器。组合式变压器高压回路和变压器器身组装在油箱内，高压回路进线和操作在高压侧进行。低压回路一般由低压断路器、电流互感器与测量计量仪表等低压元件组成，安装在低压室内。2.变压器变压器设计与普通变压器设计原理基本一致。铁心材料可采用高导磁硅钢片、也可采用非晶合金，铁心结构可采用叠片式、也可采用卷铁心结构，绕组可采用铜导线，也可采用铜箔。根据我国电网的实际情况，10kV中性点绝缘，在变压器设计时应注意联结组别，宜采用D,yn。因为高压为D联结，零序电流及三次谐波电流可在D联结内流通，不会引起输出电压波形畸变和由于负载不平衡而引起的中性点漂移。而不宜采用Y联结，因为Yyn在负载不平衡是容易引起中性点漂移，影响输出电压的质量。3.高压系统及出线方式高压系统接线方式有环网型、终端型、终端双回路型。环网型即“一进两出”，一个电源进线，一个从变压器的低压侧出线，另一个引至另一台变压器或其他电器，为另一台变压器的低压侧或其他电器提供电源。终端型即“一进一出”，一个电源进线，一个从变压器的低压侧出线。终端回路型即“一进一出一备”，一个电源进线，一个从变压器低压侧出线，另一个为备用电源，当主进电源发生故障时，由备用电源供电。4.肘型套管（肘型电缆插头）组合式变压器的高压进线由地下电缆通过肘形电缆头来完成，肘形电缆头由肘形连接头、负荷插座及套管护套3部分组成。该肘形分单通和双通两种，单通时直接与电缆连接，接入高压电网，双通时一头接入避雷器，一头引入电压。5.避雷器避雷器主要作用是防雷击，分为内置、外置两种。内置式放在油箱内部高压出线处，起保护作用。6.其他元件无励磁开关、油位表、压力表、温度表、释放阀等元件。根据需要还可安装低压空气断路器、二次侧计量、补偿装置等。这种变压器的熔丝、多工位环网负荷开关、无励磁调压分接开关都作为变压器的组部件安装在油箱内，在油箱外很容易更换熔丝或操作负荷开关而改变变压器运行的工况。高压侧由可以带负载插拔的肘形电缆输入电能，油箱外另装低压出线仓，仓内空间可按要求加装保护装置仪表。所有带电部位都在油箱内，无裸露带电部分。7.保护系统组合变压器保护系统是高压采用高压限流熔断器和过载保护熔丝串联保护，低压侧采用空气断路器，用于低压回路的过载和短路保护。插入式熔断器（过载保护熔丝）具有很好的耐受变压器冲击的能力，主要用于变压器过载和低压侧短路时对变压器的保护。后备保护熔断器（高压限流熔断器）能够安全分断所有能引起融化的预期电流，主要用于变压器内部故障时对变压器和配电系统进行保护。38.优点组合式变压器重量轻，并有多种供电方案可供选择，既可采用终端供电，又可实现环网和双电源供电，高压电缆与变压器的连接采用电缆插接件，变压器采用插入式过载熔丝和后备限流熔断器的双熔丝保护，较合适于城市电网供电。组合式箱变是将变压器、高压室、低压室组成“品字形”结构，变压器位于后部，成为后仓，高、低压室位于前部，称为前仓。由于结构紧凑、体积小、安装迅速、操作方便、全绝缘、全密封、能够深入负载中心而被接受。箱体是有密封的油箱与封闭的高、低压室所组成的组合体。油箱用来放置器身和高压开关等元器件及绝缘油。高、低压室是借助于油箱壁、采用钢板将高、低压电缆接线和电气元件的操作、控制封闭起来。JB/T10217-2000组合式变压器引用标准GB311.1—1997高压输变电设备的绝缘配合GB1094.1-1999电力变压器第一部分总则GB1094.2-1996电力变压器第二部分温升GB1094.3-2003电力变压器第三部分绝缘水平和绝缘试验GB1094.5-2003电力变压器第五部分承受短路的能力GB/T2900.20高压开关设备GB38043~63kV交流高压负荷开关GB4208外壳防护等级GB/T6451-1999三相油浸式电力变压器技术参数和要求GB6450干式变压器GB/T17211干式变压器负载导则GB/T10228-1997干式电力变压器技术参数和要求GB/T15164油浸式变压器负载导则GB/T7328变压器和电抗器的升级测定GB/T11022高压开关设备通用技术条件GB/T14048.1低压开关设备和控制设备总则GB/T16927.1.2高电压试验技术第一、二部分GB/T16935.1低压系统内设备绝缘配合GB/T17467-1998高压/低压预装式变电站DL/T537-936~35kV箱式变电站订货技术条件JB/T3837变压器类产品型号编制办法一、基本参数和要求运行环境(1)气候环境a.海拔高度在海拔高度为1000m及以下地区使用的变压器可不考虑海拔高度的影响。在海拔高度为1000m以上地区使用的变压器必须考虑高海拔处的空气比较稀薄，它对变压器的散热与外绝缘的电介质稳定性有影响。温升限值要折算：1000m以上，每升高400m,降低1K高压开关设备海拔高度为1000m以下，超过时按GB/T110224低压开关设备海拔高度为2000m以下，超过时按GB/T7251.1环境温度-1最高温度+40-2最热月平均气温+30-3最高年平均气温+20-4最低气温-25（户外）-5（户内）-5严寒气候-50~+40（安装处的环境温度）-6酷热气候-5~+50（安装处的环境温度）b.风速风速对套管及装在变压器油箱上的附属设备有影响。c.湿度以某一温度下的百分值表示相对温度。在有高相对湿度时，易繁殖霉菌对油箱表面的喷漆有影响。另外，高温下的高相对湿度在温度变化时，如温度下降，相对温度增加，这就易凝成水，高湿度还影响金属的腐蚀。一般产品应按25℃时相对湿度为90%考虑。如有特殊要求，可在合同上注明。(2)地质环境主要是考虑变压器能承受地震力。正常使用条件中规定的地面水平加速度小于0.2g。当变压器安装地点属地震区时，可在订货时指明变压器应承受住的里氏地震裂度。对变压器内部结构而言，由于已考虑在运输中已能较好的固定紧，并已能承受短路电流产生的机械应力，因此，变压器内部不受地震裂度的影响。主要是外部结构件的耐地震力。里氏地震裂度地面水平加速度g地面垂直加速度g9度0.40.28度0.250.1257度0.20.1(3)生态环境a.污染对表面喷漆有影响b.沿海环境沿海空气中含盐雾，对表面喷漆有影响c.其他霉菌的分泌物会污染油漆，昆虫等一些环境因素。(4)．安装环境：无明显污秽、无爆炸性、腐蚀气体、粉尘、无剧烈震动冲击。(5).电源电压的波形近似于正弦波，并且三相大致对称。变压器技术要求1、基本技术要求1.1GB1094.1-1999电力变压器第一部分总则GB1094.2-1996电力变压器第二部分温升GB1094.3-2003电力变压器第三部分绝缘水平和绝缘试验GB1094.5-2003电力变压器第五部分承受短路的能力51.2允许偏差空载损耗：+15％负载损耗：+15％总损耗：+10％（不含辅机损耗）短路阻抗大于10%±7.5%小于10%±10%空载电流+30%2、技术参数额定电压高压侧额定电压：6、10、35kV高压侧最高电压：6.9、11.5、40.5kV低压侧额定电压：0.4kV高压分接范围：±5%，±2*2.5%联结组标号：Dyn11,Yyn0变压器额定容量50、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000kVA（变压器容量等级的优先系列:1010）额定频率50Hz额定电流：高压回路：10、12.5、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、630、800、1000A低压回路：40、50、63、100、200、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000变压器绝缘水平：（注分母为包封式干变试验值）额定电压61035工频耐压25/2035/2885/70冲击耐压峰值6075200/170噪声水平：65dB(干变)55dB(油浸)外壳防护等级：户内不低于IP2x户外不低于IP33温升：符合GB1094.2和GB6450电力变压器产品性能水平代号的确定表A1性能水平代号电压等级kV性能参数空载损耗负载损耗76、10符合GB/T6451组II符合GB/T6451≥35符合GB/T645186、10符合GB/T6451组I6≥35比GB/T6451平均下降10％96、10配电变压器符合表A26、10电力变压器比GB/T6451组I平均下降10％比GB/T6451平均下降10％≥35比GB/T6451平均下降20％106、10比GB/T6451组I平均下降20％比GB/T6451平均下降15％≥35比GB/T6451平均下降30％116、10比GB/T6451组I平均下降30％≥35比GB/T6451平均下降40％干式电力变压器性能水平代号的确定性能水平代号性能参数空载损耗负载损耗7符合国家标准《干式电力变压器技术参数和要求》组II值符合国家标准《干式电力变压器技术参数和要求》730～1600/6、10配电变压器产品性能参数表二、总体结构要求组合式变压器的设计应能保证安全进行使用和维护、检查。结构预装式变电站的最大额定值是指变压器的最大额定容量（容量与损耗）（对应于预装式变电站额定最大容量）外壳的级别：同一变压器在外壳内外的温升之差。分三个等级10/20/30分别对应于10K/20K/30K的最大温升值额定外壳等级额定外壳等级是对应于预装式变电站额定最大容量的外壳等级。额定外壳等级用来决定变压器的负荷系数，使变压器的温度不超过GB1094.1.