住宅小區(qū)箱式變電站供電幾個問題進(jìn)行一些探討。
1 箱式變電站型式的選擇
1.1 歐式箱變特點(diǎn)
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(shè)備裝于同一個金屬外殼箱體中，從結(jié)構(gòu)上采用高、低壓開關(guān)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(guān)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(fù)荷開關(guān)和熔斷器、低壓開關(guān)柜，所以箱式 變體積較大。
1.2美式箱變特點(diǎn)
在結(jié)構(gòu)上將負(fù)荷開關(guān)、環(huán)網(wǎng)開關(guān)和熔斷器結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)包括高低壓接線 端子，負(fù)荷開關(guān)操作把手，無載調(diào)壓分節(jié)開關(guān)，插入式熔斷器，油位計(jì)等;后部為注油箱及散熱片。將變壓器繞組、鐵心、高壓負(fù)荷開關(guān)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(shè)計(jì)密封式油箱，油箱及散熱器暴露在空氣中，散熱優(yōu)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(jié)構(gòu)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(cè)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。
1.3兩類箱變的比較
從保護(hù)方面，歐式箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)。發(fā)生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負(fù)荷開關(guān)三相同時分閘，避免缺相運(yùn)行，要求負(fù)荷開關(guān)具有切斷轉(zhuǎn)移電流能力。低壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)，美式箱變高壓側(cè)采用熔斷器保護(hù)，而負(fù)荷開關(guān)只起投切轉(zhuǎn)換和切斷高壓負(fù)荷電流的功能，容量較 小。當(dāng)高壓側(cè)出現(xiàn)一相熔絲熔斷，低壓側(cè)的電壓就降低，塑殼自動空氣開關(guān)欠電壓保護(hù)或過電流保護(hù)就會動作，低壓運(yùn)行不會發(fā)生。從產(chǎn)品成本看，歐式箱變成本高。從產(chǎn)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?nèi)辔逯F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(nèi)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(nèi)為開關(guān)，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(guān)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(jié)構(gòu)更為合理。在住宅小區(qū)中，容量較小時選擇美式箱變，容量較大時選擇歐式箱變。
2箱變布點(diǎn);方案探討
在傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)雙桿式公用變布置中，由于住戶用電容 量偏小，住宅層數(shù)較低，一直采用小容量、多布點(diǎn)的原則。配變?nèi)萘扛鶕?jù)住戶數(shù)而定，初裝容量一般100-250kVA，最終容量400kVA以下。住宅小區(qū)的箱變布置是否也采用同樣的原則呢?經(jīng)過認(rèn)真分析，我們認(rèn)為箱式小區(qū)變以規(guī)劃布點(diǎn)為主，以大容量為優(yōu)化方案，確定最終容量、一步到位。這是基于以下幾點(diǎn)考慮：
2.1 為美化環(huán)境、少占綠地
由于雙桿式配變臺區(qū)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(qū)而言，臺區(qū)的多少對環(huán)境的總體影響基本不變，因此其比較適用多布點(diǎn)的原則。而對于箱變而言，其進(jìn)出線均為電纜，唯一露出地面的電力設(shè)備是箱式變壓器，因此箱變數(shù)量當(dāng)然是越少越好。由于客戶 的供電容量是確定的，因此，箱變數(shù)量減少，就意味著單臺箱變的容量就要增大。
2.2箱變多少，對線損影響不大
雙桿臺區(qū)小容量、多布點(diǎn)的一大優(yōu)點(diǎn)是減少低壓線路的供電半徑、減少導(dǎo)線電流，從而達(dá)到減少低壓線路線損的目的。對于箱變，根據(jù)合理布點(diǎn)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(huán)境的限制，供電半徑幾乎與箱變數(shù)量無關(guān)。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(dāng)線路上的用戶數(shù)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(shù)的增加，箱變出線回路數(shù)也同時增加，但每一回出線的供電負(fù)荷基本不變。所以，無論箱變數(shù)量多少，低壓線路的損耗基本保持不變。相反，由于配變數(shù)量減少，在可比的情況下，鐵損反而下降。
2.3 由小區(qū)特點(diǎn)決定
在住宅小區(qū)箱變布點(diǎn)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(diǎn)的原則，即先確定一個合理的供電范圍，再根據(jù)供電范圍內(nèi)的用電負(fù)荷情況計(jì)算配變?nèi)萘?，并根?jù)此容量一步到位。
2.4 節(jié)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(nèi)的負(fù)荷開關(guān)等設(shè)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。
2.5可靠性分析
箱變采用環(huán)網(wǎng)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。
2.6 電壓分析
以S9型配變?yōu)槔?00-500kVA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(dāng)小容量的配變和大 容量的配變均處于同等負(fù)荷率的情況下，其在配變上的電壓損失是一致的。事實(shí)上，如果采用二臺250kVA配變替代一臺500kVA，由于500kVA所帶 用戶數(shù)是每臺250kVA配變所帶用戶數(shù)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(dāng)出現(xiàn)最高負(fù)荷時，500kVA配變的負(fù)荷率要小于每臺250kVA配變負(fù)荷率，因此，當(dāng)出現(xiàn)最高負(fù)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(fù)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(yōu)于小容量配變。
3箱式變電站容量的確定
箱式變電站容量的確定應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷的大小來確定，一般采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。比如一，幢25層一梯六戶的高層住宅，在戶外設(shè)置一臺箱變。每戶的負(fù)荷按 7kW考慮，住宅小區(qū)內(nèi)居民由于作息時間不同，同時系數(shù)小些。取同時系數(shù)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(jù)此，每臺配變的負(fù)荷為7kW×150×0.33=346.5kW，以功率因數(shù)補(bǔ)償至0.9計(jì)，則配變?nèi)萘繛?85kVA，取整為400kVA。
4使用中需注意的其他幾個問題
(1)由于箱變是免維護(hù)設(shè)計(jì)，在維護(hù)上不是很方便，因此在開關(guān)設(shè)備的選擇上我們應(yīng)優(yōu)先選擇性能比較優(yōu)良的，變壓器選用性能好、低損型的，如現(xiàn)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(yán)重的地區(qū)，溫度升高，影響塑殼斷路器分?jǐn)?，使得斷路器不能正常開斷負(fù)載及短路電流，易引發(fā)故障，因此散熱裝置是必要的，尤其要在箱式變基礎(chǔ)中做成散熱池，以增加對流。