箱式城网改造应用分析论文

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摘要：该文介绍了ZBW-10/0.4kV箱式变的结构和电气设备的选择，以及箱式变在应用中应注意的事项。

关键词：箱式变动静态无功补偿运行

1箱式变的结构及电气主接线

ZBW-10/0.4kV箱式变，是由高压室、变压器室、低压室、电容器室箱体结构组成，各室设有封闭门加锁。箱体采用特种钢板或铝合金板制作，能防止雨水和污物进入。外形尺寸与配变容量，及低压进出线回路数而定。以630kVA箱变为例，长×宽×高为3.7×2.5×2.4m3(见图1）。箱变的电气主接线可按配电方式分为终端式和高压环网式。

2箱式变电气设备的选择

配电室头内，设有GA-10型进线柜和配变控制柜两面。柜内设备的额定电压不小于10kV，额定电流不小于配变10kV侧额定电流的2倍。10kV电源从进线柜用高压电缆引入。柜内装有电缆头和HY5W-12.7/50金属氧化物避雷器，柜正面装有GSN-10型感应式电压指示灯。配变控制柜内，装有带接地连锁的10kV隔离开关P，它作为配变检修时与电源有明显断开点并安全接地。配变高压侧选用FZRN25-12D/T200-31.5型户内交流高压负荷开关—熔断器组合电器。开关为弹簧储能机构，可手动或电动跳、合闸，作为配变投、切使用。熔断器的熔丝额定电流按配变高压侧额定电流的1.5倍选择，作为配变高压侧过负荷保护。

变压器室内，安装S9型或干式10/0.4kV低损耗变压器1～2台。为保证电压质量可安装SZ9型有载调压变压器，实现有载自动或手动调压。变压器额定容量Se可按供电半径500m内供电台区内的最大负荷Pmax和经济负载系数β计算：

经计算一般选用315～630kVA为宜。选择两台配变时，应满足一台配变检修或事故时，另一台也能保证对用户正常供电的n-1原则。

低压配电室内，安装有BDL-1型低压进出线配电柜。进线柜内装有HD13B三相隔离开关和ME1-160S/220万能总开关，LHK1-0.66型电流互感器。出线柜内装有HD13B隔离开关和CM-400L/330D型断路器，开关内有过载、短路的过流保护，LMK1-0.66型电流互感器，每路出线通过电缆出线。

补偿器室内，装有低压无功补偿柜，其无功补偿方式采用静动态相结合的补偿方式。

2.1静补偿

静补偿的范围是对配变的无功功率损耗进行补偿。变压器无功功率损耗包括励磁损耗和漏磁损耗两部分，其值为：

式中△Q0——变压器励磁损耗，△Q0=I0%/100·Se（kvar）；

I0%——变压器空载电流百分数，小容量变压器I0%=2%～10%，取6%；

△QK——变压器漏磁损耗，△QK=UK%/100·Se(kvar)；

UK%——变压器短路电压百分数，小容量双绕组变压器UK%=6.5%～10.5%，取6.5%；

β——变压器负载系统，β=S/Se=0.4～0.6，取0.5；

S——变压器平均负荷输出容量(kVA)；

Se——变压器额定容量（kVA）；

双绕组小容量变压器的无功功率损耗：

所以，无功静补偿容量Q1=7%～8%Se计算。静补偿电容器组选用三相BSMJ-0.45-Q-3。

三角接线的并联自愈式电容器，它能消除电网三次谐波的影响。电容器组包括动态补偿电容器组用总空开NM-160S控制，用RDA快速熔断器保护，因此静补偿随变压器一同投入或退出运行，又叫随器补偿方式。

2.2动态补偿

无功动态补偿方式是随负荷的无功电流的大小，由无功功率调节器KCS使电容器组自动进行投切，KCS无功功率调节器主要由大功率反并联晶闸管模块、隔离电路触发电路、同步电路、保护电路及驱动电路等组成，由电流互感器二次反映无功电流量。一般安装一组KCSIA调节器，对三相0.4kV容量1～40kvar电容器组进行无触点投切，一组KCS3F调节器，能够分相对0.15kV单相1～10kvar星接的电容器组进行无触点投切，以补偿单相不对称无功负荷。两组电容器随无功负荷逐级投入。

城网用电负荷的平均功率因数较高，无功补偿前一般在0.9左右，无功补偿后，要求补偿到0.96，否则会发生过补偿，使动态电容器组不能投入，造成浪费。动态无功补偿Q2可按下式计算：

式中Pmax——配变有功最大负荷（kW）；

tgφ1——无功补偿前负荷平均功率因数角的正切值；

tgφ2——无功补偿后功率因数角正切值。

3箱式变的应用

涿鹿城镇是我县政府所在地，是我县经济较发达区，人口密集、生产、生活用电负荷较大，又较集中，供电可靠性要求较高，低压电网供电很适宜箱变供电。2003年，在涿鹿城镇城网改造工程中，率先应用了箱变供电，先后投运了630kVA的箱变六座：一座10kV电源环网式、五座终端式，而且还计划连同线路配网自动化工程一起实现调度自动化。箱变投入后，已初步收到良好效果。

3.1箱变安装地点的确定

在商业区街道旁安装箱变因影响街道美观用户非常反对，安装在楼房大门口影壁后面或几幢楼房中间地面上较好。为防止积雨水箱变基础高出地面0.3m，由于箱变结构紧凑占地面积又小，又是电缆进出线，唯一露出地面的就是箱体它取代了双杆变台，美化了街道环境，又在负荷中心处，用户比较满意。

3.2提高电能质量

由于箱变的无功补偿装置技术条件比较先进，不会发生过补偿现象，电容器组的投运率较高，使用电负荷的功率因数保持在0.96左右，降低了10kV系统及以上线路电能损耗，也改善了低压电网的电压质量。

3.3提高了供电可靠性

箱变的出线路数较多，每座箱变可以单独向一个供电台区供电，通过电缆向几座楼房配电箱供电和街道的低压线路供电。几座箱变通过低压线路连接起来环网供电，可以充分利用箱变的配变容量，某座箱变的配变停电检修时可以由另一座箱变供电。箱变内的电气设备不受外界环境影响，便于维护管理。配变高压侧用负荷开关控制，能带负荷投切变压器，开关能电动合闸，可以实现配网自动化，实现遥控、遥信、遥测。配变用熔断器保护，也可以实现交流微机保护，因此用箱变供电可靠性较高，但箱变开关有失压保护，为减少因检修停电造成开关跳闸，为减少操作次数，可以退出失压保护。

3.4减少箱变供电的投资费用

投资费用，一座630kVA的箱变有五路出线的投资费用为13.5万元，每kVA造价为214元，其中箱变中的配变、配变10kV控制柜和低压无功补偿柜费用比例较大，因此，单台配变的容量越大，箱变每kVA的造价越低，它适应于供电台区用电负荷在315kVA及以上区域。为了降低工程造价，电容器补偿容量，配变容量必须经计算确定。

3.5箱变的运行

箱变在投入运行前，应对柜内开关、隔离开关等设备进行调整，检查操作是否灵活，设备的接线是否牢固，外壳接地是否可靠，并对配变开关等设备进行交接试验，保护定值进行整定，全部合格后方可投入运行。箱变投入运行后，应定期巡视检查，并加强维护管理工作，发现问题及时处理，以保证箱变设备的安全运行。