^*第二節(jié) 箱變配變、補(bǔ)償電容的容量確定

一、箱變中配變的選型1.箱變內(nèi)的一次設(shè)備

（1）箱變內(nèi)的一次設(shè)備，應(yīng)以無油、免維護(hù)或少維護(hù)設(shè)備為宜。斷路器可采用真空斷路器，電流互感器、電壓互感器和站用變應(yīng)選用干式設(shè)備。

（2）因箱變內(nèi)空間狹小，實(shí)際運(yùn)行中掛、拆接地線很不方便，所以許多箱變?cè)陂_關(guān)柜單元裝設(shè)了接地開關(guān)，但受空間限制，一些箱變廠家將接地開關(guān)與隔離開關(guān)采用了聯(lián)動(dòng)的形式，拉開隔離開關(guān)，則接地開關(guān)閉合；合上隔離開關(guān)，則接地開關(guān)拉開。在實(shí)際運(yùn)行中，這種操作方式在執(zhí)行現(xiàn)有規(guī)程時(shí)，會(huì)帶來許多麻煩，設(shè)備的運(yùn)行方式界定不清。如果可能的話，加裝獨(dú)立的接地開關(guān)，運(yùn)行起來會(huì)更靈活方便。

（3）箱變中的五防閉鎖是一個(gè)重要方面，在選型時(shí)，要考慮隔離開關(guān)之間的機(jī)械閉鎖以及電氣閉鎖，看是否能滿足需要，以及可靠性是否能達(dá)到要求。

（4）箱變內(nèi)的開關(guān)柜應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠^察窗，以便于觀察運(yùn)行設(shè)備的狀況，考慮到實(shí)際運(yùn)行的需要，在選型時(shí)，對(duì)此也應(yīng)提出要求，以免日后運(yùn)行帶來不便。

2.箱變的一次進(jìn)線和出線

（1）箱變的一次進(jìn)線和出線可采用架空方式或電纜方式。采用電纜方式可有效地節(jié)省空間。

（2）選型時(shí)一定要結(jié)合實(shí)際情況，考慮進(jìn)出線的接線方式，否則不利于日后的安裝。（3）因箱變內(nèi)空間有限，電纜頭一般要做到箱體的底板下面，通過箱體底板上的孔引

入。而按規(guī)程要求，金屬底板上的三個(gè)引入孔，彼此之間應(yīng)該是連通的，避免電纜運(yùn)行過程中，在金屬底板上產(chǎn)生渦流，對(duì)設(shè)備造成損害。有些箱變?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)這方面的要求考慮不足，會(huì)影響電纜的安裝和運(yùn)行。

（4）對(duì)于10kV饋線的電纜安裝，若電纜頭做在箱體底板的下面，零序互感器的位置也要加以考慮。如果零序互感器裝設(shè)在電纜頭上面，電纜的接地線就不要再穿過零序互感器，這與常規(guī)做法中零序互感器在電纜頭下面的接法不同。

3.箱變中的保護(hù)裝置

箱變中一般采用綜合自動(dòng)化裝置作為保護(hù)，有些箱變廠家同時(shí)生產(chǎn)綜合自動(dòng)化裝置，若選擇這樣的箱變和保護(hù)一體化的產(chǎn)品，會(huì)給設(shè)計(jì)施工和調(diào)試帶來方便，免去了許多中間環(huán)節(jié)。若箱變廠家的實(shí)力允許，也能滿足需要，這不失為一種較理想的選擇。綜合自動(dòng)化裝置的選擇，要考慮箱變的特點(diǎn)，力求接線簡(jiǎn)潔、功能完備。

4.箱變的選型要根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析比較決定

如選擇美式箱變后，與箱變配套的配變的技術(shù)特點(diǎn)對(duì)整個(gè)低壓電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益及供電可靠性都具有舉足輕重的影響。

自國(guó)家明令淘汰S7系列，S9系列和SH非晶態(tài)系列變壓器是目前國(guó)產(chǎn)最新節(jié)能變壓器，S9變壓器與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6451—1995的規(guī)定值相比，總損耗下降了15%～25%，而國(guó)產(chǎn)SH非晶態(tài)合金變壓器的空載損耗僅為S9型同容量變壓器的20%，比現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10228—1997的規(guī)定數(shù)值低3/4。因?yàn)榫用裥^(qū)利用小時(shí)較少，即輕載運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，年空載損耗占變壓器總損耗比重較大，所以SH型非晶態(tài)合金變壓器適合居民小區(qū)的用電特點(diǎn)，節(jié)能效果顯著。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較分析，SH與S9相比，雖然一次性投資大，但在3～6年內(nèi)即可收回投資差額部分，在11～12年即可收回變壓器成本費(fèi)，故優(yōu)選SH型非晶態(tài)合金變壓器。例如，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)分析比較，對(duì)于某居民小區(qū)，最終選擇1臺(tái)SH型配變，2臺(tái)S9型配變與箱變配合使用，分別是上海置信公司的YBM—1.1—500/10箱變（變壓器采用SH—400/10）和上海ABB公司的ZGSBZ—400/10型箱變（變壓器采用S9—400/10）。

二、配變?nèi)萘看_定

箱變?nèi)萘康倪x擇對(duì)綜合投資效益有很大影響。變壓器容量選得過大，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，不僅一次性投資大，空載損耗也大。變壓器容量選得過小，變壓器負(fù)載損耗增大，經(jīng)濟(jì)上不合理，技術(shù)上也不可行。一方面，變壓器的最佳負(fù)載率（即效率最高時(shí)的負(fù)載率）不是在額定狀態(tài)下，而是在40%～70%之間，負(fù)載率過高，損耗明顯增大；另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)荷稍有增加，便需更換大容量箱變，頻繁增容勢(shì)必會(huì)增加投資，影響供電。

1.按供電半徑500m內(nèi)供電臺(tái)區(qū)內(nèi)的最大負(fù)荷P_max來計(jì)算

變壓器室內(nèi)，安裝S9型或干式10/0.4kV低損耗變壓器1～2臺(tái)。為保證電壓質(zhì)量可安裝SZ9型有載調(diào)壓變壓器，實(shí)現(xiàn)有載自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)壓。變壓器額定容量S_n可按供電半徑500m內(nèi)供電臺(tái)區(qū)內(nèi)的最大負(fù)荷P_max和經(jīng)濟(jì)負(fù)載系數(shù)β計(jì)算，有

S_n=0.5P～_max0.6=P_maxβ

經(jīng)計(jì)算一般選用315～630kVA為宜。選擇兩臺(tái)配變時(shí)，應(yīng)滿足一臺(tái)配變檢修或事故時(shí)，另一臺(tái)也能保證對(duì)用戶正常供電的N—1原則。

2.按照5年電力發(fā)展計(jì)劃確定

選擇箱變?nèi)萘?，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)，適當(dāng)考慮負(fù)荷發(fā)展，選擇箱變?nèi)萘堪凑?年電力發(fā)展計(jì)劃確定。當(dāng)5年內(nèi)電力發(fā)展明確，變動(dòng)不大且當(dāng)年負(fù)荷不低于變壓器容量的30%時(shí)，有

S_N =K_S∑P_N

ηcosφ

式中 S_N———箱變?cè)?年內(nèi)所需配置容量，kVA；

P_N———5年內(nèi)的有功負(fù)荷，kW；

K_S———同時(shí)率，一般為0.7～0.8；

cosφ———功率因數(shù)，一般為0.8～0.85；

η———變壓器效率，一般為0.8～0.9。

根據(jù)公式一般把K_S=0.75，cosφ=0.8，η=0.8代入表達(dá)式S_N 中，有

S_N =KηSc∑osPφN=00..785×∑0P.N8=1.2∑P_N

實(shí)例：某居住區(qū)用地面積約為3.25萬m²，住宅區(qū)居住面積為1.92萬m²，共有居民559戶，約789人。從供電安全、環(huán)境美觀、供電效率等諸多因素考慮，選擇10kV箱式變電站與電纜線路構(gòu)成其配電系統(tǒng)。

小區(qū)按照50W/m²設(shè)計(jì)，則

P_N=50×19.2=960（kW）S_N=1.2×960=1152（kVA）

故該小區(qū)選擇3臺(tái)400kVA箱變。三、電容補(bǔ)償

補(bǔ)償器室內(nèi)，裝有低壓無功補(bǔ)償柜，其無功補(bǔ)償方式采用靜動(dòng)態(tài)相結(jié)合的補(bǔ)償方式。1.靜補(bǔ)償

靜補(bǔ)償?shù)姆秶菍?duì)配變的無功功率損耗進(jìn)行補(bǔ)償。變壓器無功功率損耗包括勵(lì)磁損耗和漏磁損耗兩部分，其值為

ΔQ_T=ΔQ₀+ΔQ_Kβ²

式中 ΔQ₀———變壓器勵(lì)磁損耗，ΔQ₀=I₀%/100S_n，kvar；

I₀%———變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)，小容量變壓器為2%～10%，取6%；ΔQ_K———變壓器漏磁損耗，ΔQ_K=U_K%/100S_n，kvar；

U_K%———變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)，小容量雙繞組變壓器U_K%=6.5%～10.5%，

取6.5%；

β———變壓器負(fù)載系數(shù)，β=S/S_n=0.4～0.6，取0.5；S———變壓器平均負(fù)荷輸出容量，kVA；

S_n———變壓器額定容量，kVA。

雙繞組小容量變壓器的無功功率損耗為

ΔQ_T=ΔQ₀+ΔQ_Kβ²=（I₀%+U_K%β²）S_n

=（6%+6.5%×0.5²）S_n=7.63%S_n

所以，無功靜補(bǔ)償容量Q₁=（7%～8%）S_n 計(jì)算。靜補(bǔ)償電容器組選用三相BSMJ—0.45—Q—3。

三角接線的并聯(lián)自愈式電容器，它能消除電網(wǎng)三次諧波的影響。電容器組包括動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電容器組用總空開NM—160S控制，用RDA快速熔斷器保護(hù)，因此靜補(bǔ)償隨變壓器一同投入或退出運(yùn)行，又叫隨器補(bǔ)償方式。

2.動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式是隨負(fù)荷的無功電流的大小，由無功功率調(diào)節(jié)器KCS使電容器組自動(dòng)進(jìn)行投切，KCS無功功率調(diào)節(jié)器主要由大功率反并聯(lián)晶閘管模塊、隔離電路、觸發(fā)電路、同步電路、保護(hù)電路及驅(qū)動(dòng)電路等組成，由電流互感器二次反映無功電流量。一般安裝一組KCS1A調(diào)節(jié)器，對(duì)三相0.4kV容量1～40kvar電容器組進(jìn)行無觸點(diǎn)投切，一組

KCS3F調(diào)節(jié)器，能夠分相對(duì)0.15kV單相1～10kvar星接的電容器組進(jìn)行無觸點(diǎn)投切，以補(bǔ)償單相不對(duì)稱無功負(fù)荷。兩組電容器隨無功負(fù)荷逐級(jí)投入。

城網(wǎng)用電負(fù)荷的平均功率因數(shù)較高，無功補(bǔ)償前在0.9左右，無功補(bǔ)償后，要求補(bǔ)償?shù)?.96，否則會(huì)發(fā)生過補(bǔ)償，使動(dòng)態(tài)電容器組不能投入，造成浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償Q₂可按下式計(jì)算

∑Q₂=P_max（tanφ₁-tanφ₂）

式中 P_max———配變有功最大負(fù)荷，kW；

tanφ₁———無功補(bǔ)償前負(fù)荷平均功率因數(shù)角的正切值；tanφ₂———無功補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值。