淺析美式箱變使用過程中的問題及解決辦法

摘要：本文主要介紹了美式箱變因其獨有的特點，如結構合理、安裝便捷、體積小、造價低、操作方便、安全可靠等，在茂名供電局城網改造中被廣泛使用。但美式箱變也不盡完美，其在使用過程中也出現不少問題，如避雷器自爆引起箱變燒毀的問題；環網負荷開關操作給終端用戶帶來麻煩的問題；由電纜頭燃燒引發的箱變燒毀的問題，本文通過總結這些問題，并經過科學分析決策，最終解決了這些問題，在不斷完善美式箱變功能的同時，使其更好的為人們服務。

關鍵詞：美式箱變 應用 問題 解決辦法

0 引言

近年來，經濟不斷發展，人們對生活質量要求越來越高，對衣食住行方方面面都有了更高的要求，希望居住環境和居住條件有更高層次的提高，希望居住的居民小區里不要占用過多的綠化面積，各種布線和管道都隱蔽等等。美式箱變應運而生，它能保證供電的可靠性，提供高質量的電能，同時減少占地增加綠化面積，無需用架空線，美化了小區的環境。美式箱變是將變壓器、高壓負荷開關、全范圍保護熔斷器組等元件共裝于一個箱體內，以油作為絕緣和滅弧介質，暴露于空氣中的箱體，散熱效果好、占地面積小，造價低，不受外界環境的影響，適用于各種場合，因此，茂名供電局在城市電網改造中，美式箱變作為電網終端設備被廣泛應用。

1 美式箱變的結構特點以及電氣原理

美式箱變主要由前后兩部分組成：前面為高、低的壓操作間隔，操作間隔也包括有負荷開關、高低壓端子、調壓分接開關和插入式熔斷器的操作手柄、壓力閥、油溫計、油位計、注油孔、放油閥等；后面為注油式箱體、散熱器和變壓器繞組、鐵芯、高壓負荷開關及保護熔斷器均放置在儲油鐵箱中。箱體采用隱蔽式高強度螺栓及耐油橡膠墊密封箱蓋，是全封閉結構的，可承受大約0.5kg/cm2表壓。箱體在設計上充分考慮了放水、安全性和操作方便的要求，只有在打開低壓箱后才能打開高壓箱。

美式箱變的連接組別采用△/Y○，因為其零序電流和三次諧波電流是在高壓繞組的閉合回路內流通，每個鐵芯柱上的總零序磁勢和三次諧波磁勢幾乎等于零，所以低壓中性點電位不漂移，各相電壓質量高；同樣，由于雷電流也可以在高壓繞組的閉合回路內流通，雷電流在每個鐵芯柱上的總磁勢幾乎等于零，消除了正，逆變換過電壓，所以防雷性能好。

美式箱變的電氣原理圖（見下圖1）：

2 美式箱變在使用中出現的問題及解決辦法

美式箱變在居民住宅小區中的廣泛應用，大大提高了茂名市區居民供電的可靠性和電能質量，同時美化了市區街道景觀，它的一體化設計，也減少了維護檢修量，但在美式箱變的使用過程中，一些不足之處也逐漸暴露出來。

2.1 避雷器額定電壓過低，引起自爆，導致箱變燒壞 問題及分析：在箱變的使用過程中，前些年，在用電高峰期，有兩臺美式箱變因避雷器爆炸引起高壓相間短路，燒毀箱變的事故。事故發生時間都不是在雷雨天氣，查看防雷系統也沒有發現周圍有落雷電記錄，所以分析應該屬于避雷器自爆現象。經過與廠家技術人員一起現場調查，診斷結果為：箱變避雷器選用的額定電壓偏低，造成了避雷器的爆炸。因為避雷器的原理是一種過電壓限制器，當發生過電壓時，避雷器就會先行發生放電，對過電壓的上升造成抑制，從而控制避雷器兩端子間的電壓在規定值的范圍內，使得變壓器避免受到過電壓的侵襲而損壞，過電壓發生過后，整個系統迅速恢復到正常狀態。但是在發生單相接地故障時，電網仍處在運行狀態，這時，非故障相電壓就會上升為線電壓。而在持續運行電壓UC低于電網電壓的最大值時（對應于10kV的電網，應取UC≥12kV），避雷器就會爆炸，引起箱變燒壞。

解決辦法：經過科學分析，我們認為箱變處避雷器用處不大，決定拆除純電纜電源的箱變避雷器，理由有三：①開關站（變電站）處已經安裝避雷器；②箱變電源都是電纜供電，電纜埋于地下，不易引雷；③箱變是△/Y○接線，本身的防雷性能好（如本文上述）。拆除避雷器后，在避雷器端口安裝600A的絕緣帽，確保相間絕緣。經過2011年一年，直到現在都未再發生由于避雷器爆炸而引起箱變燒壞的事故。

2.2 環網負荷開關操作帶來的問題 問題及分析：在美式箱變中，斷電檢修的時候，在用手轉動環網負荷開關時，環網線路會出現開環斷電現象，斷電時間約為開關柱端口間轉換時間，一般為15～22ms，影響環路的正常供電。以整個回路由四位置負荷開關為“T”型開關為例，當Ⅰ電源供電端發生故障需要斷電檢修時，需由Ⅱ電源供電，將手動轉換環網負荷開關由Ⅰ－Ⅱ環網變壓器轉至Ⅱ電源的瞬間，會造成變壓器瞬間斷電，給終端用戶帶來不必要的麻煩和損失。（如圖2所示），解決辦法：經過查閱大量相關資料，并進行反復試驗，最后發現若配置雙負荷開關，就會避免短時開環斷電的現象。即串連兩位終端負荷開關于四位置負荷開關的環網負荷開關之后，當需要斷電檢修時，不用轉換環網開關，即保持原來運行狀態不變，而通過打開終端負荷開關進行操作，環網線路的短時斷電現象就避免了，保證樂環路的供電正常。這種配置成本較低，同時消除了終端用戶不必要的麻煩，大大提高了供電服務的質量。

2.3 由電纜頭燃燒引發的事故 問題及分析：2011年5月20日，我局在市區的一臺箱變著火燒毀。事故發生時，先是聽到“啪、啪”的聲音，緊接著冒出濃濃的黑煙，隨后，大火蔓延至低壓室，引起低壓室著火。打開箱變頂蓋，發現負荷開關室油已漏完。事故原因為電纜頭安裝不細致，施工工藝較差，高壓端子與接線鼻接觸面太小（見圖3），使得緊固螺桿（φ16cm，銅鍍銀材料）承擔了很大載流任務，而該緊固螺桿是非主載流體的。長時間運行造成該處嚴重發熱，電阻加大，該相電纜頭及其周圍附近高溫過熱，電纜頭的外絕緣迅速老化損壞，引起單項接地，產生電弧燒壞絕緣層及套管，電纜插頭對套管底座的應力造成變壓器油（國產＃25）外漏并燃燒，燃燒順著箱變底部向低壓室蔓延，造成低壓室儀表等設備燒毀。

在美式箱變中，由于電纜安裝的線徑較粗（150mm2），所以比較硬，使得電纜插頭對套管底座存產生應力，套管處于一直受力狀態。而由于美式箱變的共箱機構，鐵芯的震動傳到了電纜頭及與之相連的套管上。套管和變壓器箱體之間的連接在震動和應力長時間作用下就會產生變形，同時由于器身內部有正壓力，造成了變壓器油向外滲漏，電纜的絕緣被破壞了，嚴重的時候還會造成絕緣被擊穿，引起接地故障。

解決辦法：電纜在安裝的時候，一定要截取合適長度的電纜，弧度彎曲合理。在擰緊螺栓時，不要感到擰不動就認為擰到位了，一定要擰到聽見“咔嚓”聲。特別需提醒注意的是，安裝正確的標準是：量取T型電纜頭的三相高度一致。

3 結束語

美式箱變的出現，給人們的生產生活帶來了巨大的改變，受到廣大供電部門的青睞，它以其獨特的優越性在居民住宅小區中的應用越來越廣泛，盡管在設計中采取了許多措施，但還是存在著一些美中不足的缺點，例如本文上述問題。不過我們相信，隨著科學技術的進步、配電自動化的發展，以及廣大電力行業技術工作人員的實踐總結，美式箱變的功能將會更加完善。

參考文獻：

[1]陳亮.《箱式變電站設計選型加工工程安裝標準技術實用手冊》.2005年.天津電子出版社.

[2]組合式變壓器安裝使用說明書（北京科銳變壓器廠）.