浅谈智能化节能型箱变的技术革新发展 目前市场常规箱变产品存在的问题： 箱体结构笨重，体积庞大，安装运输不便。 散热设计不足，夏季用电高峰期常出现设备故障，运行安全稳定性不好。 采用常规变压器（S9、S11、S13等），功耗大，耗能高。 原有方案的无功补偿单元的元件运行不稳定，补偿效果不尽人意，造成运行线损较高。 无功技术力量不足，不能有效的平衡三相不平衡有功电流。 对设备、用户和线路的保护设置不够精确，不能有效隔离末端故障，常造成越级跳闸。 未考虑无线“四遥”，远程预付费、远程控制、计量、防窃电等职能化功能。 未建立远程用电综合管理系统。为台区的管理、线路的分析提供不便。 针对以上问题，我公司的YBP-12/0.4型智能化节能型预装式变电站（箱变）从结构、方案、元器件选型等各方面均进行了大量的技术革新，在设备运行安全、可靠、节能、环保、智能化等方面实现了较大改进，有效解决了上述问题。 2 技术革新措施 2.1 箱体结构的改进 箱体材质采用双幕墙热通道金属雕花复合板，顶盖采用别墅级沥青瓦材质。美观大方，保温隔热板质轻，具备长期户外使用的条件，确保防腐、防水、防尘性能，使用寿命长。 小型化紧凑型设计，为同容量箱变体积的2/3。方便了远距离运输，适应不同场合的安装。 箱体底板、侧壁、顶盖等处大通风面积设计，合理利用空气对流，加强散热能力，极大提高设备运行可靠性。 2.2 对高压单元的技术革新 2.2.1 可靠永磁机构真空断路器 进线开关采用断路器，俗称“看门狗”取代了复合开关不能自动分断故障电流的问题。保护功能更可靠、更智能、更合理。 断路器操动机构采用永磁机构，运行线圈不带电，避免烧毁线圈；传动机构简单（部件仅为弹簧机构的一半），机械寿命长，运行安全可靠。
2.2.2 全面智能精细保护 采用ZW32M-12型智能永磁机构真空断路器，具备过流保护、速断保护、零序接地保护、自动重合闸功能，全面保护设备和线路的可靠运行。 因箱变处于线路末端，短路阻抗大，短路电流小，常规设备的保护定值步长较大，不能有效保护末端故障，常引起越级跳闸。我公司箱变各项保护定值连续可调，定值精确整定配合，可靠解决了越级跳闸问题。
永磁机构 弹簧机构 2.2.3 远程用电管理 无线“四遥”：支持电动操作，并可通过蓝牙掌上机、手机或后台软件遥控停送电、查看装置运行数据，查看和修改定值。 远程售电：配置远程管理终端，通过GSM/GPRS无线网络，可实现远程预付费用电管理功能，远程售电，电费用完自动断电。
2.3 对变压器的技术革新 2.3.1 节能环保的卷铁芯技术 节能低损耗：卷铁心沿取向硅钢片最佳导磁方向卷绕而成，充分发挥取向硅钢片的优越性能，磁路畸变小，显著降低空载损耗和空载电流（叠片式铁心因有叠片接缝，磁路有畸变）。较S9叠铁芯变压器空载电流下降80%，空载损耗可降低30%. 环保低噪声：由于卷铁心变压器的铁芯是一个无接缝的整体,且结构紧密,故运行噪声更低,比叠铁芯低10dB，更适合环保要求。 设备防盗：卷铁芯变压器的铁芯是一个整体，铁芯敲不散，线圈取不下来。
智能控制器 永磁机构真空断路器 蓝牙掌上机 不容易将硅钢片、铜线等有使用价值的物件分离，具有较好的防盗性。因变压器自重影响整机运走是极困难的，S11-315kVA变压器重1.3吨，630kVA重2.2吨，1000kVA重2.8吨。
2.3.2 有载调容（节能）技术 据资料统计，我国变压器的总损耗约占系统发电量的10%；占电网总损耗60～65%的中、低压电网损中，约有70%损耗在配电变压器上。如果变压器损耗能降低1％，每年就可节约上百亿度电。 对于配电变压器，在季节性用电低谷和时段性用电低谷时变压器负荷率往往达不到30%，长时间处于“大马拉小车”状态，造成变压器空载损耗严重。 有载调容变压器，能够根据负荷大小自动调节容量，使变压器在负荷低谷期自动运行在小容量档，轻载时其空载损耗大大降低，小容量空载有功损耗小于大容量时的1/3，节能效果显著。 经济效益分析：以1000kVA变压器为例,按年均8640小时(轻载5640小时,满载3000小时)供电时间,电价按0.56元/度计算,各型号变压器有功线损如下表(S11-T是卷铁芯调容变压器,SH15是非晶合金变压器)。 变压器型号(1000kVA) 空载损耗(W) 负载损耗(W) 轻载小时数(h) 负载小时数(h) 年耗电(kW·h) 20年耗电(kW·h) 20年损耗(元) 变压器价值(元) S9 1700 10300 5640 3000 40488 809760 453466 91390
卷铁芯 叠铁芯 S11 1150 10300 5640 3000 37386 747720 418723 100630
S11-T 360 10300 5640 3000 32930 658608 368820 116000
SH15 450 10300 5640 3000 33438 668760 374506 139030
如上：按变压器20年使用寿命计算，调容变压器比S9变压器节能效益84646元（变压器差价24610元），比S11变压器节能效益49903元（变压器差价15370），比SH15非晶合金变压器节能效益5686元（且变压器便宜23030）。 显然，调容型变压器是投资回报率最高的选择。 2.4 对低压无功补偿单元的技术革新 2.4.1 高性能抗干扰无功补偿控制器 抗干扰能力强：老式的无功补偿控制器抗干扰能力差，谐波干扰导致控制器死机、误动，无功补偿单元失效或补偿效果极差。KW-18J无功补偿控制器采用全铝合金外壳，并采取多种滤波隔离措施，电磁兼容能力达到最高级别IV级，确保无功补偿功能的可靠运行，达到最佳补偿效果。 分相分级补偿：老式的无功补偿控制器为单相电流取样，三相共补模式，而低压台区负荷普遍存在三相不平衡情况，从而造成单相的过补和欠补情况，补偿效果不尽人意。JKW-18J无功补偿控制器采集三相电压、三相电流信号，以无功功率、功率因数、电压多判据综合判断，分相补偿，可对三相不平衡负荷精确补偿，无投切振荡，无补偿呆区。 对比项 老式无功补偿控制器 JKW-18J无功补偿控制器 补偿方式 三相共补，负荷不平衡时易过补或欠补 分相分级补偿，可对不平衡负荷
精确补偿 电磁兼容 塑胶外壳，电磁兼容性能差 全金属外壳，电磁兼容性能好 显示 数码管显示 中文菜单液晶显示 不平衡电流调节 无 有 配电监测功能 无 有 RS485通讯 无 有 2.4.2 第三代复合型电容投切开关 电容器投切开关一般为交流接触器、可控硅、复合开关三类，常规箱变一般选用交流接触器作为电容器投切开关。 交流接触器：使用交流接触器将电容器直接投入电网时会产生相当大的涌流，干扰电力系统，并严重影响电容器以及开关器件的寿命。不稳定的电压或者运行中灰尘会导致交流接触器吸合保持力不足，触点跳动拉弧致烧结损坏。线圈长期带电运行不仅耗电，而且长期运行易烧毁。
可控硅：可控硅具有过零检测功能，投入电容时不产生涌流。但可控硅运行功耗大，发热严重，需自备散热器和风扇，运行时易烧毁。另外可控硅运行时产生谐波，污染电网。 JGX复合型投切开关：继承了交流接触器和可控硅的优点并避免了其缺点，过零投切、零功耗、无谐波、不发热，运行安全可靠。 对比项 交流接触器 可控硅 复合型投切开关
负荷开关投入波形 交流接触器投入波形
JKW-18J 老式控制器 投切特性 触点投切，投入有涌流，切除有电弧 无触点过零投切，无弧无涌流 无触点过零投切，无弧无
涌流 功耗 线圈带电运行，功耗较大 功耗很大 功耗极小
散热 发热量小，不需风扇散热 发热量大，必须专用风扇散热 发热量极小，不需风扇散
热 安全 触点易烧结 发热易烧毁 无触点无弧无功耗运行，
寿命长 应用场合 负荷稳定投切次数少的场合 需快速响应频繁投切的场合 适用所有使用场合
2.4.3 变压器有功不平衡电流调节 电网中三相间不平衡电流是普遍存，城市民用电网及农用电网中大量单相负荷，三相间电流不平衡现象尤为严重。 实现方法：依据在“相线与相线之间跨接电容或电感可以转移有功的原理”，通过恰当地在各相与相之间及各相与零线之间接入不同数量电容器的方法，巧妙利用了负荷系统中的电感，从而实现了在补偿功率因数的同时调整不平衡有功电流的目的。 其最终投入的补偿量与系统实际需要的无功补偿量相同。应用于三相不平衡的供电系统时，不但可以将三相的功率因数均补偿到0.95以上，而且可以将三相间的不平衡有功电流校正到变压器额定电流的±5%以内。 不平衡电流的危害：不平衡电流会降低变压器出力。不平衡电流会增加线
交流接触器 可控硅 JGX负荷投切开关 路及变压器铜损，在极限的情况下，铜损会增加 3 倍。对于Yyno连接组的变压器，还会增加变压器铁损，影响变压器安全运行，造成三相电压不平衡，降低供电质量。 不平衡电流引起铜损增加：简单分析可知，输出同样功率情况下，三相电流平衡时变压器及线路铜损最小。 设某系统三相线路及变压器绕组总电阻为R。 三相电流平衡，IA=100A，IB=100A，IC=100A，则总铜损=1002R+1002R+1002R=30000R。 三相电流不平衡，IA=50A，IB=100A，IC=150A，则总铜损=502R+1002R+1502R=35000R，比平衡状态铜损增加了17%。 更为严重状态下，IA=0A，IB=150A，IC=150A，则总铜损=1502R+1502R=45000R，比平衡状态铜损增加了50%。 最严重状态下，IA=0A，IB=0A，IC=300A，则总铜损=3002R=90000R，比平衡状态铜损增加了3倍。 不平衡电流引起铁损增加：简单分析可知，输出同样功率情况下，三相电流平衡时变压器及线路铜损最小。对于Yyno连接组的变压器，不平衡电流即是零序电流，由于零序电流产生的零序磁通在铁心内没有回路，只能通过外壳或夹持件形成回路，导致铁损增加。 不平衡电流引起电压质量下降：当零序磁通过大时，中性点漂移过大会引起某些相电压过高而导致铁心磁饱和，使铁损急剧增加,加上紧固件过热等因素，甚至会发生三相电流均没有过载，而变压器却因局部过热而烧毁的事故。零线电流过大会造成较大电压变化，形成比较严重三相电压不平衡现象，影响单相用户，对三相用户影响更大。
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