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10（20）kV中压终端用户配电方式及相关电器的选用
jiang_0514 发表于 2009/8/14 15:59:04 1133 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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10（20）kV中压终端用户配电方式及相关电器的选用
作者：苏州广厦建筑设计院 谢炜 来源：输配电产品应用开关卷 总第80期
摘要：从我国原有10kV电网终端用户采用放射式、变压器集中供配电方式占地面积大、投资高、可靠性低、不节能等缺点出发，从而说明中压电网采用环网、变压器分布式供电的重要性及必要性，比较了断路器和负荷开关+熔断器在保护终端用户变压器的差异，对变压器的合理选用做了分析，认为我国应借鉴国外先进的技术和经验，并应用到中压系统中去，做到节能和环保。
关键词：集中式供配电 分布式供配电 负荷开关 熔断器 断路器 节能环保
我国的原有10kV中压终端用户配电系统是以放射式、变压器集中供配电为主，很少采用环网、变压器分布式供电。配电系统中开关设备的选用以断路器为主，很少采用负荷开关和熔断器。据统计，我国负荷开关和断路器的比例大约是1∶10，10kV电压等级成套开关柜的受电、馈电柜几乎都采用断路器。这种传统的10kV配电方式对终端用户而言不仅占地面积大、投资高，而且可靠性也低，随着用户对配电要求的不断提高，以及节能的需要，特别是城市的人口密度激增和城市建筑密度的提高，给线路敷设带来困难，并使电网复杂化，出现故障不易迅速查找和排除，此种供配电方式已不能满足各方面的要求，因此需要采用更加安全、可靠和节能环保的配电方式及由此相关的配电设备，10kV中压配电系统的改进成为必然。本文就此从几个方面进行探讨。
1 10kV中压终端用户配电方式的比较
长期以来，我国10kV中压终端用户从供配电系统来说是采用放射式，往往将大容量变压器集中布置靠近主要的负荷中心，这样配电系统虽然供电可靠性高，便于管理，但线路和高压开关柜数量多，适用出线数量少、距离近的配电系统；这种集中式供电存在不少弊端，由于变压器容量大使得低压防护电器的分断能力要求高，对于远离负荷中心的设备造成低压线路长，有色金属消耗大，线路损耗大，末端电压有时达不到要求，供电质量差。
而环网、分布式供配电可以避免前述缺点，不仅可以降低工程初始投资，而且又非常节能，况且在国家标准也在推荐分布式供配电，如《供配电系统设计规范》（GB50052-95）第3.0.9条的条文说明“将总变电所、配电所、变电所建在靠近负荷中心位置，可以节省线材、降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。至于负荷较大的大型建筑物和高层建筑分散设置变电所，这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式”。对此有资料<1>明确建议面积大（>5000m2）时，多台变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷即中压分布供电，以减少低压线路的长度，这样由于输电线路通向用电设备的距离较短，所以电压降和输电损耗都较小。
以分布在10000m2的3500kVA用电负荷为例,需要的各类设备的重量和电能消耗见下表：
由此表得出，低压电缆和线槽以及变压器是主要产生电能损耗和主要占有材料重量的大户，尤其是低压线路，减少低压配电线路的长度是降低电能损耗的重要途径。有资料显示，若将低压升压到中压12kV，则能减少线损60％，节约铜材及总投资52％。而《全国民用建筑工程设计技术措施》（电气2003）第2.3.1条条文说明介绍了国外实例：“法国1990年建成的财政部大楼，建筑面积22.5万m2，分散布置了48台变压器，深入负荷中心，大大缩短了低压线路。其高压采用环网供电，将高压负荷开关、变压器、低压配电装置组成成套变配电装置，深入负荷中心安装，不值班，占地很小。在日本也常是小容量变压器分散在负荷中心。”国内有同行做过不同供配电方式技术经济比较，计算下来，分布式比集中式总费用要低近一半<2>。分布式变压器的容量一般不大于800kVA，这样一来中压线路的电流较小，因此其线路周围的电磁场也比较小。
2中压系统配电设备的选用
2.1中压系统的开关电器之比较
环网柜一般使用负荷开关和熔断器，它有进出线负荷开关柜和变压器回路的负荷开关－熔断器组合电器柜组成。以此来看，负荷开关的使用量大，据资料介绍，国外断路器和负荷开关之间的使用比例一般是1:5~6，德国1992年的调查结果达到1:10。
2.1.1负荷开关－熔断器组合电器保护变压器的安全性比断路器好
中压终端用户变压器一般容量不大于1600kVA其自我保护能力较差，过载能力也差，依赖于开关电器对它的保护。开关电器对它的保护重要有两种：一种用断路器，另一种用负荷开关－熔断器组合电器。对使用断路器和组合电器，人们往往存在认识上的误区，认为断路器既能控制又能保护，为何还要使用熔断器作为保护而负荷开关做控制的组合电器（以下简称<组合电器>），这个认识问题必须解决，才能正确使用断路器柜和组合电器。
1989年国际配电网会议提供的资料表明，大量的短路试验证明，当变压器出现短路故障时，必须在20ms内切断故障，方保变压器安然无恙。从断路器看，断路器全分断时间由三部分组成：继电器保护动作时间＋断路器固有分闸动作时间＋燃弧时间。这三部分之和往往大于60ms，显然断路器对于保护此类变压器不奏效。对负荷开关－熔断器的组合电器而言，充石英砂的限流熔断器有速断功能，可在10ms内熔断而切除短路故障，完全满足20ms内动作，从而达到有效地保护变压器的需要。由于熔断器往往单相断开，断开的同时，其撞针启动负荷开关的脱扣板（即弹簧储能撞击器），负荷开关立即三相同时断开（两相燃弧），防止了变压器缺相运行，由于动作时间很短，转移电流（熔断器的熔体熔断使弹簧储能撞击器将负荷开关断开的整个过程承受的故障电流）远小于故障电流峰值，完全达到了保护变压器的目的。
欧洲一些电力公司的实践完全证实了这点。如德国RWE电力公司在市区和城乡供电中，使用了41000台由中压降至低压的降压变压器，均采用高压熔断器保护，1987年变压器发生故障87起，仅有一次箱体炸开。法国电力公司曾于1960～1970年作了取消熔断器保护变压器的尝试，7500台变压器在10年中发生了500起故障，结果50起箱体炸开，1起人身事故。最后得出的结论是：这是一种错误的尝试。在1991年国际配电网会议(CIRED)上，比利时也提供了有力的证据，比利时对40000台变压器观察10年以上，其中97％的变压器通过熔断器保护，统计资料表明，在这个期间，没有出现一次箱体炸开。<3>国内箱变运行情况也表明，不论进口或国产产品，用组合电器保护的箱变都没有发生过油箱炸开事故。
断路器用于供电系统、干线、枢纽变电站，这是毫无疑问的，而对于配电系统，由于高压直接进入负荷中心，形成高压送电－变压器降压－低压配电的供配电格局。因此保护这种终端用户的变压器来说，用断路器一般不奏效，是要有一定条件的，而负荷开关－熔断器的组合电器才最为有效，因此在这里断路器不能取代组合电器，这是不能用断路器的根本原因。资料<4>对保护变压器的相关电器选用则规定得则比较合理、详细：
变压器容量≤1600kVA并且通断次数很少时，则选用负荷开关－熔断器组合电器
变压器容量≥800kVA并且频繁通断，此外低压侧有多台相互串联，具有短延时功能的断路器，对中压熔断器不需要实现选择性，则使用配备定时限过流延时保护装置的断路器。
2.1.2相关开关电器的经济性比较
负荷开关和断路器的作用不同，因而其结构相差甚远。如果是环网接线，采用负荷开关环网柜；如果是终端变压器，则采用负荷开关+熔断器的组合电器柜。在中压终端用户变电所，开关投入和切断负荷是经常的，而短路故障是非常少的，断路器按很少发生的短路电流设计，灭弧要求高，分合闸速度要求快，因此结构复杂，操动机构庞大，造价昂贵；组合电器则是把控制和保护两功能分开，大量的、经常发生的投切负荷用负荷开关来完成，而极少发生的短路保护由熔断器来完成，充分发挥设备能力，达到经济、合理的目的。这样，可将结构复杂、价格昂贵的断路器由结构简单、价格便宜的负荷开关+熔断器代替。
负荷开关环网柜的造价仅为断路器柜的30%～50%，组合电器组成的开关柜仅为用断路器的成套开关柜体积的60%～70%，这类开关柜高度低，外形尺寸小，它们不仅可以靠墙或离墙安装，减少高压配电室的面积并降低层高，节约土建造价，而且不需操作电源，不需专门的控制室，可进一步减少占用面积，这对于大型公共建筑群和高层建筑物内的变电所更具优越性。安装、调试方便，维护简单，也易于实现电网自动化管理。
除了降低高压开关设备的投资费用外，组合电器组成的开关柜比断路器柜还有以下优点：首先，减少对用电设备电能质量的影响。在熔断器后出现短路故障时，电压扰动十分小，而断路器在分断短路期间出现的电压扰动几乎达到100%，并给用电设备带来相应的干扰。其次，由于熔断器的限流作用，可采用小截面的中压电缆。在发生短路时释放的能量（正比于I2t）通过熔断器的限流作用以及与此相关的极短的断开时间大大衰减，因此可敷设最小截面的电缆（10kV、20kV时为25mm2），从电缆经济密度选择角度，应选截面更大的电缆。在使用断路器时，一般都根据所需短路强度来确定截面（例如IK=20KA和tk＝5％），电缆的最小截面为95mm2的聚氯乙烯电缆）。必须指出，不论IEC标准和国内标准都规定，在装有限流元件的回路中，由于已经免除了动热稳定作用的威胁，不再需要做动热稳定试验，标准中已经肯定了限流熔断器的卓越保护功能并列入了规定。可见采用环网柜比断路器柜产生的综合经济效益要大的，以上对于预装箱式变电站同样适用。
2.1.3开关电器选用需要引起注意的问题
虽然采用环网柜比断路器柜有诸多优点，但仍需在使用中注意一些问题，否则事与愿违。首先，转移电流应小于低压侧三相短路电流折算到中压侧的电流，与变压器容量和系统短路容量有关，组合电器较多用于800kVA及以下的变压器。
其次，如果采用脱扣器操作负荷开关分闸实现过负荷防护，则应校验交接电流，见《工业与民用配电设计手册》217页，否则无过负荷防护。
还有，中压熔断器与低压主开关（一般是断路器）有选择性，中压熔断器的曲线必须位于低压主开关曲线的右上侧；为了不是中压熔断器不误动作，熔断器最小预燃弧曲线必须位于断路器的右侧，且乘以≥1.35的系数，熔断器的曲线还必须位于断路器的上侧，且乘以≥2的系数。系数1.35和2是以中压熔断器和低压断路器产品制造的最大标准容许误差值为基础的。为了比较两个曲线，中压电流必须转换成低压电流，或反之亦然。接线及曲线配合见下图。
2.2合理选用变压器
对于许多工业及商业建筑物而言，干式变压器看起来比油浸式变压器更为有利。它可避免了油浸式变压器的火灾危险，并且很方便地布置在建筑物内。很容易将干式变压器与低压开关设备布置在一起，这样能够减少连接母线长度，缩小变电所面积，尤其是无须象油浸式变压器需要专门房间和储油场所，对防火要求没有那么严格。正是干式变压器具有以上优点，使得干式变压器被制造厂家积极大力推向市场，特别是环氧树脂变压器被大量使用。但不少人不分场合、不进行必要的技术经济比较，都采用干式变压器的做法是值得商榷的。
相同容量干式变压器的价格是普通油浸式变压器的1.5倍以上，许多用户也知道这一点，基于防火及减少变电所建筑面积的想法，愿意为此支付增加的费用。然而，许多人并不清楚干式变压器的电能效益较低，并且运行费用会明显不断增加的。相同容量干式变压器的体积比普通油浸式变压器的要大，因为用空气作为绝缘系统的一部分时，需要有较大的电气绝缘间隙，加之开启作为传热介质时，其效率比油的要低，所以虽然通常允许有较高的温升，但要求的冷却风道也更大。尺寸增加意味着空载损耗的增加，由于变压器工作温度较高，绕组电阻随之增加，使I2R损耗也上升，而这些都与所用干式变压器的等级无关。另外铝的热膨胀系数和树脂的相接近，并且这样能够使封装的质量达到提高，故浇铸的变压器通常用铝作为绕组材料，如此使得绕组体积更大，结果损耗也更大。需要提出的是，由于变压器损耗的增大而要加装通风机增加的用电负荷也不能忽略，此外干式的噪音比油浸式高。
综上所述，对于变压器的使用在环境应综合分析，对于防火要求高和减少变电所建筑面积角度,变压器布置在室内应选用干式变压器，其它情况下应首选油浸式变压器，尤其是布置在室外，如果尽量减少检修的话，可采用全密封油浸式变压器，这种变压器完全杜绝变压器油的氧化，至少10年内不需要做油的电介质强度试验，因不用空气干燥设备而无须维护，及时探测出漏油（即使很少）储箱也不会进水。
无论干式变压器还是油浸式变压器，都要采用符合国家标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB20052-2006）的节能产品。节能效果最好的是非晶合金变压器，非晶合金变压器是用导磁性能好的铁基非晶态合金取代传统的硅钢片作变压器铁心材料，可以大大降低变压器空载损耗，据介绍，不管油浸式或干式的非晶合金变压器比同类变压器空载损耗降低70~75％。
非晶合金干式变压器与普通干式变压器性能比较见下表。
非晶合金变压器节能效果明显，且对输电系统无特殊要求，无论是电力使用高峰或是低谷它都是连续节能，对长期处于负荷率低时段或季节的城市电网和农村电网尤为重要；虽然其初始价格稍高,由于节能，多投资的部分，在几年以后可以从节省的电费中回收，余下在变压器寿命内节省的电费就是用户白赚的。根据电力行业标准《配电变压器能效及技术经济评价导则》（DL/T985-2005）提供的配电变压器能效的技术经济分析计算方法中提出的总拥有费用(TOC)法（TotalOwningCost），总拥有费用法是变压器在使用寿命期间总的经济代价的评价，用总费用最低的方法评价和选择变压器意味着能使购买者,取得最佳的经济效益,而非晶合金变压器是最典型的产品。各类变压器的价格见下表：
环保问题
国外已在考虑对环境的影响，并分为三个阶段：制造过程采用材料的质量和类型对自然资源的消耗；运行过程能源的消耗；材料使用寿命终期的可回收性。
前面主要谈及节能，属运行阶段，也有利于环保，这是因为我国1/3能源用于发电，75%的电力来自于火力发电，其中绝大部分来自于煤炭，减少发电厂各类污染的排放使节电的环境意义更为重要。以非晶合金变压器SCBH15取代SCBH10，不仅在运行中节能，而且环保，以10kV、1250kVA，变压器正常寿命30年为例，节约电能342,954kWh，少排放二氧化碳334吨、二氧化硫3.04吨、二氧化氮1.67吨，节约天然煤152吨。
需要引起重视的是相关设备在制造阶段和可回收阶段的环保问题，尤其是欧盟针对电子电气产品在制造和可回收的RoHS和WEEE环保指令，而我国却将这两个指令规定适用于电子产品，并未强制包括电气产品，反观国外公司的电气产品不少都执行这两个指令。不得不提的是应用范围广大的SF6气体具有优良的电气强度和灭弧性能，在电力系统中得到了广泛的应用，但SF6气体是高度稳定的温室效应气体，它却能促使地球气候变化，给人类的生存环境带来严重影响。从抑制地球温室效应的角度来看，应当削减电力用SF6气体的使用量并限制排放量，探索新的可替代气体，加强对SF6混合气体回收技术的攻关。
由此在产品的使用应要多从环保角度考虑，减少原材料的使用，尽量选用对环境污染低的电气产品，在尽可能的情况下不选有SF6装置，从而做到节能、环保两不误。
结论：从国外运行经验，中压配电系统采用环网小容量变压器分布式供电，大量使用环网柜，终端用户变压器采用组合电器进行保护，不仅从安全上是可行的，而且提高供电可靠性，还有节约大量材料，降低运行用电能耗，值得我国借鉴，并应用在中压系统。我国过去那种不分使用场合和使用性质，一律采用断路器或干式变压器的做法既不经济也不科学，应尽快改变这种现状，大力推广安全可靠、节能环保的环网分布式供电，我国正在推广20kV中压供配电系统，其比10kV更加节能，希望这些能使我国中压电网无论从技术上还是经济上更加合理。
参考文献：1：法国施耐德电气有限公司编，施耐德电气（中国）投资有限公司译，《电气装置应用（设计）指南》2008（第二版），中国电力出版社，2008年：B19,B27，D18，D26
2、宋卫东，居住小区供电规划??变电所位置和数量的确定，2006年四川电气联合会年会论文集
3、李建基建筑小区、大型建筑开关柜的选型中国建筑电气设备选型年鉴2000－2001中国城市出版社2001年1月：42~55
4、（德）GunterG.seip著，胡明忠胡沫非译，《电气安装技术手册》第二版，中国建筑工业出版社，2002年2月：18~19，107
5、吴彬 舒立春 司马文霞 顾乐观 SF6气体绝缘与地球温室效应问题
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作者：苏州广厦建筑设计院 谢炜 来源：输配电产品应用开关卷 总第80期
摘要：从我国原有10kV电网终端用户采用放射式、变压器集中供配电方式占地面积大、投资高、可靠性低、不节能等缺点出发，从而说明中压电网采用环网、变压器分布式供电的重要性及必要性，比较了断路器和负荷开关+熔断器在保护终端用户变压器的差异，对变压器的合理选用做了分析，认为我国应借鉴国外先进的技术和经验，并应用到中压系统中去，做到节能和环保。
关键词：集中式供配电 分布式供配电 负荷开关 熔断器 断路器 节能环保
我国的原有10kV中压终端用户配电系统是以放射式、变压器集中供配电为主，很少采用环网、变压器分布式供电。配电系统中开关设备的选用以断路器为主，很少采用负荷开关和熔断器。据统计，我国负荷开关和断路器的比例大约是1∶10，10kV电压等级成套开关柜的受电、馈电柜几乎都采用断路器。这种传统的10kV配电方式对终端用户而言不仅占地面积大、投资高，而且可靠性也低，随着用户对配电要求的不断提高，以及节能的需要，特别是城市的人口密度激增和城市建筑密度的提高，给线路敷设带来困难，并使电网复杂化，出现故障不易迅速查找和排除，此种供配电方式已不能满足各方面的要求，因此需要采用更加安全、可靠和节能环保的配电方式及由此相关的配电设备，10kV中压配电系统的改进成为必然。本文就此从几个方面进行探讨。
1 10kV中压终端用户配电方式的比较
长期以来，我国10kV中压终端用户从供配电系统来说是采用放射式，往往将大容量变压器集中布置靠近主要的负荷中心，这样配电系统虽然供电可靠性高，便于管理，但线路和高压开关柜数量多，适用出线数量少、距离近的配电系统；这种集中式供电存在不少弊端，由于变压器容量大使得低压防护电器的分断能力要求高，对于远离负荷中心的设备造成低压线路长，有色金属消耗大，线路损耗大，末端电压有时达不到要求，供电质量差。
而环网、分布式供配电可以避免前述缺点，不仅可以降低工程初始投资，而且又非常节能，况且在国家标准也在推荐分布式供配电，如《供配电系统设计规范》（GB50052-95）第3.0.9条的条文说明“将总变电所、配电所、变电所建在靠近负荷中心位置，可以节省线材、降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。至于负荷较大的大型建筑物和高层建筑分散设置变电所，这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式”。对此有资料<1>明确建议面积大（>5000m2）时，多台变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷即中压分布供电，以减少低压线路的长度，这样由于输电线路通向用电设备的距离较短，所以电压降和输电损耗都较小。
以分布在10000m2的3500kVA用电负荷为例,需要的各类设备的重量和电能消耗见下表：
低压开关盘和开关设备 | 低压电缆和线槽 | 变压器 | 总量 | |
考虑设备的总电能损耗 | 5％ | 75％ | 20％ | 414MWh |
考虑设备的总重量 | 10％ | 46％ | 44％ | 18,900kg |
2中压系统配电设备的选用
2.1中压系统的开关电器之比较
环网柜一般使用负荷开关和熔断器，它有进出线负荷开关柜和变压器回路的负荷开关－熔断器组合电器柜组成。以此来看，负荷开关的使用量大，据资料介绍，国外断路器和负荷开关之间的使用比例一般是1:5~6，德国1992年的调查结果达到1:10。
2.1.1负荷开关－熔断器组合电器保护变压器的安全性比断路器好
中压终端用户变压器一般容量不大于1600kVA其自我保护能力较差，过载能力也差，依赖于开关电器对它的保护。开关电器对它的保护重要有两种：一种用断路器，另一种用负荷开关－熔断器组合电器。对使用断路器和组合电器，人们往往存在认识上的误区，认为断路器既能控制又能保护，为何还要使用熔断器作为保护而负荷开关做控制的组合电器（以下简称<组合电器>），这个认识问题必须解决，才能正确使用断路器柜和组合电器。
1989年国际配电网会议提供的资料表明，大量的短路试验证明，当变压器出现短路故障时，必须在20ms内切断故障，方保变压器安然无恙。从断路器看，断路器全分断时间由三部分组成：继电器保护动作时间＋断路器固有分闸动作时间＋燃弧时间。这三部分之和往往大于60ms，显然断路器对于保护此类变压器不奏效。对负荷开关－熔断器的组合电器而言，充石英砂的限流熔断器有速断功能，可在10ms内熔断而切除短路故障，完全满足20ms内动作，从而达到有效地保护变压器的需要。由于熔断器往往单相断开，断开的同时，其撞针启动负荷开关的脱扣板（即弹簧储能撞击器），负荷开关立即三相同时断开（两相燃弧），防止了变压器缺相运行，由于动作时间很短，转移电流（熔断器的熔体熔断使弹簧储能撞击器将负荷开关断开的整个过程承受的故障电流）远小于故障电流峰值，完全达到了保护变压器的目的。
欧洲一些电力公司的实践完全证实了这点。如德国RWE电力公司在市区和城乡供电中，使用了41000台由中压降至低压的降压变压器，均采用高压熔断器保护，1987年变压器发生故障87起，仅有一次箱体炸开。法国电力公司曾于1960～1970年作了取消熔断器保护变压器的尝试，7500台变压器在10年中发生了500起故障，结果50起箱体炸开，1起人身事故。最后得出的结论是：这是一种错误的尝试。在1991年国际配电网会议(CIRED)上，比利时也提供了有力的证据，比利时对40000台变压器观察10年以上，其中97％的变压器通过熔断器保护，统计资料表明，在这个期间，没有出现一次箱体炸开。<3>国内箱变运行情况也表明，不论进口或国产产品，用组合电器保护的箱变都没有发生过油箱炸开事故。
断路器用于供电系统、干线、枢纽变电站，这是毫无疑问的，而对于配电系统，由于高压直接进入负荷中心，形成高压送电－变压器降压－低压配电的供配电格局。因此保护这种终端用户的变压器来说，用断路器一般不奏效，是要有一定条件的，而负荷开关－熔断器的组合电器才最为有效，因此在这里断路器不能取代组合电器，这是不能用断路器的根本原因。资料<4>对保护变压器的相关电器选用则规定得则比较合理、详细：
变压器容量≤1600kVA并且通断次数很少时，则选用负荷开关－熔断器组合电器
变压器容量≥800kVA并且频繁通断，此外低压侧有多台相互串联，具有短延时功能的断路器，对中压熔断器不需要实现选择性，则使用配备定时限过流延时保护装置的断路器。
2.1.2相关开关电器的经济性比较
负荷开关和断路器的作用不同，因而其结构相差甚远。如果是环网接线，采用负荷开关环网柜；如果是终端变压器，则采用负荷开关+熔断器的组合电器柜。在中压终端用户变电所，开关投入和切断负荷是经常的，而短路故障是非常少的，断路器按很少发生的短路电流设计，灭弧要求高，分合闸速度要求快，因此结构复杂，操动机构庞大，造价昂贵；组合电器则是把控制和保护两功能分开，大量的、经常发生的投切负荷用负荷开关来完成，而极少发生的短路保护由熔断器来完成，充分发挥设备能力，达到经济、合理的目的。这样，可将结构复杂、价格昂贵的断路器由结构简单、价格便宜的负荷开关+熔断器代替。
负荷开关环网柜的造价仅为断路器柜的30%～50%，组合电器组成的开关柜仅为用断路器的成套开关柜体积的60%～70%，这类开关柜高度低，外形尺寸小，它们不仅可以靠墙或离墙安装，减少高压配电室的面积并降低层高，节约土建造价，而且不需操作电源，不需专门的控制室，可进一步减少占用面积，这对于大型公共建筑群和高层建筑物内的变电所更具优越性。安装、调试方便，维护简单，也易于实现电网自动化管理。
除了降低高压开关设备的投资费用外，组合电器组成的开关柜比断路器柜还有以下优点：首先，减少对用电设备电能质量的影响。在熔断器后出现短路故障时，电压扰动十分小，而断路器在分断短路期间出现的电压扰动几乎达到100%，并给用电设备带来相应的干扰。其次，由于熔断器的限流作用，可采用小截面的中压电缆。在发生短路时释放的能量（正比于I2t）通过熔断器的限流作用以及与此相关的极短的断开时间大大衰减，因此可敷设最小截面的电缆（10kV、20kV时为25mm2），从电缆经济密度选择角度，应选截面更大的电缆。在使用断路器时，一般都根据所需短路强度来确定截面（例如IK=20KA和tk＝5％），电缆的最小截面为95mm2的聚氯乙烯电缆）。必须指出，不论IEC标准和国内标准都规定，在装有限流元件的回路中，由于已经免除了动热稳定作用的威胁，不再需要做动热稳定试验，标准中已经肯定了限流熔断器的卓越保护功能并列入了规定。可见采用环网柜比断路器柜产生的综合经济效益要大的，以上对于预装箱式变电站同样适用。
2.1.3开关电器选用需要引起注意的问题
虽然采用环网柜比断路器柜有诸多优点，但仍需在使用中注意一些问题，否则事与愿违。首先，转移电流应小于低压侧三相短路电流折算到中压侧的电流，与变压器容量和系统短路容量有关，组合电器较多用于800kVA及以下的变压器。
其次，如果采用脱扣器操作负荷开关分闸实现过负荷防护，则应校验交接电流，见《工业与民用配电设计手册》217页，否则无过负荷防护。
还有，中压熔断器与低压主开关（一般是断路器）有选择性，中压熔断器的曲线必须位于低压主开关曲线的右上侧；为了不是中压熔断器不误动作，熔断器最小预燃弧曲线必须位于断路器的右侧，且乘以≥1.35的系数，熔断器的曲线还必须位于断路器的上侧，且乘以≥2的系数。系数1.35和2是以中压熔断器和低压断路器产品制造的最大标准容许误差值为基础的。为了比较两个曲线，中压电流必须转换成低压电流，或反之亦然。接线及曲线配合见下图。
2.2合理选用变压器
对于许多工业及商业建筑物而言，干式变压器看起来比油浸式变压器更为有利。它可避免了油浸式变压器的火灾危险，并且很方便地布置在建筑物内。很容易将干式变压器与低压开关设备布置在一起，这样能够减少连接母线长度，缩小变电所面积，尤其是无须象油浸式变压器需要专门房间和储油场所，对防火要求没有那么严格。正是干式变压器具有以上优点，使得干式变压器被制造厂家积极大力推向市场，特别是环氧树脂变压器被大量使用。但不少人不分场合、不进行必要的技术经济比较，都采用干式变压器的做法是值得商榷的。
相同容量干式变压器的价格是普通油浸式变压器的1.5倍以上，许多用户也知道这一点，基于防火及减少变电所建筑面积的想法，愿意为此支付增加的费用。然而，许多人并不清楚干式变压器的电能效益较低，并且运行费用会明显不断增加的。相同容量干式变压器的体积比普通油浸式变压器的要大，因为用空气作为绝缘系统的一部分时，需要有较大的电气绝缘间隙，加之开启作为传热介质时，其效率比油的要低，所以虽然通常允许有较高的温升，但要求的冷却风道也更大。尺寸增加意味着空载损耗的增加，由于变压器工作温度较高，绕组电阻随之增加，使I2R损耗也上升，而这些都与所用干式变压器的等级无关。另外铝的热膨胀系数和树脂的相接近，并且这样能够使封装的质量达到提高，故浇铸的变压器通常用铝作为绕组材料，如此使得绕组体积更大，结果损耗也更大。需要提出的是，由于变压器损耗的增大而要加装通风机增加的用电负荷也不能忽略，此外干式的噪音比油浸式高。
综上所述，对于变压器的使用在环境应综合分析，对于防火要求高和减少变电所建筑面积角度,变压器布置在室内应选用干式变压器，其它情况下应首选油浸式变压器，尤其是布置在室外，如果尽量减少检修的话，可采用全密封油浸式变压器，这种变压器完全杜绝变压器油的氧化，至少10年内不需要做油的电介质强度试验，因不用空气干燥设备而无须维护，及时探测出漏油（即使很少）储箱也不会进水。
无论干式变压器还是油浸式变压器，都要采用符合国家标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB20052-2006）的节能产品。节能效果最好的是非晶合金变压器，非晶合金变压器是用导磁性能好的铁基非晶态合金取代传统的硅钢片作变压器铁心材料，可以大大降低变压器空载损耗，据介绍，不管油浸式或干式的非晶合金变压器比同类变压器空载损耗降低70~75％。
非晶合金干式变压器与普通干式变压器性能比较见下表。
性能参数 | SCBH15-500kVA | SCB10-500kVA |
空载损耗/W | 360 | 1020 |
负载损耗/W | 4260 | 4880 |
非晶合金变压器节能效果明显，且对输电系统无特殊要求，无论是电力使用高峰或是低谷它都是连续节能，对长期处于负荷率低时段或季节的城市电网和农村电网尤为重要；虽然其初始价格稍高,由于节能，多投资的部分，在几年以后可以从节省的电费中回收，余下在变压器寿命内节省的电费就是用户白赚的。根据电力行业标准《配电变压器能效及技术经济评价导则》（DL/T985-2005）提供的配电变压器能效的技术经济分析计算方法中提出的总拥有费用(TOC)法（TotalOwningCost），总拥有费用法是变压器在使用寿命期间总的经济代价的评价，用总费用最低的方法评价和选择变压器意味着能使购买者,取得最佳的经济效益,而非晶合金变压器是最典型的产品。各类变压器的价格见下表：
变压器类型 | S11-M.RL-630/10(卷铁芯） | 10kV非晶合金630KVA油浸式 | 干式SCB10-630/10 |
变压器价格（元） | 84000 | 114500 | 123000 |
国外已在考虑对环境的影响，并分为三个阶段：制造过程采用材料的质量和类型对自然资源的消耗；运行过程能源的消耗；材料使用寿命终期的可回收性。
前面主要谈及节能，属运行阶段，也有利于环保，这是因为我国1/3能源用于发电，75%的电力来自于火力发电，其中绝大部分来自于煤炭，减少发电厂各类污染的排放使节电的环境意义更为重要。以非晶合金变压器SCBH15取代SCBH10，不仅在运行中节能，而且环保，以10kV、1250kVA，变压器正常寿命30年为例，节约电能342,954kWh，少排放二氧化碳334吨、二氧化硫3.04吨、二氧化氮1.67吨，节约天然煤152吨。
需要引起重视的是相关设备在制造阶段和可回收阶段的环保问题，尤其是欧盟针对电子电气产品在制造和可回收的RoHS和WEEE环保指令，而我国却将这两个指令规定适用于电子产品，并未强制包括电气产品，反观国外公司的电气产品不少都执行这两个指令。不得不提的是应用范围广大的SF6气体具有优良的电气强度和灭弧性能，在电力系统中得到了广泛的应用，但SF6气体是高度稳定的温室效应气体，它却能促使地球气候变化，给人类的生存环境带来严重影响。从抑制地球温室效应的角度来看，应当削减电力用SF6气体的使用量并限制排放量，探索新的可替代气体，加强对SF6混合气体回收技术的攻关。
由此在产品的使用应要多从环保角度考虑，减少原材料的使用，尽量选用对环境污染低的电气产品，在尽可能的情况下不选有SF6装置，从而做到节能、环保两不误。
结论：从国外运行经验，中压配电系统采用环网小容量变压器分布式供电，大量使用环网柜，终端用户变压器采用组合电器进行保护，不仅从安全上是可行的，而且提高供电可靠性，还有节约大量材料，降低运行用电能耗，值得我国借鉴，并应用在中压系统。我国过去那种不分使用场合和使用性质，一律采用断路器或干式变压器的做法既不经济也不科学，应尽快改变这种现状，大力推广安全可靠、节能环保的环网分布式供电，我国正在推广20kV中压供配电系统，其比10kV更加节能，希望这些能使我国中压电网无论从技术上还是经济上更加合理。
参考文献：1：法国施耐德电气有限公司编，施耐德电气（中国）投资有限公司译，《电气装置应用（设计）指南》2008（第二版），中国电力出版社，2008年：B19,B27，D18，D26
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5、吴彬 舒立春 司马文霞 顾乐观 SF6气体绝缘与地球温室效应问题