浅谈景观地埋式箱变在10kv变配电网系统内的应用及发展

浅谈景观地埋式箱变在10kv变配电网系统内的应用及发展

黄勇

（江苏齐正电力技术有限公司江苏省南京市江宁区211100）

摘要：随着城市的生态规划需求，景观地埋式箱变在10kv变配电网系统内的运行使用将日趋增多，其应用优势也将会越来越显著：占地面积小，与环境相协调，以及其广告灯箱给客户所创造的长期广告收益也颇为可观。基于此，本文重点介绍了景观地埋式箱变设备的特点，然后分析了该产品在10kv变配电网系统内的应用和发展前景。

关键词：10kv变配电；景观地埋式；低噪；占地面积；免维护；环境协调；

在我国，电力系统规模非常庞大、结构非常复杂，为了方便对其研究分析，一般将其分为：发电、输变电以及配电三个子系统。然而输变电系统之间的关系本来就是一个相互循环且较为复杂的关系，本文则重点聚焦景观地埋式箱变在10kv变配电网系统内的应用及发展。

1、景观地埋式箱变的构成

1.1结构

如图1所示，景观地埋式箱变主要是由预装地埋式变压器设备和箱式户外开关设备组成。其中按地埋式变压器的类型可分为欧式变压器和美式变压器两种：欧式变压器本体较小，高压配电柜配置在地上部分即箱式户外开关成套设备中；美式变压器则将变压器、高压负荷开关、熔断器等组合在一起形成一种紧凑型的变电设备，地上部分则可全部由低压成套设备组成箱式户外开关设备。以上两种类型的变压器均安装在地坑中，不占用地表空间，低噪，而且能在一段时间内浸没在水中运行。箱式户外开关设备则是由高低压成套配电柜和不锈钢外壳以及广告灯箱为一体的混合结构，安装在地面，具有占地面积小，与环境相协调，不影响地面建筑设施等优点。

1.2结构特点

1.2.1地下组合变压器

景观地埋式箱变采用的地下组合变压器具有以下特点：

(1)箱体采用不锈钢材质制作、全密封，防护等级达到IP68，可浸入水中运行；

(2)高低压进出线均采用防水全密封、全绝缘、全屏蔽的接线方式，运行更加安全；

(3)采用环烷基变压器油，确保具有良好的散热能力；

(4)可采用非晶合金铁心，节能效果显著；

(5)绝缘耐热等级高且环保；

(6)后备及插入式熔断器，给予变压器更好的保护；

(7)符合开关具有二、三、四位置形式，适用于多种供电系统。

1.2.2预制式地坑基础

景观地埋式箱变的地坑基础在工厂预制，预制的地坑基础具有以下特点：

(1)地坑基础：可采用6mm以上钢板预压成型，全密封结构，确保地表水及其他杂物不能进入地坑内。也可采用预制式钢筋混凝土结构，采用先进的防水技术处理，确保基础无渗漏；

(2)地坑底部设置有集水池，并安装有受自动排水系统控制的潜水泵；

(3)地坑内安装有高低压电缆安装支架，方便电缆安装固定；

(4)地坑内安装有防水照明灯，方便维修；

(5)地坑盖处设有可打开的检修人孔。

1.2.3箱式户外开关设备

(1)开关设备的保护外壳采用广告灯箱式结构，灯箱外壳的两门可全角度打开，并有气撑弹簧支撑定位，便于开关设备的操作和维护；

(2)灯箱设有隔热层，具有良好的隔热性能；

(3)灯箱外壳的两面为广告画，采用体积小、光源均匀的LED发光元件；

(4)广告灯箱与开关设备的门锁独立设置，灯箱的维护不影响开关设备的正常运行；

(5)开关设备采用双层门结构，防护等级达到IP34。第二层为仪表门，确保灯箱式外壳被破坏以后，低压柜仍然达到一个完整独立的户外低压产品的保护水平；

(6)灯箱不锈钢外壳顶板内侧的风机可以自动对开关设备进行排风和送风来降低其温度，开关设备底部空间同时也配备了风机可以对地坑箱内变压器进行排风和送风来通风散热的效果。

1.3关键性技术措施

地埋变压器安装在潮湿，密闭的地下，防水是考虑的首要因素，虽然地埋变压器可浸没在水中运行，但是为了长期安全运行可靠，地坑基础内的防水、排水设计必须进行周全的考虑；地埋变压器需要考虑的另外一个关键性技术问题是设备温升，如果设备温升过高，将直接影响设备的运行安全和寿命，因此在地埋箱变的防水及散热等关键性问题上，我们采用了以下技术措施：

1)地埋式箱变的防水处理。地埋式箱变的地下式组合变压器虽然允许浸没在水中运行，但为了地下式变压器的长期安全可靠运行，对地坑基础内的防水及排水进行了周全的设计。

对于地下水位较低(低于地坑基础底部)的地区，采用预制式地坑结构，地坑顶部通风孔具备有效的通风和防雨能力，地坑基础底部铺设走水砂卵石，水可以直接渗入地下。

对于地下水位较高(高于地坑基础底部)的地区，采用预制全封闭混凝土地坑结构，防止地表水流入及地下水渗入地坑内。

2)地埋式箱变的散热。地埋式箱变主要从以下几个方面保证地下式变压器的温升和散热：

(1)地下变压器采用II系统低损耗产品或非晶合金铁心的产品，空载损耗及符合损耗都有很大程度的降低，所以发热量低；

(2)变压器的耐热等级高，具有较大的温升裕度，也提高了变压器的过负荷能力；

(3)地下式变压器采用环烷基变压器油，勿需加入添加剂就能在极低稳定下连续流动，而其良好的粘度及时间特性，使得在温度升高时油的流动速度加快，确保产品有良好的散热能力；

(4)在配电箱和基础地坑之间，设置了进风及出风风机，当地下组合变压器的温升达到设定值时进行强送/排风降温，保证地下变压器的正常进行。

2、景观地埋式箱变的技术优点

1）高可靠性。地埋式箱变所选用的地埋式变压器箱体外壳采用防腐不锈钢制作、全密封，高低压进出线采用防水全密封、全绝缘，全屏蔽的接线方式，保证了地埋式变压器的防腐和密封能力，整体防护等级达到IP68，可浸没在水中运行。高压配置插入式和后备熔断器，在变压器发生故障时，可迅速切断，不影响整体线路。变压器地坑基础设计和制作时进行了防水和排水考虑，顶部通风孔具备有效的防雨防水功能，侧部及底部用特种防水材料处理，渗水不能浸入，在底部安装有受自动排数系统控制的潜水泵。地埋式箱变可以浸没在水中运行，可以抵御洪涝灾害，所有各项措施保证地埋式箱变20的使用寿命，可以免维护、免维修，有效地提高了供电系统的可靠性。

2）自动化程度高。景观地埋式箱变可通过采用GPRS无线网络技术的地下式变压器综合操控装置，向控制中心或设备管理人员报告地下式组合变压器和低压设备的运行状况，还可以实现遥远控制以及对高压断路器实行电操，极大的方便了对地下式组合变压器的操控和使用。地下式组合变压器的综合操控装置可通过RS485、有线Moden、无线GSM、或无线GPRS对外发送通讯信号。如采用无线GPRS对外发送通讯信号时，用户只需要通过登陆指定的网站，即可对变压器运行的各个参数进行实时监控。

3）节能降耗。节能降耗已成为全社会的共识，地埋式箱变选用的地埋式变压器为低损耗产品，硅钢片铁心的地埋式变压器为低损耗产品，硅钢片铁心的地埋式变压器损耗达到S11系列，与普通变压器相比，空载损耗降低30%，负载损耗降低15%。采用非晶合金铁心的地埋式变压器的损耗更是有较大幅度的降低，其空载损耗下降了80%。

4）降低噪声。众所周知，箱式变电站对周围居民的影响最主要的因素可以说是变压器的噪声。变压器的噪声源主要来自铁心，安装在普通箱变里的变压器离地高度一般在1.2m左右，如果箱变安装在离居民窗口较近时，在夜深人静时其噪声不可避免的会传入居室，影响人们的睡眠。而一旦将变压器安装在地下，其噪声可以明显下降，对居民的影响几乎没有。

5）美观，与环境相协调。一般的箱变占地面积较大，难以很好地与环境协调。特别是在一些高档的生活小区新建道路，杂处在小区和道路上的配电设施和箱式变电站不能与小区和道路的环境想协调。影响到小区和道路整体的美观，甚至会影响到道路的市容景观和附近楼盘的售价。

而地埋式箱变因为变压器安装在地下，不影响周围环境，安装在地面的配电箱体积小，很容易与周围环境相协调。如在生活小区里，地面的配电箱可以与小区绿化配套，成为小区景致的一部分。如在城市主干道和高速公路等处，地面上的配电箱可以设计成广告灯箱。

6）为客户创造价值。景观地埋式箱变占地面积小，在生活小区里，可以取代传统的配电室，减少配电房的建设，投资效益非常明显。景观地埋式箱变造型美观，与周围环境想协调，安装在生活小区，不但不影响周围楼盘售价，而且可以提高小区的品味。安装在城市主干道及高速路上的地埋式箱变，地面上为广告灯箱式的开关设备，大幅的广告灯箱位将带来长期的广告收益。

3、南京市道路照明工程应用景观地埋式箱变

南京是中国四大古都，其悠久的历史和丰厚的文化底蕴成为了国际旅游目的地城市，每年有数千万游客到南京旅游。“改善城市环境，提升城市形象”已经成为南京市政建设工作的永恒主题。2014年南京举办第二届青年奥林匹克运动会，为了迎接这一盛会的召开，全市的重点道路均开展市政设施整治提升活动，结合这一举措，南京市区在道路照明工程中大量采用景观地埋式箱变，在节能降耗的同时又大大美化了南京市容，于此同时，景观式广告灯箱以其独特的方式向全世界宣传了青奥会和南京这所六朝古都。

4、传统箱变与景观地埋式箱变对比

通过设备安装和试运行，如图2所示，我们将地埋箱变和传统箱变的使用情况进行了对比分析：

(一)技术方面对比分析

(三)经济效益对比分析

“优越的地理位置，良好的供电条件，宽大的显示面积”这些特点都为景观地埋式箱变所独有，非常适合作为商业广告设置媒体。因此作为平面传媒载体的广告灯箱可以为用户带来广告效益，每台景观式地埋箱变可放置2幅广告画，按照每幅参考单价10000元/年计算，每台地埋变每年可带来广告收益为2万元/年，按变压器使用10年计算，可产生广告收益约20万元。与传统箱变相比，在经济效益方面，虽然地埋箱变在初始投资方面略大于传统箱变，但是其带来的后继经济效益则完全能够弥补其超额投资部分，同时还具有明显的社会效益。随着城市化范围的不断扩大，市政设施的养护维管费用日益增大，如果能利用这一有效的条件，合理设置部分商业广告，弥补路灯维护经费的不足，不失为是一条好的途径。

5、发展前景

综上所述，景观地埋式箱变在10kva变配电网系统内作为一种新型的城市变配电设备，相比传统箱变有着独特的风格和专业优势，具有占地面积小、外形美观且具有亲民性、易安装、低噪、安全性高、免维护等特点，可以有效地解决路灯供电设施与道路环境美观之间的矛盾，具有良好的社会和经济效益，在城市道路照明工程中和居民小区配电中具有广阔的发展前景和发展空间。

参考文献：

[1]王志琦.地埋变在城市配电网中的应用.安徽电气工程职业技术学院学报，2009（1）.

[2]廖志聪.景观式地埋箱变在城市照明工程中的应用前景分析.科技创新与应用，2015（21）.