基元电气有限公司 211100
摘要：近年来，随着城区居民用电量需求持续快速增长，居民对供电可靠性期望提高，特别是一些老城区电力配电设备升级优化的需求日渐加大；另外随着社会日渐关注城市建设美观和安全性，城市规划与建设提出新的要求。传统预装式变电站由于体积庞大，外形不美观，存在着与城市环境不相协调的问题。目前，地埋式预装式变电站具有占地面积小，变压器可靠性高，可与周围环境相互融合的特点。本文着重介绍了目前国内外对于地埋式预装式变电站的应用、产品特点及应用前景。
关键词：配电设备；地埋式预装式变电站特点，地埋式预装式变电站应用
1、国内外同类技术分析对比
1.1 国外研究历史
地下式变压器最早出现在西方发达国家，1930年，纽约市就已开始使用地下电缆和变压器装置，迄今已有3万多台配电变压器安装在地下。其他大城市如芝加哥、巴黎、伦敦等也都不同程度采用此项技术。
地下式变压器类型主要有三种形式：地下式变电站（室）用变压器、地埋式变压器、直埋式变压器。地下式变电站（室）用变压器安装在地下配电室或变电站内，其运行环境相对较好，不存在大量积水的可能性，虽然较潮湿，但对变压器本身的密封防水要求并不是特别高，变压器只允许部分被水浸没。一般此类变压器防腐蚀漆层较厚，油箱钢板亦较厚，且为耐候钢，其箱盖上部高低压带电部分是裸露的。如纽约市的GE公司的地下式变压器。
地埋式变压器需安置在预制好的地坑内，一般俗称为地坑式变压器。多用于路灯照明，因此亦称为地下式路灯变压器。其油箱、箱盖是环氧树脂浇注的，高压电缆一般两路环入，有熔断器保护，低压侧有一小型断路器，低压电缆直接与箱盖浇注成一体，高压电缆的接入采用特殊结构。此类地下式变压器密封防水要求极高，被水完全浸没仍能安全运行一段时间。如法国欧奇的地埋式变压器。
直埋式变压器为ABB开发的固体绝缘配电变压器，其容量在25-167kVA，可直接埋入较特殊的土中。ABB公司的直埋式地下变压器多为单相，外壳亦是环氧树脂浇注，高压电缆接入采用肘形电缆头，低压电缆亦是与外壳浇注成一体。此类变压器绕组平均温升为100K，产品四周堆以特殊的泥土，以利散热，但散热效果有限，因此容量做不大。此类地下式变压器亦可被水完全浸没。
1.2 国内研究历史
20世纪80年代以来，随着国内经济的不断发展，现代化交通的发展亦非常迅速。省与省间、市与市间高速公路网、城市内的各种高架道路、环线、跨江大桥等密如蛛网。道路两侧的路灯照明是不可或缺的，为了与高等级的道路配套，使配电产品更符合环保要求，与周围环境更协调，地下式路灯变压器应运而生，发展十分迅速，也越来越受到用户的青睐。这种产品容量一般在100kVA及以下，采用中压10kV（部分也有6kV）送电，地坑一般较简单。随着地下式路灯变压器需求量不断增长，从国外引进到国内自主开发并批量生产，国内的厂家在地下式变压器的设计、生产上积累了不少经验，并开发出较大容量的地下式配电变压器，主要可用于一些中高档的住宅小区、别墅区以及市中心。此类产品不影响小区的整体景观，噪声低，能提升整个小区的品味。用于市中心可配合架空线入地，改善城市景观。
目前，国家电网对景观地埋式预装式变电站未进行大规模招标活动，但随着城市发展，景观地埋式预装式变电站需求量必定会大幅增加。南方电网公司已经开始在贵州部分地区招标试点。国内厂家在江苏齐正电力技术有限公司已经有产品在各省小规模试点，运行效果良好。部分变压器厂家也开始了地埋变压器技术研究。
苏州伟特、福州沃特公司采用全埋结构，将美式箱变（组合式变电站）全置于预制式地坑中，地面以上只留通风亭，可根据各种场所设计不同形状，实现与环境相协调，且地上占地面积可做到最小。两家公司地上盖板部分防盗性好，防护等级可达IP44，但其美式箱变防护等级达不到IP48，当浸入水时地埋式预装式变电站无法安全可靠运行。另外美式全埋结构的地下开挖面积较大，不太适合地下管线复杂繁多的城市使用。
目前，国内主要以基元电气有限公司公司的半地埋结构为主，如图1所示。即变压器放置于地下地坑中，高、低压成套置于地面以上的结构。这种结构地下开挖面积小，适合地下管线复杂繁多的城市使用。并且，地下部分变压器防护等级为IP68，可实现带电情况下浸水运行，即使涝灾严重的城市使用也可安全可靠运行。
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图1 地埋式预装式变电站
2、产品设计要点
2.1变压器低温升设计
散热直接影响变压器寿命和可靠性，而对运行于地表以下的地下变压器更加重要。为了解决这个问题，变压器采用低温升设计，减缓变压器绝缘件老化速度，延长变压器使用寿命。考虑到变压器位于地下部分，散热不方便等诸多因素，采用轴流风机，将地坑箱内热气抽出，排至箱变外，从而降低地坑箱内温度。
2.2变压器电缆头设计
地下式变压器与高压柜及低压主隔离开关采用YJV系列电缆进行连接。地下式变压器高压电缆头采用全密封、全绝缘电缆插头，低压电缆头采用全密封、全绝缘硅橡胶预制式电缆头。同时，电缆头表面配有半导体层并用于接地，确保变压器整体表面零电位，完全适应于产品浸水运行同时，高低压侧采用双重密封结构及工艺，确保变压器浸水能短时安全运行。
2.3地坑结构及防腐设计说明
地坑箱体采用耐候钢板焊接工艺，以确保地下水不能进入地坑箱内，同时箱体表面处理采用进口防腐蚀面漆，保证变压器长时间的防腐能力；箱体与地坑之间采用橡胶密封条进行防水处理，确保地表水及其它杂物不能进入地坑；地坑内置潜水泵及液位控制器，当因暴雨、洪涝等意外情况而引起地坑内部进水时，可实现自动感应排水，也可手动开启或关闭排水系统。地坑内安装全密封高低压电缆管道，方便电缆的进出及密封。
3、推广应用前景及经济效益
地埋式预装式变电站的应用可减少运维的工作量。变压器防护等级达到IP48等级，具备浸水运行能力，可在浸水多天情况下连续安全运行，保证了供电可靠性，减少不必要的停电时间。变压器低温升设计，有效减缓绝缘材料老化寿命，提升了变压器使用寿命。
变压器在地面以下，环保性能较好。噪声水平很低，居民接受度高。同时外观可采取景观化定制方案，可成为城市宣传推广的名片。
4、结语
由于地埋变在地上部分只有高低压成套系统，因此，产品外形很薄，加上与环境和谐的景观式外观，特别适合用于对于地上部分占地面积和外观有着明确需求的应用场合，如：老城区强电迁改电缆入地工程中将产品置于路旁绿化带内、景观大道边的路灯配电、景区内分散式配电、低密度小区分散式配电等。
参考文献
[1]冷志铎 ．埋地式变压器在城市配网供电工程中的应用[J]．现代电力，2004，(4)．
[2]刁文栋，李宏字．地埋式变压器在城市配电系统建设中的应用[J]．沈阳工程学院学报 ，2007，(3)．
[3] 霍志伟，廖子聪.景观式地埋箱变在城市照明工程中的应用前景探析[J]. 科技创新与应用，2015，（12）.