地埋式預裝式變電站的探討

摘 要：箱式變電站在配電網已經廣泛的應用，但是在城市中心高密度區地上箱式變電站的建設有著諸多的不利因素。針對供電部門的需求，本文對地埋式預裝式變電站的結構特點，電氣選型及自然通風、溫升仿真、防水抗壓、智能化等問題進行了闡述。

關鍵詞：變電站；自然通風；溫升仿真；智能化

1 市場需要

隨著我國經濟持續而快速的發展，我國城市越來越大，人口越來越多。大家的環境保護意識逐漸加強，幾乎所有的城市都在規劃，要把城市建成為綠色城市、花園式城市、生態環保城市，有的還提出更高要求，要建成為智能化城市。因此，導致城市建筑用地愈來愈緊張，城市地皮價格愈來愈貴，在一些繁華的商業區，幾乎到了“寸土寸金”的地步，只好向空中發展。于是城市建筑物樓層愈來愈高，城市立體橋、主題廣場、主題公園及花園住宅小區越來越多。同時向地下發展，于是地下商城越來越多，地下鐵路越修越長。顯而易見，城市用電負荷愈來愈大、愈來愈集中，其要求愈來愈特殊。那么地下箱變成為必然。

2 結構特點

2.1 總體設計：變電站外殼采用混凝土澆筑外殼。高低壓側分別在變電站的一側，面對面擺放，與變壓器側一起形成品字型的布置結構。

2.2 主要元器件安裝在地下箱體內，埋入地下，不占用地表空間。

2.3 露在地表的通風箱體可以根據環境改變色彩，也可以將表面印刷成公益廣告、交通指南、道路信息等內容，具有極佳的視覺效果。

3.電氣部分

3.1 高壓部分

采用XGN38（safe）開關（共箱式小型化SF6開關），一般采用三間隔（CCF）并有一個予留間隔；在XGN38（safe）開關中我們安裝電動操作機構和自動化單元。

3.2 低壓部分

低壓側可選用封閉母線系統，利用壁掛方式實現小型化，開關可選塑殼開關，無功補償部分可選用復合開關，實現電容投切無涌流。所有開關都實現電動操作。電氣設備均采用防護等級較高的電氣設備，保證電氣設備在惡劣環境下安全可靠運行。

3.3 變壓器部分

變壓器部分：選用節能型非晶合金變壓器。采用全封閉連接線，可以在變壓器高壓端子實現電纜肘形接頭連接走線，低壓端子加護套，使之全絕緣。

3.4 智能化

智能化：采用先進的設備，實現遙測、遙信、遙控、遙視。

4 主要特點

4.1 合理的高度

地埋式預裝式變電站主要有兩部分組成。一部分是埋入地下的箱體部分，另一部分是露出地面的通風箱體部分。那么通風箱體的形狀和顏色要盡量與外界環境相協調。通風箱體的存在不應破壞景色，而應成為景色的點綴。為了不影響視線，地埋式預裝式變電站高出地面的高度控制在1m以內。

4.2 自然通風的設計

地埋式預裝式變電站的通風問題是電器設備安全運行的必要保障。我們擬用仿真軟件對變電站通風結構進行設計。借助箱體外的風力形成的風壓和室內外溫差形成的熱壓作為動力進行自然通風。氣流從通風窗的一側進入箱體后在重力的作用下向下移動，經擋風隔板下方移動至變壓器底部，變壓器附近的空氣經加熱溫度升高后向上流動經通風窗的另一側流出，形成空氣的自然循環。為了使箱體內的氣體充分交換，防止風直接通過兩側的通風窗形成對流，在通風箱體內安裝擋風隔板，迫使風在通風箱體內流動，這樣就形成了自然通風循環。

4.3 溫升仿真與計算機模擬設計

采用計算機模擬設計對預裝式變電站的結構特別是通風散熱結構進行模擬、設計。依據仿真計算結果設計的箱變可以保證它的通風效果，進而保證它的通風散熱的試驗結構，這樣可以減少設計成本和試驗成本，提高設計方案的成功率。

依據變電站的初步設計方案建立仿真需要的三維立體模型，設定箱體及內部隔板熱物性參數進行收斂計算。改變變壓器、高低壓柜的擺放位置、相對高度。改變擋風隔板的位置、高度。改變通風結構，通風窗的位置、大小。反復計算變壓器空間內溫度，對不同通風結構下的溫度云圖和速度云圖進行了比較分析，找出最佳的通風結構，為預裝式變電站的設計提供有力的設計依據。

4.4 防水、抗壓設計

4.4.1 箱體的抗壓能力的設計。箱體埋入地下后，承受來在底部、上部和側面的壓力。經過嚴格的計算，設計出箱體的壁厚和所配鋼筋的型號和比例，能夠滿足要求。同時墻體圓弧形設計保證箱體能夠不變形。

4.4.2 地埋式預裝式變電站的防水問題是核心問題。主要包括地下箱體自身的防水，地下箱體和箱蓋接口處的防水，地下箱體上電纜孔的防水，箱體頂蓋上檢修人員進入變電站的檢修口和變電站的通風口的防水。

地下箱體自身采用自防水結構，有效地防止地下水的滲入。地下箱體和箱體頂蓋的接口處采用瀝青麻絲等防水材料進行密封。埋入地下時整個地下箱體和箱體頂蓋均采用SB卷材進行密封。地下箱體上的電纜孔采用防水套管進行密封。變電站的檢修口和通風口合二為一的結構，有效地防止流體的滲入。把檢修人員進入變電站箱體的檢修口和通風散熱的通風口都集中設置在露出地面的通風箱體上，減少凸出地面的實體結構，減少箱蓋上面的開孔，保證了整個箱體的嚴密性。同時如果遇到惡劣天氣，大量流體流入變電站內，設置在變電站內部的抽水泵便開始工作。

4.5 智能化設計

我們在地埋式預裝式變電站內裝有綜合控制設備采集變電站內電流、電壓、電能、主要設備的分合閘等信息并無線上傳給上位機或接受上位機的信號，實現遙控、遙測、遙信。并且根據地下變電站應用于地下的實際情況研制可視的功能設備，實現在地上就能夠看到地下設備情況的功能。即時地把變電站的運行情況和相關數據傳輸到地面上。

5 應用前景

地埋式預裝式變電站以其價格低廉、占地少、建設工期短、能深入負荷中心得到了廣泛的應用。正因為如此，隨處可見的預裝式變電站反到成了一種視覺污染。而對一些寸土寸金地帶或旅游景點，找一塊地方建地上變電站也很困難。為此，我們開發了埋入地下的預裝式變電站，來解決目前的問題。地埋式預裝式變電站就是為了滿足上述領域的要求而設計開發的全新的一種電力成套設備。地埋式預裝式變電站的使用可布置在人行步道上，充分利用地下空間，適用價值突出，有很好的市場前景。

參考文獻

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