雷明海（武漢市政工程設計研究院， 湖北 武漢 400023）

1 概述

隨著我國國民經濟和人民生活水平的不斷提高，城市人均用電量和總用電量也日益提高，負荷密度在迅速增長，城市配網線路上的電能損耗相當嚴重。

在10kV配電網系統(tǒng)內，10kV線路損耗、變壓器損耗和0.4kV線路的損耗構成了配網線路損耗的三部分。10kV線路的損耗由于電壓較高，損耗較少。近幾年來，供電部門在變壓器節(jié)能方面都著重推廣低損耗變壓器產品，目前正積極推廣實用11系列節(jié)能變壓器，部分發(fā)達地區(qū)還推廣空載損耗更低的非晶合金變壓器。

然而，0.4kV線路損耗是十分巨大的，國家標準要求低壓供電半徑控制在250m左右，但據(jù)統(tǒng)計，目前城市配電受限于電房位置的影響，供電半徑多數(shù)都超出250m。采用預裝式地下箱式變壓器則可有限解決電力設備的占地與環(huán)境協(xié)調問題，通過分散供電半徑方式使低壓供電半徑減小到100m以內，極大的降低了低壓線路的損耗。

1.1 預裝地下式箱式變壓器的結構形式

預裝式地下箱式變壓器由地下式變壓器、預制地坑以及戶外（地上）高/低壓配電柜共同組成，在工廠內預先裝配完成的成套設備。其安裝示意圖如下：

圖1 預裝地下式箱式變壓器安裝示意圖

1.2 地埋式箱式變壓器一些關鍵技術問題的解決

1）通風散熱

（1）地下式變壓器主體的溫升控制：選用地下式變壓器為11系列低損耗產品。與GB6451-1999相比，空載損耗低20%，負載損耗低26%，變壓器主體溫升比國標低10K。

（2）地下式變壓器主體線圈絕緣材料采用B絕緣或以上材料，相比普通變壓器，加強了過負荷能力。

（3）地下式變壓器的油箱散熱片采用平板式設計，有效增強輻射散熱能力。

（4）為了使地坑內部具有良好的通風環(huán)境，采用擴展式的地坑基礎結構。在配電柜與基礎地坑之間、廣告燈箱內設置通風散熱口。同時設置進風及出風風機，當油箱上油管外壁溫度達到75℃時，啟動風扇強制送排風降溫。

2）地坑基礎的防水、排水和變壓器的防浸水

（1）變壓器高壓電纜終端頭采用全密封、全絕緣EDPM肘形電纜插頭或全密封、全絕緣LSR硅橡膠預制式電纜頭；低壓采用防水密封膠包裹并外套進口防水熱縮管。

（2）基坑整體采用全鋼板及加強用槽鋼焊接結構，整體熱鍍鋅并噴防腐面漆處理；基礎地坑頂部采用全密封的鋼筋混凝土結構蓋板；蓋板與地坑基礎之間采用橡膠密封條進行防腐處理，確保地表水及地下水不能進入地坑內。

（3）地坑內設置進口潛水泵，安裝自動排水系統(tǒng)。當因暴雨、洪澇等意外情況而引起坑內部進水時，自動啟動排水系統(tǒng)進行排水。

3）戶外燈箱式配電柜的防護

燈箱外殼內的配電柜采用雙層門結構，確保一旦燈箱式外殼被破壞，低壓柜仍然能達到一個完整獨立的戶外低壓產品的保護水平，防護等級達到IP34。

4）電纜的連接

由于變壓器有可能在長期浸水的狀態(tài)下運行，因此，電纜連接處的密封性一定要非常好。地埋式變壓器的高壓電纜終端頭采用進口全密封、全絕緣EDPM肘形電纜插頭；低壓采用進口防水密封膠包裹并外套進口防水熱縮管?？蓾M足在水下長時間運行的要求。

1.3 預裝地下式箱式變壓器的優(yōu)點

1）占地面積小

傳統(tǒng)的箱式變壓器占地面積大，尤其是道路照明所用箱式變壓器，經常占據(jù)人行道的位置，見圖2。

當在小區(qū)或工廠內時，通常需要建設單獨的建筑設置開閉所。采用箱式變壓器至少需要10～20m2，當設置單獨的開閉所時，則所需面積更大，通常為100～200 m2，而且常常需要占用建筑空間。

當采用地埋箱式變壓器時，對于道路照明和小區(qū)出線回路不多的情況，其優(yōu)勢就相當明顯，見圖3。

圖2 傳統(tǒng)箱式變壓器

圖3 地埋箱式變壓器

2）節(jié)能

在工廠、小區(qū)或商業(yè)中心等地方，采用地埋箱式變壓器時，因其安裝靈活，故可靠近負荷中心安裝。而采用開閉所，則無法達到這樣的效果。由于10kV線損小，低壓電纜線損大，當由開閉所以放射式供電時，尤其是由于地理環(huán)境因素造成開閉所無法建在負荷中心時，其電纜的長度將遠超采用地埋變所需的電纜長度，故其在低壓電纜上的損耗將比采用地埋變方式的損耗大得多。

3）造型美觀

普通箱式變壓器安裝于繁華街道或綠化帶處時，由于其面積較大，與周圍環(huán)境極不協(xié)調，尤其是在城市人行道或綠化帶以及公園內，顯得很突兀，嚴重影響了美觀性。而地埋式變壓器埋在地下，配電柜安裝于地面，且安裝于地面上的配電箱均采用廣告燈箱的形式，特別是在夜間，能夠與周圍環(huán)境融為一體，形成一道城市靚麗的風景。

4）設備免維護周期長且維護方便

由于地埋式變壓器埋在地下，故其對密封性要求非常高，現(xiàn)在地埋式變壓器均采用免維護變壓器，其壽命一般可達到10年以上。變壓器電纜接頭一般都采用電纜插頭，不需要維護。低壓配電箱安裝于地面上，只需打開面板即可維護。在廣告燈箱側面預留抄表位，可方便抄表。

1.4 預裝地下式箱式變壓器的缺點

1）占用地下空間，管線多的情況下不適用

在城市道路中，由于地下管線較多，尤其是一些老的改造路段，而地埋式變壓器需要一個比較大的基坑，根據(jù)負荷容量的不同，其基坑尺寸約為1.5～2.0m寬，2.5～3.5m長，在基坑內管線無法走通，所以地埋式變電站并不適于管線太多的地方。

2）變壓器的散熱問題

由于變壓器的散熱量非常大，而且埋設于地下時，自然通風冷卻的效果很差，采用強制風冷雖然可以達到一定的冷卻效果，但是并不如安裝于地面上的冷卻效果好。而且，由于安裝于地下，地下土壤會吸收變壓器的一部分散熱量，并儲存起來，不論是冬天還是夏天，土壤始終處于吸熱狀態(tài)，對周圍的植物會有一定的影響。

3）低壓出線回路不能過多

地埋式變電站的高低壓柜均安裝于地面上，安裝于廣告燈箱內，故其長度不能過長，一般約為3m左右。按每臺柜體尺寸600mm寬計算，一共也才能安裝5面柜體。當出線回路過多時，尤其是工廠和大的開閉所，采用地埋箱式變壓器顯然不合適。

2 地埋箱式變壓器的節(jié)能分析

按箱式變壓器最大容量不超過800kVA來統(tǒng)計，在道路照明或小區(qū)內，當用地埋式箱式變壓器替代小型開閉所時，地埋變可能涉及到的幾種變壓器容量，見表1。其出線電纜統(tǒng)一按50mm2計算，變壓器滿負荷運行時間以2500h進行折算，根據(jù)供電部門對配電房低壓電纜每年線損的核算方式，得出以下結果：

表1 地埋式變壓器容量表

表2 地埋式變壓器線損核算表

附注：電纜的線損計算公式：△W=3I2RT,其中

ΔW—線路耗電量（kWh）；

I—線路電流（A）；

R—線路電阻（Ω）（R=電阻率×長度/截面積，銅的電阻率為18.8mΩ·mm2/m）；

T—用電時間（h）。

以800A的箱式變壓器為例，每年節(jié)約的電費約為31200×0.7=21840元。

3 結束語

對于小型開閉所來說，采用箱式變壓器是可以節(jié)省初步投資的，并且在將來的運行過程中，運行費用也將大大降低。而對于城市道路照明來說，雖然其節(jié)能效果與普通箱式變壓器相同，但是其在占地面積與美觀耐用以及維護費用方面則比普通箱式變壓器占有很大的優(yōu)勢。綜上所述，地埋式箱式變壓器的應用范圍還是相當廣泛的，而且在滿足預埋式箱式變壓器安裝條件的情況下，值得推廣。

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院等.工業(yè)與民用配電設計手冊（3版）[M].北京：中國電力出版社，2005.