探讨预制式地下箱式变电站

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　　摘要：箱式变电站在配电网已经广泛的应用，但是在城市中心高密度区地上箱式变电站的建设有着诸多的不利因素。针对供电部门的需求，本文对预制式地下箱式变电站的设计包括电气设备的选择，及预制混凝土壳体、通风、防水等问题进行了阐述。

　　关键词：预制式 地下 箱式 变电站 通风 防水

　　1.前言

　　随着城市电网负荷的不断增长、城市居民生活质量的提高，以及用电负荷深入负荷中心，低压配电网的供电半径逐步缩小(市区中心不大于100米)的要求，必须在人口稠密、建筑密度大的商业、经济、文化中心建设配电设施，但城市中心繁华地区、文物保护区等地区，城市规划部门对市容景观及整体环境有着特殊要求，所以地上输配电设施建设难度十分大，而且常规的地上箱式变电站造成与周边环境不协调，影响了城市环境的协调性，城市居民及游客对地上箱变也颇有微词，另外地上箱变建设除征地费用昂贵外，拆迁困难，场地不规则，施工条件困难等因数均给地上箱式变电站建设带来了诸多不利因素。为解决变电站与周围环境不相协调问题，预制式地下箱式变电站产品成为供电部门的一大需求，预制式地下箱式变电站的建设成为必然。预制式地下箱式变电站的使用可布置在人行步道上，充分利用地下空间，而且所有设备安装均在工厂完成，安装时箱变仅分箱体部分和盖体部分吊装,大大的节省了施工的周期。

　　2. 电气部分

　　预制式地下箱变适用于电缆环网型用户，电气主接线采用单母线接线。10kV中压采用电缆环网型 2K+1T 型(10kV进线、出线和变压器出线各1路)SF6环网柜，进出线配置SF6负荷开关及短路/接地故障指示器，变压器出线配置SF6负荷开关-熔断器组合。高压电缆进出线全部采用下进下出方式。变压器选用全密封油浸式变压器，变压器高低压端子布置于变压器器身的两端，变压器与高低压设备的电缆连接均采用了T型肘型插头直接插入的连接方式，使用方便同时起到全封闭全绝缘的防护作用。低压系统采用全封闭配电柜，柜内选用塑壳断路器，且配置一组补偿电容器。低压电缆进出线采用下进上出方式。由于运行环境(相对湿度95%以上)的要求，同时考虑雨季较长地区使用的问题，所以考虑所有电气设备均采用防护等级较高的电气设备，同时高低压柜内二次进线均加装防护罩。保证电气设备在恶劣环境下安全可靠运行。

　　箱式变压器室内采用“品”字型布置，运行人员于箱体顶部沿爬梯而下，在箱内端部布置变压器，左右两侧分别布置低压配电柜和高压环网柜及电缆进线柜。中央部分为操作空间。箱体底部设置300mm高的电缆夹层，用于穿设进线电缆及高压环网柜及变压器间的联络电缆。为满足高压电缆转弯半径的要求，在平面板底预制200mm高的高压环网柜及低压箱设备支架。

　　地下箱变的箱盖两端设有通风口。10kV电源进线电缆由箱变上盖侧的通风“耳朵”处进入电缆进线柜，再经电缆夹层返上高压环网柜。低压电缆出线由对端的通风“耳朵”处出线进入电缆予埋管。所有的电缆出入口均由钢管保护，外加防水处理。变压器与高低压设备采用电缆连接。同时地下箱变箱体预制复合环形封闭式地线网，箱体上部4处留出接地极，待施工时与新做地网可靠焊接。以解决地下箱变的接地问题。

　　每台箱变均装设综合控制仪实现对补偿电容器的自动投切,同时实现对箱变的供电计量功能。采集箱变内的电流、电压，有功功率、无功功率及计算有功电度和无功电度等遥测信息。并采集高、低压开关位置、电缆故障信号、电容器保护动作信号等遥信信息。每台箱变的综合控制仪通过调制解调器及光缆与附近的箱变形成一个光纤网。可将遥信信息传送到集控中心，实现配电系统的自动化功能。

　　3. 土建部分

　　预制式地下箱变在工厂制做完成运至安装地点，与现场预留的进出线电缆对接，完成电缆预留孔的防水封堵，将检修人孔密封固定后，即可投入正式运行。预制式地下箱变可以安装在道路下、花坛下，不仅很好地利用了地下丰富的空间资源，主要是满足了一些特殊环境的市政规划要求和苛刻的工期要求。

　　地下箱变采用分体结构，由箱体和箱盖组成。箱体结构：箱体为一个两边带“耳朵”的长方体盒子，箱体尺寸为：高2500mmx长3700mmx宽2900mm，箱体重量约为13吨。箱体由钢筋砼整体浇筑而成，箱体壁厚100mm，砼采用防水砼，在砼中掺入多功能复合剂，使砼具有高强、高抗渗、高耐久和抗裂性。箱体内部空间上下分为设备层和夹层两部分。在箱体上预留爬梯，爬梯采用可伸展设计，检修人员可以通过设在箱盖上的活动人孔盖板，沿箱体内爬梯进入箱内，将爬梯收起然后进行操作;在箱壁上安装防潮灯，于夜间的检修工作。箱盖：地下箱变箱盖结构由镀锌钢板焊接成凹型，箱变整体安装后填入沥青砼、地板砖等与周围环境相同的材料，使箱变与周围环境融为一体，从而达到“视而不见”的效果;在箱盖上设置检修人孔，作为箱变运行中的出入口，在人孔处用活动盖板做封堵，盖板周边安装密封圈，通过螺钉固定盖板;盖板一边与箱盖连接，掀开后与箱盖成90o支撑在箱盖上，为便于工作人员出入，在人孔活动盖板下面设栏杆，盖板掀开后栏杆可作为扶手使用。夹层顶板：顶板结构同箱盖，局部采用箅子，便于夹层内气体交换。

　　地下箱变的通风问题是电气设备安全运行的必要保障。通风借助箱体外风力造成的风压和由于室内外温差形成的热压做为动力进行自然通风。地下箱变通过箱盖“耳朵”的箅子进行通风。风从通风口百页经过通风管先由上至下，再由下而上进入箱体，对设备进行散热(同时保证SF6气体泄漏后SF6气体的排放)，然后经过通风管从另一通风口百页排出。两个通风口的百页朝着相对方向安装，用来确定风的流向。为了使箱体内气体充分交换，防止风直接通过箱体两个通风管形成对流，造成风压损失，在箱体内一侧通风管处安装轻质挡风板，迫使风在整个箱体内流通。

　　地下箱变的防水是另一个核心问题，其主要包括箱体防水、箱体和箱盖接口防水、通风口防水、电缆出入口防水和检修人孔防水。箱体采用自防水结构，可有效防止地下水渗入;箱体和箱盖接口处以及检修人孔处均设置防水密封圈;电缆出入口处，首先在箱体上预埋穿墙防水套管，电缆敷设完成后，在电缆与套管之间填充沥青麻丝、橡皮条的防水材料，再利用法兰盘通过双头螺栓与套管固定，形成柔性防水节点。通风口考虑水自然渗入和利用浮球防水两种情况;从通风口进入的少量水，通过通风百页，自上而下自然渗入回填的砂石中;如果遇到大量水流入，水流不能尽快自然渗入地下的情况下，水位上升，则浮球也随之上升，从而将通风管堵住，以防大水进入。

　　4.安装及应用

　　地下箱变在工厂内制做完成后运至现场，在安装位置根据具体的土质情况，开挖同箱体体积相近的坑体，其大小根据现场土质确定;在坑体制做接地网，然后在坑底铺一层150mm厚的砼垫层;将箱变吊装就位，接入电缆，最后，在箱体与坑壁间用砂石填满，并填充防止损坏箱体的防水处理表层。

　　预制式地下箱式变电站主要应用于城市商业、经济、文化中心等繁华地区，地下箱变的选址尽量避免安装于城市的低洼处、坡道处。建议安装于人行步道上等地势较高处。解决了城市环境整体协调性，体现了“以人为本”的思想，箱变装于地下，行人、游客步行其上、车辆通行均不受影响;箱变制造可实现工厂化，节约成本，缩短工期。同时地下箱变需要定期的检查维护工作：每6个月定期清除通风口、渗水口的杂物，检查浮球的状态，同时检查电缆入口处的密封性。

　　5.展望及前景

　　随着城市配电网的建设及城网改造工程的推进，在经后的奥运场馆、城区中心地区危改项目中预制式地下箱式变电站将得以大力推广。预制式地下箱式变电站做为新型的城市配电电气设备，在技术上处于国内的先进领先水平，有着广阔的发展前景和发展空间。预制式地下箱式变电站也将给供电部门带来良好的应用效果及社会效益。