地埋式預(yù)裝式變電站的探討

摘 要：箱式變電站在配電網(wǎng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用，但是在城市中心高密度區(qū)地上箱式變電站的建設(shè)有著諸多的不利因素。針對(duì)供電部門的需求，本文對(duì)地埋式預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電氣選型及自然通風(fēng)、溫升仿真、防水抗壓、智能化等問(wèn)題進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：變電站；自然通風(fēng)；溫升仿真；智能化

1 市場(chǎng)需要

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)而快速的發(fā)展，我國(guó)城市越來(lái)越大，人口越來(lái)越多。大家的環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸加強(qiáng)，幾乎所有的城市都在規(guī)劃，要把城市建成為綠色城市、花園式城市、生態(tài)環(huán)保城市，有的還提出更高要求，要建成為智能化城市。因此，導(dǎo)致城市建筑用地愈來(lái)愈緊張，城市地皮價(jià)格愈來(lái)愈貴，在一些繁華的商業(yè)區(qū)，幾乎到了“寸土寸金”的地步，只好向空中發(fā)展。于是城市建筑物樓層愈來(lái)愈高，城市立體橋、主題廣場(chǎng)、主題公園及花園住宅小區(qū)越來(lái)越多。同時(shí)向地下發(fā)展，于是地下商城越來(lái)越多，地下鐵路越修越長(zhǎng)。顯而易見(jiàn)，城市用電負(fù)荷愈來(lái)愈大、愈來(lái)愈集中，其要求愈來(lái)愈特殊。那么地下箱變成為必然。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 總體設(shè)計(jì)：變電站外殼采用混凝土澆筑外殼。高低壓側(cè)分別在變電站的一側(cè)，面對(duì)面擺放，與變壓器側(cè)一起形成品字型的布置結(jié)構(gòu)。

2.2 主要元器件安裝在地下箱體內(nèi)，埋入地下，不占用地表空間。

2.3 露在地表的通風(fēng)箱體可以根據(jù)環(huán)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(nèi)容，具有極佳的視覺(jué)效果。

3.電氣部分

3.1 高壓部分

采用XGN38（safe）開(kāi)關(guān)（共箱式小型化SF6開(kāi)關(guān)），一般采用三間隔（CCF）并有一個(gè)予留間隔；在XGN38（safe）開(kāi)關(guān)中我們安裝電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和自動(dòng)化單元。

3.2 低壓部分

低壓側(cè)可選用封閉母線系統(tǒng)，利用壁掛方式實(shí)現(xiàn)小型化，開(kāi)關(guān)可選塑殼開(kāi)關(guān)，無(wú)功補(bǔ)償部分可選用復(fù)合開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)電容投切無(wú)涌流。所有開(kāi)關(guān)都實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。電氣設(shè)備均采用防護(hù)等級(jí)較高的電氣設(shè)備，保證電氣設(shè)備在惡劣環(huán)境下安全可靠運(yùn)行。

3.3 變壓器部分

變壓器部分：選用節(jié)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(shí)現(xiàn)電纜肘形接頭連接走線，低壓端子加護(hù)套，使之全絕緣。

3.4 智能化

智能化：采用先進(jìn)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙視。

4 主要特點(diǎn)

4.1 合理的高度

地埋式預(yù)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(fēng)箱體部分。那么通風(fēng)箱體的形狀和顏色要盡量與外界環(huán)境相協(xié)調(diào)。通風(fēng)箱體的存在不應(yīng)破壞景色，而應(yīng)成為景色的點(diǎn)綴。為了不影響視線，地埋式預(yù)裝式變電站高出地面的高度控制在1m以內(nèi)。

4.2 自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)

地埋式預(yù)裝式變電站的通風(fēng)問(wèn)題是電器設(shè)備安全運(yùn)行的必要保障。我們擬用仿真軟件對(duì)變電站通風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。借助箱體外的風(fēng)力形成的風(fēng)壓和室內(nèi)外溫差形成的熱壓作為動(dòng)力進(jìn)行自然通風(fēng)。氣流從通風(fēng)窗的一側(cè)進(jìn)入箱體后在重力的作用下向下移動(dòng)，經(jīng)擋風(fēng)隔板下方移動(dòng)至變壓器底部，變壓器附近的空氣經(jīng)加熱溫度升高后向上流動(dòng)經(jīng)通風(fēng)窗的另一側(cè)流出，形成空氣的自然循環(huán)。為了使箱體內(nèi)的氣體充分交換，防止風(fēng)直接通過(guò)兩側(cè)的通風(fēng)窗形成對(duì)流，在通風(fēng)箱體內(nèi)安裝擋風(fēng)隔板，迫使風(fēng)在通風(fēng)箱體內(nèi)流動(dòng)，這樣就形成了自然通風(fēng)循環(huán)。

4.3 溫升仿真與計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)

采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)對(duì)預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)特別是通風(fēng)散熱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬、設(shè)計(jì)。依據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)的箱變可以保證它的通風(fēng)效果，進(jìn)而保證它的通風(fēng)散熱的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，這樣可以減少設(shè)計(jì)成本和試驗(yàn)成本，提高設(shè)計(jì)方案的成功率。

依據(jù)變電站的初步設(shè)計(jì)方案建立仿真需要的三維立體模型，設(shè)定箱體及內(nèi)部隔板熱物性參數(shù)進(jìn)行收斂計(jì)算。改變變壓器、高低壓柜的擺放位置、相對(duì)高度。改變擋風(fēng)隔板的位置、高度。改變通風(fēng)結(jié)構(gòu)，通風(fēng)窗的位置、大小。反復(fù)計(jì)算變壓器空間內(nèi)溫度，對(duì)不同通風(fēng)結(jié)構(gòu)下的溫度云圖和速度云圖進(jìn)行了比較分析，找出最佳的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，為預(yù)裝式變電站的設(shè)計(jì)提供有力的設(shè)計(jì)依據(jù)。

4.4 防水、抗壓設(shè)計(jì)

4.4.1 箱體的抗壓能力的設(shè)計(jì)。箱體埋入地下后，承受來(lái)在底部、上部和側(cè)面的壓力。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算，設(shè)計(jì)出箱體的壁厚和所配鋼筋的型號(hào)和比例，能夠滿足要求。同時(shí)墻體圓弧形設(shè)計(jì)保證箱體能夠不變形。

4.4.2 地埋式預(yù)裝式變電站的防水問(wèn)題是核心問(wèn)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(jìn)入變電站的檢修口和變電站的通風(fēng)口的防水。

地下箱體自身采用自防水結(jié)構(gòu)，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(jìn)行密封。埋入地下時(shí)整個(gè)地下箱體和箱體頂蓋均采用SB卷材進(jìn)行密封。地下箱體上的電纜孔采用防水套管進(jìn)行密封。變電站的檢修口和通風(fēng)口合二為一的結(jié)構(gòu)，有效地防止流體的滲入。把檢修人員進(jìn)入變電站箱體的檢修口和通風(fēng)散熱的通風(fēng)口都集中設(shè)置在露出地面的通風(fēng)箱體上，減少凸出地面的實(shí)體結(jié)構(gòu)，減少箱蓋上面的開(kāi)孔，保證了整個(gè)箱體的嚴(yán)密性。同時(shí)如果遇到惡劣天氣，大量流體流入變電站內(nèi)，設(shè)置在變電站內(nèi)部的抽水泵便開(kāi)始工作。

4.5 智能化設(shè)計(jì)

我們?cè)诘芈袷筋A(yù)裝式變電站內(nèi)裝有綜合控制設(shè)備采集變電站內(nèi)電流、電壓、電能、主要設(shè)備的分合閘等信息并無(wú)線上傳給上位機(jī)或接受上位機(jī)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信。并且根據(jù)地下變電站應(yīng)用于地下的實(shí)際情況研制可視的功能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在地上就能夠看到地下設(shè)備情況的功能。即時(shí)地把變電站的運(yùn)行情況和相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嫔稀?/p>

5 應(yīng)用前景

地埋式預(yù)裝式變電站以其價(jià)格低廉、占地少、建設(shè)工期短、能深入負(fù)荷中心得到了廣泛的應(yīng)用。正因?yàn)槿绱耍S處可見(jiàn)的預(yù)裝式變電站反到成了一種視覺(jué)污染。而對(duì)一些寸土寸金地帶或旅游景點(diǎn)，找一塊地方建地上變電站也很困難。為此，我們開(kāi)發(fā)了埋入地下的預(yù)裝式變電站，來(lái)解決目前的問(wèn)題。地埋式預(yù)裝式變電站就是為了滿足上述領(lǐng)域的要求而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的全新的一種電力成套設(shè)備。地埋式預(yù)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(jià)值突出，有很好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

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