探析地埋式变压器在地下配电网设计中的应用
可靠、高效、安全、低耗的特点，其在地下配电网设计中的应用是城市电网建设的必然趋势，是缓解城市环境问题、地上配电设施密度过大问题的有效途径，它为有效解决中压电能传输、低压就近配送到用电负荷提供了一个全新的模式，在城市中心繁华地带、城市主干道、住宅小区、文物保护区、城市街道等场所中，地埋式变压器的应用优势都非常明显。
关键词：地埋式变压器；地下配电网；特点；10 kV
随着社会经济的发展和城市化进程的加快，人民生活水平不断提升，用电需求也不断增加，电网建设数量和规模都呈现着上升趋势，不管是在人口稠密、建筑密度大的商业、经济中心，还是在住宅小区、别墅群、城市街道等场所，都需要建设相应的配电设施满足人们需求，而随着城市电网负荷的不断增长，特别是在城市中心地区，用电负荷高度集中，低压配电网供电半径逐渐缩小，这就需要更多的供配电设施来提高供电能力，但对于很多区域来说，城市规划部门对市容和整体环境有着特殊要求，加上成本费用、场地、拆迁、施工等方面的问题，在地上建设相应供配电设施难度非常大。为此，我们需要充分利用地下空间，使配电设施入地，从而有效解决供配电设施与周围环境不协调的问题，而地埋式变压器的出现就为解决上述问题提供了全新的方法和模式。
1 地埋式变压器的特点和使用条件
1.1 地埋式变压器的特点
以S11-M.RD型地埋式变压器为例，该设备是上海瑞奇公司在吸收了法国先进配电技术的基础上，按照我国电网的实际情况研制出来的完全符合国际标准的新型产品。S11-M.RD型地埋式变压器特点主要包括以下几方面：变压器额定电压为10 kV，额定容量为10-630 kVA，变压器是卷铁芯变压器，几个接线组都可应用于中性点不同的接地系统，通过合理的地下配电网工程设计，变压器的容量配置能获得灵活经济的效果，空载以及短路损耗会降低约30%～40%；变压器箱体外壳采用的是不锈钢结构，全密封，具有防水、防爆、防腐的作用，整体防护等级达到IP68，可在水中运行，且运行时间高至四个月，能够有效抵御洪涝灾害，使用寿命长达20 a，还具有免维修性；灯箱体内设置的有报警器，灯箱侧翼关闭后，若受到外界撞击或破坏，能够自动发出报警信号；变压器高压侧装设的有熔断器，以此作为变压器的短路保护，可防止出现短路故障影响配电网的正常运行；若露天设置，该设备能够承受风吹日晒，若地下设置则能够承受腐蚀和侵泡，环境适应性非常强，在恶劣的环境条件下仍能正常运行；与其他相同容量的变压器相比，地埋式变压器具有体积小的特征，施工方便，即使地段狭窄，也能够对其进行完好布置；高压采用的是一进一出三相插拔式高压电缆连接器，低压则采用的是单相插拔式低压电缆连接器，能够满足单环网配电。
1.2 使用条件
由于S11-M.RD型地埋式变压器的额定电压为10 kV，所以其适用于10 kV地下配电网，可广泛应用于住宅小区、公园广场、商业中心区、城市广场、城市街道等区域。另外，S11-M.RD型地埋式变压器在环境温度、温差、海拔、风速、湿度、地面情况等方面有一定要求，环境温度一般以-40～45 ℃为宜，最大温差不应大于25 ℃，海拔不高于2.5 km，风速小于34 m/s，日平均湿度≤95%，月平均湿度≤90%，地面坡度最好不大于3？觷，应保证安装环境没有爆炸、污染等危险和剧烈的震动现象。
2 地埋式变压器在地下配电网设计中的应用
2.1 10 kV地下配电网设计
10 kV配电网主要由开关柜、分路器、电缆、地埋式变压器以及其他配套元件构成。组成配电网的每条10 kV电缆的最大输送容量为2 000 kVA，将输送距离控制在18 m左右，保证整条线路的保护方式符合有关标准规定，如果配电网的开关柜采用的是熔断器，那么所配备熔丝的负荷电流应小于线路最大负荷电流的1.575倍；埋设变压器时，根据变压器的实际尺寸大小确定地坑大小，通常地坑盖板要高于地面10 cm，在条件允许情况下，最好根据现场平均海拔高度合理设置变压器高度，从而避免地埋式变压器长期处于潮湿环境中或浸泡在水中；采用一进一出的方式设计，将地埋式变压器串联在10 kV配电网线路上，如果电力用户采用的地埋式变压器的容量大于100 kVA且连接方式是一进方式时，当其与10 kV线路串接时，需要加设一台一进二出的分路器；地埋式的低压出线采用低压电缆一路送出，对于容量在10 kVA以下的可采用插拔式埋地；低压配电箱使用的是通用产品，一般设置在地上，制造商可根据实际需求进行低压配电箱的设置，需要注意的是，不管采用的是哪种低压配电箱，其最大载流量必须与地埋式变压器的低压输出电流相匹配。
2.2 实例分析
以某园区地下配电网设计为例，由中心园区110 kV变电站10 kV母线引两路电缆至该园区10 kV开闭站，该开闭站为单母线分段接线，有14条10 kV出线，采用地埋式变压器，由于变压器容量较小，为了充分利用电缆容量，采用10 kV出线并连接两条10 kV电缆出线的设计方案，两条10 kV电缆出线分别串接地埋式变压器3台，为了便于设备检修人员检修工作的顺利开展，在变压器顶盖上装设了高压熔丝和调压装置。地埋式变压器的设置位置在园区绿地下，地坑的设计采用的是地埋式地坑与低压电缆井室相结合的方式；使用两种变压器，其在满载状态下的损耗为315 kVA和400 kVA，空载状态下的损耗为580 W和650 W，负载损耗为2 920 W和3 440 W，根据变压器的在不同情况下的损耗设计地坑尺寸；通风散热方式以自然通风为主，主要是利用地上低压电缆分支箱的底座百叶实现的，由于在该工程中采用了315 kVA和400 kVA两种变压器，容量较大，所以负载损耗也相应增大，对通风散热提出了更高要求，所以在实际工程中适当加大了地坑面积；供电方式为放射状，在地坑底部采用水平复合式和垂直复合式环形接地网，以此作为地埋式变压器的保护接地方式，工作接地则接于地坑外的5 m处。通过上述方案，有效解决了该园区供配电设施与环境相矛盾的问题，
同时也保证了供电可靠性，提高了供电质量。
3 结 语
总之，相较于常规配电装置比如地上箱式变电站，地埋式变压器在地下配电网设计中的应用解决了供配电设施与其周围环境相互矛盾的问题，对于美化环境、降低线损、提高供电可靠性和线路运行的经济性具有重要作用，是一种非常理想的供电模式。当然，在地下配电网中设计应用地埋式变压器的实践中，我们认识到，作为一种新产品、新技术，地埋式变压器的应用过程也并非是完美的，仍然有许多地方需要改进，这就需要我们不断总结经验，不断探索地埋式变压器最为适用的范围、容量、位置、安装技术等，以使其高防护性、免维护性、安全可靠性、强适用性的特征充分发挥出来，确保供电质量。
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