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摘　要　本文首先闡述了北京城市環(huán)境建設(shè)等項(xiàng)目背景情況，然后介紹了路燈在運(yùn)傳統(tǒng)箱變的特點(diǎn)和不足。引出地埋式箱變作為一種新型的路燈配電設(shè)施所具備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明了項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程和關(guān)鍵問(wèn)題的解決辦法，通過(guò)與傳統(tǒng)箱變?nèi)娴谋容^，最終確定地埋式箱變?cè)诔鞘刑囟▍^(qū)域具有較為廣泛的推廣前景和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞　地埋式箱變 項(xiàng)目實(shí)施 經(jīng)濟(jì)效益 應(yīng)用前景2008年北京奧運(yùn)會(huì)日益臨近，這對(duì)北京的城市形象提出了越來(lái)越高的要求。近年來(lái)，北京的城市建設(shè)歷經(jīng)舊城拆遷、道路拓寬、建筑物立面翻新和城網(wǎng)改造后，又實(shí)施了城市綠地、架空入地等供電和亮化工程，而如今正在步入旨在改善街景市貌、迎接08奧運(yùn)和建設(shè)和諧、宜居、首善之區(qū)的城市“美容”階段。城市環(huán)境的改善和美化，已經(jīng)成為當(dāng)前北京城市建設(shè)的重中之重。雖然陸續(xù)推出的步行商業(yè)街、休閑中心和精品區(qū)塊，無(wú)論是綠化還是夜景可以說(shuō)已接近國(guó)際水準(zhǔn)，但包括路燈傳統(tǒng)箱式變電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳統(tǒng)箱變）在內(nèi)的道路照明設(shè)施普遍存在影響城市環(huán)境美觀的問(wèn)題，一直以來(lái)并沒(méi)有得到有效解決。而路燈所處位置的特殊性決定了其供電設(shè)施的位置，因此即使王府井大街、西單商業(yè)區(qū)、住宅小區(qū)等這些車(chē)輛人流密集的地方，我們都不難發(fā)現(xiàn)一座座傳統(tǒng)的路燈箱變。它們的存在不僅擠占鬧市黃金地面，還與周邊景致錯(cuò)落無(wú)序，有煞風(fēng)景，正因如此，很多司空見(jiàn)慣的傳統(tǒng)箱變?cè)诔鞘忻阑笠呀?jīng)顯得極不協(xié)調(diào)。1、目前路燈傳統(tǒng)箱變的運(yùn)行情況截止到2007年6月底為止所轄傳統(tǒng)箱變600余臺(tái)，而且隨著城市建設(shè)的發(fā)展以及燈盞數(shù)的增多，其數(shù)量也在不斷增加。從近年來(lái)的使用情況來(lái)看，不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)箱變具有便于維護(hù)檢修、可靠性高、比較穩(wěn)定、負(fù)荷調(diào)整易操作、密封性較強(qiáng)、運(yùn)行安全性較高以及運(yùn)行環(huán)境較好等特點(diǎn)。但是，隨著奧運(yùn)會(huì)對(duì)城市環(huán)境和形象的要求越來(lái)越高，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的路燈傳統(tǒng)箱變?cè)诓糠值貐^(qū)運(yùn)行過(guò)程中暴露出來(lái)的問(wèn)題也日益明顯：占地空間較大,擠占繁華地區(qū)的狹窄空間；設(shè)備在地面以上容易遭偷盜破壞；易成為小廣告載體，成為影響城市環(huán)境的視覺(jué)“污染源”。因此，在城市部分地區(qū)，傳統(tǒng)箱變已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和城市環(huán)境建設(shè)需求，這迫切需要一種新型的路燈配電設(shè)備。2、地埋式箱變?cè)圏c(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施2.1前期調(diào)研為了迎接2008年北京奧運(yùn)會(huì)的召開(kāi)，提高路燈設(shè)施在城市環(huán)境中的美觀程度，有效解決傳統(tǒng)箱變?cè)诓糠值貐^(qū)運(yùn)行過(guò)程中所暴露出的突出問(wèn)題，在制定的2007年路燈工程改造計(jì)劃中，提出了部分地區(qū)采用地埋式箱變替代傳統(tǒng)箱變的思路。在完成前期的調(diào)研工作之后，我們掌握了以下幾個(gè)方面的情況：2.1.1地埋式變壓器的基本情況地埋式箱變是由地埋式變壓器、預(yù)制地坑和低壓配電柜三部分共同組成，一般在工廠(chǎng)內(nèi)預(yù)先裝配完成的配電成套設(shè)備，電氣性能與箱式變電站相當(dāng)。地埋式箱變的結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖1、2。2.1.2地埋式箱變的特點(diǎn)地埋式箱變的一種最佳實(shí)施方式是廣告燈箱與百頁(yè)式通風(fēng)機(jī)構(gòu)連為一體，廣告燈箱中設(shè)置廣告圖畫(huà)，使每一個(gè)地埋式箱變尤如一臺(tái)大型的等離子電視機(jī)，從而構(gòu)成一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)，起到裝飾城市、美化環(huán)境的效果。而地埋式箱變產(chǎn)品主體安裝在地下室或地坑內(nèi)，因此具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：安裝后變壓器不占用地表面積；廣告燈箱式配電柜提升視覺(jué)效果；在一定程度上可避免遭受外界破壞或盜竊；設(shè)備免維護(hù)周期較長(zhǎng)，供電的可靠性較高。2.1.3地埋式變壓器在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況中國(guó)人多地少，平均占地7.21㎡的箱式變電站對(duì)已經(jīng)擁擠不堪的中國(guó)鬧市來(lái)說(shuō)難以承擔(dān)，歐美國(guó)家發(fā)明的箱式變電站在發(fā)達(dá)國(guó)家的都市美化進(jìn)程中也同樣扮演與環(huán)境不協(xié)調(diào)的角色，只不過(guò)相對(duì)土地資源豐富，城市規(guī)劃水準(zhǔn)較高，其影響并那么凸顯罷了。有鑒于此，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早在20年前，已按照城市生態(tài)設(shè)計(jì)理念，逐步將變壓器埋入地下安裝，并在近20年的運(yùn)行使用過(guò)程中，不斷完善和擴(kuò)充，形成了現(xiàn)今的比較成熟的工藝和先進(jìn)產(chǎn)品。我國(guó)部分城市近年來(lái)在城市照明供電中，已經(jīng)陸續(xù)將地埋式箱變做了試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，取得的效果比較明顯。2.2項(xiàng)目實(shí)施方案在充分了解了地埋式箱變的基本情況、特點(diǎn)及其實(shí)際使用情況之后，經(jīng)過(guò)多次研究商討，我們決定在道路照明工程中選用3臺(tái)地埋式箱變作為此項(xiàng)目的試點(diǎn)。2.2.1基本方案鼓樓西大街、國(guó)家大劇院、西單北大街等對(duì)環(huán)境要求比較高的地區(qū)和道路是優(yōu)先考慮改造的，我們針對(duì)北京的城市特點(diǎn)和路燈供電的實(shí)際需求，采用了地埋式組合變壓器，低壓計(jì)量的方案：所選擇變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容量為250kVA，其高壓設(shè)備與變壓器共密封在油箱內(nèi)，安裝在地下。燈箱式配電柜形狀我們選擇的是寬長(zhǎng)型，外層是廣告燈箱結(jié)構(gòu)。內(nèi)層為低壓配電柜，內(nèi)部裝配低壓計(jì)量、路燈監(jiān)控終端和多路支路出線(xiàn)。這種方案非常適用于城市街道和路燈照明供電，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是把高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和變壓器埋藏在地下，使10kV高壓設(shè)備免受誤入接觸，更有利于公眾和道路交通的安全。該方案的系統(tǒng)圖見(jiàn)圖3，外形和基礎(chǔ)布置圖見(jiàn)圖1、圖2。圖1地埋箱變正示圖圖2地埋式箱變側(cè)示圖說(shuō)明：在基礎(chǔ)安裝前，先按圖預(yù)挖土，并且底部夯實(shí)，具體見(jiàn)地基夯實(shí)圖。建議根據(jù)地坑基礎(chǔ)的安裝尺寸預(yù)埋鋼板或螺栓，待地坑就位后與安裝腳焊接或螺母固定。安裝完畢后，按地平線(xiàn)回填土，然后種植草皮。圖3地埋式變壓器系統(tǒng)圖2.2.2關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決方案地埋式變壓器安裝在相對(duì)密閉、潮濕、通風(fēng)散熱條件較差的“地下室”里，運(yùn)行條件較為惡劣，因此為了避免設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)狀況不佳或故障，我們針對(duì)地埋式箱變的自身特點(diǎn)，在投運(yùn)之前就通過(guò)反復(fù)討論確定出影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)其逐一進(jìn)行解決：2.2.2.1地埋式變壓器的通風(fēng)散熱問(wèn)題① 地埋式變壓器主體的溫升控制：選用的地埋式變壓器為11系列低損耗產(chǎn)品，確保變壓器主體溫升比國(guó)標(biāo)至少低10K。② 地埋式變壓器主體線(xiàn)圈絕緣材料的選擇：選用的線(xiàn)圈絕緣材料耐熱等級(jí)均由A級(jí)（耐溫105℃）提高到B級(jí)（耐溫130℃）或以上材料，線(xiàn)圈絕緣溫升裕度比普通油浸式變壓器提高了25K，從而提高變壓器的過(guò)負(fù)荷能力。③ 地埋式變壓器主體散熱方式：油箱散熱片采用平板式設(shè)計(jì)，有效增強(qiáng)輻射散熱能力；此外，我們還采用進(jìn)口環(huán)烷基變壓器油的地埋式變壓器產(chǎn)品，這是因?yàn)榄h(huán)烷變壓器基油毋須加入添加劑就能在極低溫度下連續(xù)流動(dòng)，而其良好的粘度——時(shí)間特性使得在溫度升高時(shí)油的流動(dòng)速度加快，確保產(chǎn)品具有良好的散熱能力。圖4地坑基礎(chǔ)通風(fēng)設(shè)計(jì)圖④ 地坑基礎(chǔ)的通風(fēng)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖4）：為了使地坑內(nèi)部具有良好的通風(fēng)性，決定采用擴(kuò)展式地坑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。由于路燈地埋式箱變需要整體配套安裝，因此土建只需要按圖紙要求挖坑，并制作混凝土安裝平面。設(shè)計(jì)配套了地表以上的廣告燈箱裝飾的戶(hù)外式高/低壓配電柜在配電柜與基礎(chǔ)地坑之間、廣告燈箱內(nèi)，設(shè)置了通風(fēng)散熱口，實(shí)現(xiàn)變壓器的自然通風(fēng)散熱。同時(shí)增加進(jìn)風(fēng)及出風(fēng)風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)叵率阶儔浩饕蜷L(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行致使溫升達(dá)到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行強(qiáng)送／排風(fēng)降溫，確保地埋式變壓器的正常運(yùn)行。2.2.2.2地坑基礎(chǔ)的防水、排水和地埋式變壓器的防浸水問(wèn)題① 改善地埋式變壓器本體的設(shè)計(jì)和安裝工藝：高壓電纜終端頭采用進(jìn)口全密封、全絕緣EDPM肘形電纜插頭或國(guó)產(chǎn)全密封、全絕緣LSR硅橡膠預(yù)制式電纜頭；低壓采用進(jìn)口防水密封膠包裹并外套進(jìn)口防水熱縮管。經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)的檢驗(yàn)，可滿(mǎn)足水下運(yùn)行90天的要求。② 做好地坑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)：地坑整體我們采用全鋼板及加強(qiáng)用槽鋼焊接結(jié)構(gòu)，整體熱鍍鋅并噴防腐面漆處理；基礎(chǔ)地坑頂部采用全密封的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)蓋板；蓋板與地坑基礎(chǔ)之間采用進(jìn)口橡膠密封條進(jìn)行防水處理，確保地表水、地下水及其它雜物不能進(jìn)入地坑內(nèi)。③ 做好自動(dòng)排水設(shè)計(jì)：地坑內(nèi)設(shè)置進(jìn)口潛水泵、安裝自動(dòng)排水系統(tǒng)。當(dāng)因暴雨、洪澇等意外情況而引起地坑內(nèi)部進(jìn)水，自動(dòng)啟動(dòng)排水系統(tǒng)進(jìn)行排水。2.2.2.3地埋式變壓器外殼的防腐問(wèn)題外殼是由低合金結(jié)構(gòu)鋼制造，本體防腐能力較普通碳素結(jié)構(gòu)鋼好；處理工藝規(guī)范經(jīng)驗(yàn)證符合埋在浸濕土壤下的鋼材、鋼管等地下涵洞的處理要求。2.2.2.4戶(hù)外燈箱式配電柜的防護(hù)配電柜采用雙層門(mén)結(jié)構(gòu)，確保燈箱外殼被破壞后，低壓柜仍然達(dá)到一個(gè)完整獨(dú)立的戶(hù)外低壓產(chǎn)品的保護(hù)水平，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP34。第一層門(mén)為防護(hù)門(mén)，以保證未經(jīng)授權(quán)的人不能操作配電設(shè)備；第二層門(mén)為儀表門(mén)，以保證配電設(shè)備操作時(shí)的安全。3、地埋式箱變與傳統(tǒng)箱變的比較第一臺(tái)試點(diǎn)地埋式箱變安裝在鼓樓西大街，通過(guò)對(duì)其運(yùn)行情況的跟蹤，在城市特定區(qū)域內(nèi)，我們發(fā)現(xiàn)地埋式箱變較傳統(tǒng)箱變相比有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：3.1環(huán)境美觀方面傳統(tǒng)箱變?cè)诔鞘协h(huán)境中扮演著“煞風(fēng)景”的角色，有的甚至嚴(yán)重影響到周邊環(huán)境的整體協(xié)調(diào)，進(jìn)而對(duì)提升城市形象起到“拖后腿”的作用。地埋式箱變有效地解決了路燈供電設(shè)施與環(huán)境協(xié)調(diào)之間的矛盾，能夠與周邊環(huán)境交相輝映，特別是在夜間能夠發(fā)出柔和的LED白光，與城市夜景能夠融為一體，形成一道城市亮麗的風(fēng)景。3.2占地和安裝施工方面傳統(tǒng)箱變的體積和重量較大，需要在安裝現(xiàn)場(chǎng)制作安裝基礎(chǔ)，且基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)還需考慮通風(fēng)和排水等措施，因此，其土建施工周期長(zhǎng)，造價(jià)較高，而且地下基礎(chǔ)部分占地約5米×2.5米×2米，地上部分為2.5米×1.7米×1.6米，占地面積非常大，施工較繁復(fù)。地埋式箱變已包含工廠(chǎng)預(yù)制地坑基礎(chǔ)，安裝現(xiàn)場(chǎng)只需進(jìn)行挖坑和作地基處理。而且，地埋式箱變地下基礎(chǔ)部分占地約3.3米×1.75米×2.6米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)箱變，而地上部分則是造型美觀的廣告燈箱形式，且占地面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)箱變。因此，其土建成本和占地費(fèi)用都大為減少。并且，安裝在地表以上進(jìn)行，施工較簡(jiǎn)單快捷。3.3維護(hù)方面3.3.1安裝位置的維護(hù)要求對(duì)比傳統(tǒng)箱變安裝在地表以上，其內(nèi)部包含10kV高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器和低壓配電柜，盡管它有外殼保護(hù)，但是對(duì)人為的惡意破壞、偷盜或汽車(chē)撞擊等事件卻無(wú)能為力，因此，需要定期的巡查和監(jiān)視，有些地區(qū)還需增加護(hù)欄。地埋式箱變把10kV的變壓器和開(kāi)關(guān)設(shè)備安裝在地表以下，僅把低壓配電柜安裝在地表以上，從而把地表以上設(shè)備的安全危害性大為降低。而且，燈箱式低壓配電柜采用雙層門(mén)結(jié)構(gòu)，即使燈箱遭受破壞，也不會(huì)對(duì)其內(nèi)面板上的儀表和開(kāi)關(guān)操作造成影響。3.3.2對(duì)10kV連接電纜的維護(hù)對(duì)比傳統(tǒng)箱變的10kV連接電纜連接后，帶電的金屬部分裸露在空氣中（除采用進(jìn)口SF6開(kāi)關(guān)柜外），對(duì)電纜終端頭的防塵和防潮的要求較高，需要定期維護(hù)。地埋式箱變的10kV連接電纜采用全密封、全絕緣的電纜插頭進(jìn)行連接，當(dāng)一次性安裝完畢后，不需再進(jìn)行維護(hù)。3.3.3對(duì)變壓器的運(yùn)行維護(hù)對(duì)比傳統(tǒng)箱變通常使用油浸式變壓器或干式變壓器，對(duì)變壓器需要定期除塵清潔（尤其是干式變壓器）； 變壓器的通風(fēng)散熱風(fēng)機(jī)也需定期維護(hù)，維護(hù)時(shí)需要停電處理。地埋式箱變采用全密封、全絕緣、低溫升的地下式油浸變壓器，變壓器雖然安裝在地表以下，但在自然通風(fēng)散熱、防水、耐浸泡等方面均有可靠的保障，無(wú)需作定期維護(hù)。強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)方面，通風(fēng)散熱風(fēng)機(jī)（僅作后備用途）安裝在地表以上，與變壓器室分離裝，不需停電維護(hù)。3.3.4對(duì)10kV開(kāi)關(guān)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)對(duì)比傳統(tǒng)箱變采用的10kV開(kāi)關(guān)設(shè)備通常采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)和負(fù)荷開(kāi)關(guān)－熔斷器組合電器，種類(lèi)較多，通常對(duì)開(kāi)關(guān)的電氣和機(jī)械操作、五防聯(lián)鎖等都要有定期的維護(hù)要求。地埋式箱變的10kV開(kāi)關(guān)設(shè)備可分為與變壓器組合在一起的開(kāi)關(guān)設(shè)備和地表上安裝的開(kāi)關(guān)設(shè)備兩種。前者與變壓器一樣在正常使用狀態(tài)下可免維護(hù)，后者則和箱式變電站的10kV開(kāi)關(guān)設(shè)備維護(hù)要求相當(dāng)。3.3.5對(duì)低壓配電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)對(duì)比地埋式箱變與箱式變電站使用的低壓配電設(shè)備基本一致，其維護(hù)的要求也沒(méi)有本質(zhì)差別。4、效益分析及推廣應(yīng)用前景4.1經(jīng)濟(jì)效益傳統(tǒng)箱變與試點(diǎn)所采用的地埋式箱變?cè)诮?jīng)濟(jì)運(yùn)行上有三大優(yōu)勢(shì)：首先，采用低溫升低損耗的地下式變壓器，空載損耗、負(fù)載損耗等指標(biāo)大大優(yōu)于傳統(tǒng)箱變所普遍采用的S9系列變壓器，并相當(dāng)于或優(yōu)于S11系列變壓器，節(jié)約能源，其對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：表1 地下式變壓器與S9、S11系列變壓器數(shù)據(jù)對(duì)比表額定容量kVA空載損耗，W負(fù)載損耗，W地下變壓器S9S11地下變S9S11309114010060080060050119190130870125087063140220150104015001040801682501801250180012501002032902001500215015001252383402401800255018001602803902702200310022002003364703402600360026002503925704003050410030503154696804803650490036504005608105704300600043005006729706805100715051006308401150810620085006200其次，地埋式箱變不占用地表的面積，安裝的限制較少，故可以安裝在靠近負(fù)荷中心的位置，從而有效的縮短了低壓供電半徑，不僅節(jié)約了大量的電纜投資成本，還使線(xiàn)損大大減少；地下式變壓器免維護(hù)周期長(zhǎng)，直接節(jié)省維護(hù)成本。4.2社會(huì)效益及應(yīng)用前景國(guó)家大劇院、西單北大街2臺(tái)試點(diǎn)地埋式箱變相繼安裝投運(yùn)后，通過(guò)一段時(shí)間的觀察對(duì)比和分析，可以看出路燈地埋式箱變有效地解決了路燈供電設(shè)施與環(huán)境美觀之間的矛盾，能夠與周邊景觀交相輝映；另外，廣告式燈箱可以放置帶有公益性質(zhì)的宣傳口號(hào)或宣傳畫(huà)，為社會(huì)公益事業(yè)的普及推波助瀾；同時(shí)還能夠充分體現(xiàn)出電力設(shè)施“人文奧運(yùn)”、“科技奧運(yùn)”的新特點(diǎn)。因此我們認(rèn)為，在城市特定的環(huán)境中，例如城市商業(yè)區(qū)、繁華區(qū)和住宅小區(qū)等土地資源緊張或?qū)Νh(huán)境要求較高的道路和地區(qū)，可以選擇地埋式箱變替代傳統(tǒng)箱變。這樣既符合城市生態(tài)設(shè)計(jì)理念，美化環(huán)境，同時(shí)占地面積小，更好地改善城市環(huán)境，提升城市整體形象，為迎接2008年奧運(yùn)會(huì)的召開(kāi)和建設(shè)和諧的首善之區(qū)、宜居城市做出貢獻(xiàn)。