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，本文对地埋式预装式变电站的结构特点，电气选型及自然通风、温升仿真、防水抗压、智能化等问题进行了阐述。
关键词：变电站；自然通风；温升仿真；智能化
1 市场需要
随着我国经济持续而快速的发展，我国城市越来越大，人口越来越多。大家的环境保护意识逐渐加强，几乎所有的城市都在规划，要把城市建成为绿色城市、花园式城市、生态环保城市，有的还提出更高要求，要建成为智能化城市。因此，导致城市建筑用地愈来愈紧张，城市地皮价格愈来愈贵，在一些繁华的商业区，几乎到了“寸土寸金”的地步，只好向空中发展。于是城市建筑物楼层愈来愈高，城市立体桥、主题广场、主题公园及花园住宅小区越来越多。同时向地下发展，于是地下商城越来越多，地下铁路越修越长。显而易见，城市用电负荷愈来愈大、愈来愈集中，其要求愈来愈特殊。那么地下箱变成为必然。
2 结构特点
2.1 总体设计：变电站外壳采用混凝土浇筑外壳。高低压侧分别在变电站的一侧，面对面摆放，与变压器侧一起形成品字型的布置结构。
2.2 主要元器件安装在地下箱体内，埋入地下，不占用地表空间。
2.3 露在地表的通风箱体可以根据环境改变色彩，也可以将表面印刷成公益广告、交通指南、道路信息等内容，具有极佳的视觉效果。
3.电气部分
3.1 高压部分
采用XGN38（safe）开关（共箱式小型化SF6开关），一般采用三间隔（CCF）并有一个予留间隔；在XGN38（safe）开关中我们安装电动操作机构和自动化单元。
3.2 低压部分
低压侧可选用封闭母线系统，利用壁挂方式实现小型化，开关可选塑壳开关，无功补偿部分可选用复合开关，实现电容投切无涌流。所有开关都实现电动操作。电气设备均采用防护等级较高的电气设备，保证电气设备在恶劣环境下安全可靠运行。
3.3 变压器部分
变压器部分：选用节能型非晶合金变压器。采用全封闭连接线，可以在变压器高压端子实现电缆肘形接头连接走线，低压端子加护套，使之全绝缘。
3.4 智能化
智能化：采用先进的设备，实现遥测、遥信、遥控、遥视。
4 主要特点
4.1 合理的高度
地埋式预装式变电站主要有两部分组成。一部分是埋入地下的箱体部分，另一部分是露出地面的通风箱体部分。那么通风箱体的形状和颜色要尽量与外界环境相协调。通风箱体的存在不应破坏景色，而应成为景色的点缀。为了不影响视线，地埋式预装式变电站高出地面的高度控制在1m以内。
4.2 自然通风的设计
地埋式预装式变电站的通风问题是电器设备安全运行的必要保障。我们拟用仿真软件对变电站通风结构进行设计。借助箱体外的风力形成的风压和室内外温差形成的热压作为动力进行自然通风。气流从通风窗的一侧进入箱体后在重力的作用下向下移动，经挡风隔板下方移动至变压器底部，变压器附近的空气经加热温度升高后向上流动经通风窗的另一侧流出，形成空气的自然循环。为了使箱体内的气体充分交换，防止风直接通过两侧的通风窗形成对流，在通风箱体内安装挡风隔板，迫使风在通风箱体内流动，这样就形成了自然通风循环。
4.3 温升仿真与计算机模拟设计
采用计算机模拟设计对预装式变电站的结构特别是通风散热结构进行模拟、设计。依据仿真计算结果设计的箱变可以保证它的通风效果，进而保证它的通风散热的试验结构，这样可以减少设计成本和试验成本，提高设计方案的成功率。
依据变电站的初步设计方案建立仿真需要的三维立体模型，设定箱体及内部隔板热物性参数进行收敛计算。改变变压器、高低压柜的摆放位置、相对高度。改变挡风隔板的位置、高度。改变通风结构，通风窗的位置、大小。反复计算变压器空间内温度，对不同通风结构下的温度云图和速度云图进行了比较分析，找出最佳的通风结构，为预装式变电站的设计提供有力的设计依据。
4.4 防水、抗压设计
4.4.1 箱体的抗压能力的设计。箱体埋入地下后，承受来在底部、上部和侧面的压力。经过严格的计算，设计出箱体的壁厚和所配钢筋的型号和比例，能够满足要求。同时墙体圆弧形设计保证箱体能够不变形。
4.4.2 地埋式预装式变电站的防水问题是核心问题。主要包括地下箱体自身的防水，地下箱体和箱盖接口处的防水，地下箱体上电缆孔的防水，箱体顶盖上检修人员进入变电站的检修口和变电站的通风口的防水。
地下箱体自身采用自防水结构，有效地防止地下水的渗入。地下箱体和箱体顶盖的接口处采用沥青麻丝等防水材料进行密封。埋入地下时整个地下箱体和箱体顶盖均采用SB卷材进行密封。地下箱体上的电缆孔采用防水套管进行密封。变电站的检修口和通风口合二为一的结构，有效地防止流体的渗入。把检修人员进入变电站箱体的检修口和通风散热的通风口都集中设置在露出地面的通风箱体上，减少凸出地面的实体结构，减少箱盖上面的开孔，保证了整个箱体的严密性。同时如果遇到恶劣天气，大量流体流入变电站内，设置在变电站内部的抽水泵便开始工作。
4.5 智能化设计
我们在地埋式预装式变电站内装有综合控制设备采集变电站内电流、电压、电能、主要设备的分合闸等信息并无线上传给上位机或接受上位机的信号，实现遥控、遥测、遥信。并且根据地下变电站应用于地下的实际情况研制可视的功能设备，实现在地上就能够看到地下设备情况的功能。即时地把变电站的运行情况和相关数据传输到地面上。
5 应用前景
地埋式预装式变电站以其价格低廉、占地少、建设工期短、能深入负荷中心得到了广泛的应用。正因为如此，随处可见的预装式变电站反到成了一种视觉污染。而对一些寸土寸金地带或旅游景点，找一块地方建地上变电站也很困难。为此，我们开发了埋入地下的预装式变电站，来解决目前的问题。地埋式预装式变电站就是为了满足上述领域的要求而设计开发的全新的一种电力成套设备。地埋式预装式变电站的使用可布置在人行步道上，充分利用地下空间，适用价值突出，有很好的市场前景。
参考文献
[1]GB/T 17467-1998 高压/低压预装式变电站.
[2]DL/T 537-2002 高压/低压预装式箱式变电站选用导则.
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[5]李建基，新型中压开关设备选型手册，中国水力电力出版社.
[6]章熙民，传热学，中国建筑工业出版社，1997年4月.
[7]王汉清，通风工程，机械工业出版社，2005年1月.
