地下變壓器

地下式變壓器一般安裝在地溝的檢修孔以及小型地坑中。 針對其特殊的運行環境，其密封防水、絕緣、 防腐防鏽及溫升控制問題是產品設計的關鍵部分。 設計產品的性能一般按國內配電變壓器的最先進水平要求， 設計成 S15 型非晶合金鐵心變壓器、S11 及 S13 型節能環保型變壓器。

在負荷變化大的場合，可將有載調容調壓變壓器用於地下，將更加節能。

基本介紹

• 中文名：地下變壓器
• 外文名：Underground transformer
• 變壓器：幾乎在所有的電子產品中都要用到
• 功能：電壓變換；阻抗變換

地下式變壓器的技術要求和參數

（1）地坑內的環境溫度。

最高環境溫度：+55℃；

最低環境溫度：-10℃；

最高月平均溫度：+45℃。

（2）安裝環境。

無爆炸性、腐蝕性氣體，安裝地點無劇烈震動衝擊，變壓器可在地坑或泥土中，油箱和裸露部分浸沒於水中能長期運行。

（3）性能參數。

產品技術指標：按國家節能產品指標為主。

電壓等級：高壓：6kV、10kV；

低壓：0.4kV；

額定頻率：50Hz；

額定容量：30kVA~1 600kVA。

（4）地下式變壓器除應符合GB1094.1~3、GB1094.5、GB/T6451和JB/T10217的規定外，還應滿足以下要求。

①密封性良好，以滿足產品運行的要求。需進行產品浸水試驗。水面高於產品最高點至少200mm，持續時間不少於24h，之後在水下進行絕緣電阻測量，外施耐壓和感應耐壓試驗，試驗要符合JB/T501的規定。

②地下式變壓器運行的環境溫度一般允許比正常環境溫度高10℃，所以地下式變壓器各部位的溫升限值一般要求比常規產品的相對應國標規定值低10K，即將油頂層溫升控制在50K，繞組溫升控制在55K。

③地下式變壓器油箱或箱體外部及所有裸露金屬零部件因長期處於惡劣環境，故這些部件外部應塗以防腐材料或由防腐材料製成，表面應平整光滑。

④對地下式變壓器油箱應有機械強度的要求，在50kPa正壓力下應無損傷及不得出現不允許的永久變形；在100kPa正壓力下不得出現開裂現象。

⑤安裝地下式變壓器的地坑可根據額定容量的大小，其四周留有適當空間，設定排水設施，坑蓋設定通風及人孔，以便於散熱和觀察運行情況。

地下式變壓器的設計

地下式變壓器器身採用專門配套的低損耗、高效率的S11、S13和S15型變壓器。

1、鐵心

為適應國家節能減排的需要，降低變壓器的空載損耗，節省電能，鐵心均採用新材料和新工藝，如非晶合金鐵心（空載損耗較S11下降70%-80%，但價格較高，噪音稍大），及取向晶態冷軋矽鋼片（低損耗矽鋼片）的卷繞鐵心、疊鐵心結構，疊鐵心採用多級接縫結構。使鐵心體積減小，重量減輕，空載損耗降低，空載電流下降，噪音變低，繞組導線重量減少，變壓器體積減小，設計時，儘量降低變壓器的高度，相應減少地坑的容積。

2、繞組

容量小於315kVA時，高、低壓繞組採用銅線一體繞制的長圓形繞組；容量在315kVA~1600kVA之間時，採用低壓繞組為銅箔、高壓繞組為銅線一體繞制的長圓形及橢圓形繞組；絕緣耐熱等級為A級，設計時繞組均採用無氧銅材質，溫升應有較大的裕度，負載損耗儘量取低於下限值，所以發熱量低，過載能力強，滿足地下式變壓器國家標準和機械行業專業標準所規定的要求。

3、高壓側保護

由一次系統圖可看出，高壓側保護採用美式箱變的保護方式。在技術設計上，保護組件選用性能可靠、結構先進的油浸式負荷開關，串聯兩級熔斷器作為地下式變壓器高壓側保護，兩級熔斷器分別為插入式熔斷器和後備熔斷器，降低了運行成本及提高故障時的保護能力。插入式熔斷器為雙敏（溫度、電流）熔斷器，在變壓器低壓側發生短路故障、過負荷及油溫過高時熔斷。後備保護熔斷器用以斷開變壓器內部短路電流，主要是在高壓側繞組發生短路故障時保護變壓器。根據用戶需要，也可設計成沒有輔助保護設備的地下式變壓器，其結構簡單，價格低廉。

4、高、低壓出線

地下式變壓器高、低壓一般為電纜進出線，採用防水全密封、全絕緣及全螢幕蔽的接線方式，保證了整台變壓器無帶電部分裸露，實現零絕緣距離。高壓使用一體式套管座和插拔式電纜接頭進線，電纜接線與電纜用熱縮管進行全密封全絕緣連線緊密，不鬆脫。低壓出線端子使用低壓密封引線裝置。容量大於630kVA時，電纜用船用電纜密封件模組，全密封。以上裝置安裝方便，耐腐蝕，耐老化，免維護，設備在水中浸泡24h仍能正常供電，運行安全可靠。其他各電器元件在箱蓋安裝後，在箱蓋頂部加裝一個金屬密封箱，將它們封裝其中。

5、箱體

箱體防護等級一般按GB4208達到IP68要求，即產品安裝於地面以下，在浸沒水中一段時間正常運行。採用全密封油箱，箱沿與箱蓋間用耐油軟木橡膠排密封或焊死結構。由於地下式變壓器的所有操作均在頂部進行，所以操作面板置於油箱的頂部。油箱採用較高機械強度的鋼板焊接，組焊完成後，進行噴丸處理，按產品標準進行油箱的整體密封試驗，散熱器採用厚鋼板組焊結構，大大提高箱體的防滲漏能力，最後進行噴漆、噴塑等防腐處理，防腐、防水和防潮性能好。

6、溫升與散熱

地下式變壓器深埋於地下或置於地坑中，在運行過程中，產生的損耗、熱量和散熱過程是不可避免的。採用平板油箱及平板散熱器，表面採用深色面漆，以增強輻射，這樣有利於熱油循環。通過變壓器上的測溫裝置和地坑中的熱電偶傳遞信號。在燈箱外殼中的風機，可以自動對地坑基礎內進行排風和送風來降低整個系統的溫度。使各部位的溫升限值比常規產品的相對應國標規定值低10K，可使其在使用壽命周期內無溫升故障。

7、LED顯示器及廣告燈箱式的戶外開關設備

LED顯示器及廣告式燈箱是適應我國多樣市場需要的一個創造性產品，不僅美化周圍環境，而且可以內置低壓配電櫃和小型化的高壓開關櫃，使配電解決方案靈活多樣化，地下式變壓器容量大型化。廣告式燈箱直接安裝在地下式變壓器上方，形成一體式的地下組合變壓器。結構特點如下。

（1）開關設備的保護外殼採用廣告燈箱式結構，燈箱外殼的兩門可全形度打開，且有彈簧支撐定位，便於開關設備的操作和維護。

（2）燈箱外殼的兩面為廣告板，採用體積小、光源均勻的LED發光元件，LED燈使廣告板與周圍環境和諧統一，增光添彩，減少了變壓器的噪音和電磁波的輻射，達到了節能環保的要求。實現經濟效益和社會效益雙豐收。

（3）廣告燈箱與開關設備的門鎖獨立設定，燈箱維護不影響開關設備運行。

（4）燈箱外殼設有聲光報警裝置，受到外界破壞，可發出報警信號。

（5）開關設備採用雙層門結構，防 護等級達到IP34，第二層為儀表門，確保燈箱式外殼被破壞以後，低壓櫃仍然達到一個完整獨立的戶外低壓產品的保護水平。

智慧型型地下式變壓器的組成及特點

該產品將內置或外置於變壓器本體的感測器和控制器及變壓器智慧型組件與現代移動通訊技術及計算機技術結合，形成了機電一體化的智慧型產品-智慧型型地下式組合變壓器。其工作原理如圖所示。

10kV配電變電站是電力網路的節點，它將電壓10kV變為0.4kV，匯集電流，分配電能。將現代電子技術融入其中，採用高精度的A/D採樣器件，高性能的32位或64位DSP處理器，系統具備以下功能。

（1）線上檢測功能。

地下組合式箱變內置GPRS通訊模組以及通訊接口RS232、RS485和USB接口，可對控制器遠程或就地設定參數和讀取數據，能夠接收主站下發的對時命令，具有遠程線上升級終端應用程式功能。採用無線網路技術的地下式變壓器綜合操控裝置，多功能電力儀表（NZ194E-9SY），向控制中心或設備管理人員實時報告地下式組合變壓器和低壓設備的運行狀況，如輸出電流、電壓、變壓器油頂層溫度、地坑溫度、用電量、負荷情況及坑內積水水位（地坑底部設定有集水池，並安裝有三位置液位控制儀，高位時報警，切斷負荷開關，使變壓器退出運行，中位聲光報警，低位時啟動潛水泵）等，還可以實現遙遠控制以及對高壓負荷開關實行電動操作，從而實現真正的“三遙”。

（2）故障控制。

主要對過負荷控制、斷電控制、缺相欠壓、過電壓和油頂層溫度控制等。

（3）防盜、防竊電功能。

當變壓器及母線被盜時發出信號遠程報警。計量裝置被竊電者打開時，發出報警信號。

（4）遠程抄表、付費率管理功能。

利用GSM移動通訊網路，用手機或計算機對遠方的電能表進行讀取數據，並能實現預付費和復費率管理。預付費管理可解決電費拖欠問題。復費率管理是通過後台計算機的一個指令實現的，它可同時改變所在運行表的時段及費率。該功能能使供電方與用戶互動，隨時查詢供電質量情況及電費餘額。

（5）後台監控管理功能。

有後台管理軟體（SCADA）實現。該系統監控軟體與智慧型型地下式組合變壓器配套可對其進行監控記錄及預付費和復費率用電管理。該軟體還具有用戶信息管理，變壓器運行維護檔案管理，工作情況記錄以及查詢、報警、遠程抄表等功能。供電部門利用網路能有效控制各智慧型配電變電站。

（6）對時功能。

就地可以通過人機界面選擇時間整定選單修改系統的時間，遠方通過通訊網路實現對時功能。