中國(guó)電建集團(tuán)海南電力設(shè)計(jì)研究院有限公司的研究人員卞在平、陳元琦等，在2019年第2期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，隨著城市電力負(fù)荷的快速增長(zhǎng)及供電范圍的不斷擴(kuò)大，為了滿足用電量逐年大幅增長(zhǎng)的要求，在現(xiàn)有配電電壓等級(jí)情況下，新增配電變壓器是解決電力供給側(cè)問(wèn)題的有效途徑。由于濱海城市商品街區(qū)位置受限及商戶協(xié)調(diào)困難等方面原因，給配電變壓器的新增布點(diǎn)帶來(lái)了巨大困難。

為此，本文提出在濱海城市因地制宜地采用單管式柱上變壓器，其最大的特點(diǎn)是變壓器和綜合配電箱安裝于同根鋼管上，極大地節(jié)省了城市占地面積，并通過(guò)與傳統(tǒng)臺(tái)架變壓器、箱式變壓器不同方面的對(duì)比及實(shí)例分析，證明該變壓器安裝形式在海南濱海城市的應(yīng)用是切實(shí)可行的。

隨著海南自由貿(mào)易區(qū)的穩(wěn)步推進(jìn)，三亞作為國(guó)際濱海旅游城市，其靈活可靠的終端配電建設(shè)顯得尤為重要。為了滿足日益旺盛的電力需求，解決不斷擴(kuò)大的供電范圍問(wèn)題，在現(xiàn)有配電電壓等級(jí)情況下，合理增加新變壓器是一種十分有效的途徑。

目前，三亞商品街土地資源緊缺且空間線路走廊狹窄，低壓變壓器的安裝形式分為臺(tái)架變壓器和箱式變壓器。其中，臺(tái)架變壓器采用雙水泥桿安裝形式，其配電箱和變壓器分上、下層安裝，其占地空間較大，需要對(duì)周?chē)G色植物進(jìn)行砍伐從而降低安全隱患，而箱式變壓器包括箱體和基礎(chǔ)兩大部分，整體占地面積較大，易造成鋪面視角不足的影響。在商鋪密集、線路走廊受限的街區(qū)，傳統(tǒng)的臺(tái)架變壓器和箱式變壓器的安裝形式顯然不符合美麗城市的要求。

為了兼顧居民用電需求和市容市貌，本文提出在濱海城市商品街區(qū)采用單管式柱上變壓器，對(duì)3種配變形式進(jìn)行對(duì)比，并以三亞某商品街區(qū)采用單管式柱上變壓器為例，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析，證明該配變形式在濱海城市應(yīng)用是切實(shí)可行的，為其在城市商品街區(qū)的推廣提供一定的參考價(jià)值。

1 變壓器形式

1）臺(tái)架變壓器

臺(tái)架變壓器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)架變）主要包括變壓器、綜合配電箱、臺(tái)架、雙水泥桿等材料。變壓器安裝在雙水泥桿中間，利用變壓器臺(tái)擔(dān)支撐，容量一般為50～500kVA。水泥桿的高度一般為12m或15m，變壓器臺(tái)架的綜合配電箱橫擔(dān)底部對(duì)地距離不應(yīng)小于1.9m，即對(duì)地凈空距離為1.9m。

2）箱式變壓器

箱式變壓器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)箱變）主要由變壓器、高低壓電壓控制設(shè)備及基礎(chǔ)構(gòu)成，其中變壓器集中在箱式殼體中，容量一般為315～800kVA，主要應(yīng)用于城市居民生活區(qū)地段，但現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)施工需要占用較大的施工場(chǎng)地，會(huì)給城市環(huán)境、居民生活、交通帶來(lái)一定的影響。

3）單管式柱上變壓器

單管式柱上變壓器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鋼管變）即將單根鋼管替換臺(tái)架變的雙水泥桿，變壓器和綜合配電箱安裝于同根臺(tái)擔(dān)，隔離開(kāi)關(guān)、避雷器或斷路器安裝于鋼管頂部，整體結(jié)構(gòu)緊湊，鋼管底部需基礎(chǔ)支撐，變壓器的容量一般為50～500kVA。

2 配變形式的對(duì)比分析

針對(duì)濱海城市商品街區(qū)商鋪樓房密集的特點(diǎn)，本文將通過(guò)占地空間、抗臺(tái)風(fēng)能力、材料、工期等4個(gè)方面，對(duì)臺(tái)架變、箱變、鋼管變這3種配變形式進(jìn)行對(duì)比。

2.1 占地空間

臺(tái)架變以雙水泥桿為主，其根開(kāi)（電桿根開(kāi)為在平面上桿與桿的中心間距）一般為2.85m，高度接近3層樓；美式箱變長(zhǎng)度可達(dá)到3m，不可避免地遮擋住部分鋪面，從而影響視覺(jué)。3種變壓器形式的占地空間如圖1至圖3所示。

圖1 臺(tái)架變占地空間

臺(tái)架變、箱變占地空間大，不利于在狹窄街道新增布點(diǎn)。鋼管變與臺(tái)架變最主要的區(qū)別在于變壓器和配電箱水平安裝于同根臺(tái)擔(dān)，極大節(jié)省了占地面積，且整體高度約為5.5m，明顯小于水泥桿，避免了街道邊綠色植物的砍伐，對(duì)美麗城市的綠化起到一定的作用。同時(shí)變壓器距離地面約為2.5m，從而降低對(duì)鋪面的視角影響，有利于解決城市商品街區(qū)配電變壓器的布點(diǎn)難問(wèn)題。

圖2 箱變占地空間

圖3 鋼管變占地空間

2.2 抗臺(tái)風(fēng)能力

海南省沿海地區(qū)為臺(tái)風(fēng)高發(fā)地區(qū)，而臺(tái)風(fēng)經(jīng)常使得濱海城市飽受摧殘，尤其是中低壓配電網(wǎng)中的用電設(shè)備遭到嚴(yán)重破壞。利用普通水泥桿的臺(tái)架變，由于電桿及設(shè)備高度的增加，增大了風(fēng)壓面積和風(fēng)壓高度系數(shù)，對(duì)電桿強(qiáng)度提出更高的要求，臺(tái)架變采用高強(qiáng)度電桿造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)性較差，因此對(duì)臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)，老舊水泥桿容易受到強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的摧殘，造成水泥桿斷裂等嚴(yán)重災(zāi)害，如圖4所示。

圖4 受臺(tái)風(fēng)摧殘的水泥桿

鋼管桿高度及設(shè)備安裝高度較低，整體風(fēng)壓面積小，其底部通過(guò)地腳螺栓與基礎(chǔ)相連接，同時(shí)滿足強(qiáng)度和抗傾覆的要求，運(yùn)行安全可靠，抗風(fēng)能力較強(qiáng)。

變壓器與電感器設(shè)計(jì)手冊(cè) 第4版

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2.3 材料

針對(duì)電纜上下桿情況，臺(tái)架變需要開(kāi)列電纜保護(hù)套管，而鋼管變的高低壓電纜均可從鋼管內(nèi)部直接穿越接至變壓器和配電箱，分別如圖5和圖6所示。

圖5 電纜穿過(guò)保護(hù)管

圖6 電纜穿過(guò)鋼管桿

相同條件下，電纜上、下桿長(zhǎng)度取決于電桿高度。由于鋼管變只有單根鋼管，高度小于臺(tái)架水泥桿，且變壓器和綜合配電箱均安裝于同根臺(tái)擔(dān)，故臺(tái)架變的電桿、電纜、橫擔(dān)等材料的數(shù)量近似為鋼管變材料的兩倍。因此，安裝鋼管變可在一定程度上節(jié)省電纜及相關(guān)材料的用量。

2.4 工期

常見(jiàn)臺(tái)架變的單根水泥桿重量大于1t，箱變整體重量更是大于水泥桿，需要使用大型貨車(chē)及吊車(chē)對(duì)上述兩種變壓器形式進(jìn)行運(yùn)輸及安裝。鋼管桿重量約480kg，遠(yuǎn)小于水泥桿和箱變，在重量方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，能一定程度地減少人力物力的投入，也為設(shè)備的運(yùn)輸及安裝提供了極大便利。

一般來(lái)講，箱變的基礎(chǔ)應(yīng)比箱體外觀尺寸略大，即四周多出0.8～1m，而鋼管變的基礎(chǔ)一般為臺(tái)階基礎(chǔ)，整體尺寸較小。

綜上所述，鋼管變運(yùn)輸方便，安裝簡(jiǎn)便，相比于箱變基礎(chǔ)其施工難度和施工時(shí)間相應(yīng)減少，施工期間可在一定程度上降低對(duì)周?chē)用裆畹挠绊?，有利于縮短整個(gè)工程的工期。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)《20kV及以下配電網(wǎng)工程定額和費(fèi)用計(jì)算規(guī)定》，在變壓器容量為500kVA的相同條件下，臺(tái)架變、箱變、鋼管變3種配變形式的投資對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 投資對(duì)比表

表1中“本體工程費(fèi)”用包括設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、建筑工程費(fèi)及安裝工程費(fèi)?！捌渌M(fèi)用”包括建設(shè)場(chǎng)地征用及清理費(fèi)、項(xiàng)目建設(shè)管理費(fèi)、項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)服務(wù)費(fèi)、生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)?！办o態(tài)投資”為本體工程費(fèi)、其他費(fèi)用、基本預(yù)備費(fèi)的總和。而“總投資”為“靜態(tài)投資”與“建設(shè)期貸款”利息之和。

在配變?nèi)萘肯嗤那闆r下，臺(tái)架變的本體工程為271元/kVA，箱變的本體工程為439元/kVA，鋼管變的本體工程為243元/kVA。在靜態(tài)投資方面，鋼管變?yōu)?82元/kVA，在3種配變形式中最低。在總投資方面，箱變總投資最大，臺(tái)架變次之，鋼管變最小。綜合鋼管變的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，采用鋼管變更為合理。

本文以三亞某商品街區(qū)實(shí)際工程為例，證明鋼管變?cè)跒I海城市應(yīng)用的切實(shí)可行性。該工程新建S13-500kVA單管式柱上變壓器一臺(tái)，高壓線路路徑總長(zhǎng)0.07km，其中：采用穿管直埋敷設(shè)ZRC-YJV22- 8.7/15kV-3×70mm2電纜0.07km；低壓線路敷設(shè)ZRC- YJV22-0.6/1kV-4×240mm2電纜0.085km；新建一進(jìn)三出壁掛式電纜分接箱3臺(tái)。

本工程建成后，根據(jù)測(cè)算結(jié)果，單位電量分?jǐn)偨痤~45.556元/MW?h（含稅）?？偼顿Y內(nèi)部收益率為11.6%，總投資投資回收期為7.6年。本項(xiàng)目具有一定的財(cái)務(wù)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，且建設(shè)條件良好，財(cái)務(wù)指標(biāo)滿足要求，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

結(jié)論

本文針對(duì)濱海城市商品街區(qū)商鋪樓房密集、用電量逐年增大的特點(diǎn)，提出了在人口流動(dòng)較大的街道采用鋼管變的方案，區(qū)別于傳統(tǒng)臺(tái)架變，鋼管變最大的特點(diǎn)是變壓器和綜合配電箱被安裝于同根鋼管，極大地節(jié)省了占地面積，解決了因城市電力線路通道受限、商戶協(xié)調(diào)導(dǎo)致的新增布點(diǎn)難的問(wèn)題。

通過(guò)與傳統(tǒng)臺(tái)架變和箱變?cè)谡嫉孛娣e、抗臺(tái)風(fēng)能力、材料、工期4個(gè)方面的對(duì)比可知，鋼管變不僅可以滿足商品街用戶負(fù)荷迅速增長(zhǎng)的需求，而且使其在濱海城市中電力線路通道受限的商品街區(qū)得到更廣泛的應(yīng)用。