芻議智能傳媒景觀型地埋式箱變在新型智慧城市建設(shè)中的前景分析

胡靚

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

0 引言

近些年來，智慧城市建設(shè)在全球范圍內(nèi)方興未艾。同時(shí)，我國“十四五”規(guī)劃明確提出：“十四五”時(shí)期新型智慧城市建設(shè)要更加堅(jiān)持以人民為中心的發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)人民城市人民建，人民城市為人民?！爸腔鄢鞘小苯ㄔO(shè)看起來很大，但是卻和百姓們的生活緊密相關(guān)。從智慧交通的智慧斑馬線、智慧停車，到路邊功能豐富的智慧燈桿，再到人性化的智能公廁，城市的智慧與我們?nèi)缬半S形。

隨著智慧城市的建設(shè)，景觀建設(shè)成為城市建設(shè)的重中之重。然而，在智慧城市建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí)，卻出現(xiàn)了不少突出性問題，包括但不限于交通擁堵、工作與生活功能區(qū)隔分明、城市承擔(dān)著飽和的人口數(shù)量及叢林般的建筑設(shè)施等矛盾。中央城市工作會(huì)議中也明確指出：在“建設(shè)”與“管理”兩端著力，轉(zhuǎn)變城市發(fā)展方式，完善城市治理體系，提高城市治理能力，解決城市病等突出問題。

1 對國內(nèi)傳統(tǒng)配電設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀之分析

針對目前供配電系統(tǒng)，就配電設(shè)備類型而言，智慧城市建設(shè)過程中的道路配電設(shè)備主要包括歐式箱變、美式箱變、架空變壓器以及傳統(tǒng)箱變等配電設(shè)備；就配電設(shè)備的需求增量而言，隨著智慧城市建設(shè)的快速發(fā)展以及夜景亮化工程的增多，供配電設(shè)備的數(shù)量也在持續(xù)增加。

其次，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的傳統(tǒng)箱變，由于其體積龐大及外形不美觀，與城市環(huán)境不相協(xié)調(diào)的問題日益突出，尤其是已無法滿足新型智慧城市建設(shè)中的數(shù)字化和智慧化的需求。

再者，在新型智慧城市建設(shè)發(fā)展過程中，傳統(tǒng)箱變無論是在外觀還是性能上的劣勢日益突出，主要表現(xiàn)在： ①外觀臟亂差：普通配電設(shè)備一眼看上去顯得“臟、亂、差”，嚴(yán)重地影響了城市的景觀形象；②占地面積大：普通箱變占地面積較大，在一些寸土寸金的地方，普通箱變則會(huì)占用較大的土地資源；③電磁輻射和噪聲污染：傳統(tǒng)的配電設(shè)備保護(hù)性能差，變壓器在運(yùn)行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射以及噪聲污染，對附近的居民以及生物造成了嚴(yán)重的安全隱患；④落后的電纜連接方式：現(xiàn)有的變電設(shè)備在電纜的連接方式上非常落后，對電纜連接處的保護(hù)不到位，容易引起配電過程中的安全事故；⑤變壓器的防水、防潮及散熱性能較差：傳統(tǒng)的配電設(shè)備散熱性能差，在炎熱的夏天以及變壓器的持續(xù)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量不能及時(shí)散出，會(huì)對設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生巨大的安全隱患，且防水防潮性能較差，在暴雨陰冷的天氣不能很好地防止水分和潮氣，影響設(shè)備的安全運(yùn)行；⑥維護(hù)成本高、檢修難度大：傳統(tǒng)的配電設(shè)備由于運(yùn)行可靠性低，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)問題，政府需要花巨大的人力物力去維護(hù)，且箱體經(jīng)常成為小廣告的載體，嚴(yán)重地影響了環(huán)境的美觀。

2 智能傳媒景觀型地埋式箱變之優(yōu)詳述

針對傳統(tǒng)配電設(shè)備龐大身軀常常成為城市美麗建設(shè)阻礙這一突出問題，智能傳媒景觀型地埋式箱變出現(xiàn)正是順應(yīng)這一需求，完美地解決了傳統(tǒng)配電設(shè)備的不足，更加適宜安裝在人口稠密的商業(yè)區(qū)和經(jīng)濟(jì)文化中心區(qū)域。在輸配供電行業(yè)上電力供配電設(shè)備無論從理論層面還是從實(shí)踐層面看，都要更好地發(fā)揮作用。

智能傳媒景觀型地埋式箱變是一種低碳、節(jié)能、環(huán)保、綠色的整體配電設(shè)備，為城市配電提供了整體的解決方案。預(yù)裝地下式箱變具有合乎“建設(shè)節(jié)約型國家”的政策，安全環(huán)保、美化環(huán)境、運(yùn)行可靠、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性好、集成功能多等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，可以提高城市的品質(zhì)與形象，符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的兩型社會(huì)的施政目標(biāo)，亮化、美化環(huán)境，提高城市的軟實(shí)力，充分發(fā)揮廣告資源的優(yōu)勢，充分利用現(xiàn)有資源的價(jià)值，支持廣告這一第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

景觀型地埋式箱變是順應(yīng)城市發(fā)展的需求而誕生的箱變產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)箱變的技術(shù)基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的發(fā)展和完善的供配電成套設(shè)備，它與傳統(tǒng)箱變對比優(yōu)勢如下。

2.1 制造工藝

1）多媒體版面。在箱體正反兩面安裝LED顯示屏工藝，根據(jù)需要可定制為固定式幕布傳媒、動(dòng)態(tài)式幕布傳媒，實(shí)現(xiàn)單色、三色（紅、綠、藍(lán)）LED燈光顯示，屏顯精細(xì)等級(jí)可達(dá)到P5高清顯示。同時(shí)能實(shí)現(xiàn)全息投影，使物體真實(shí)三維圖像的記錄和再現(xiàn)，產(chǎn)生立體的空中幻想，能讓參與者與圖像產(chǎn)生互動(dòng)，造成視覺上的震撼效果，帶動(dòng)周邊氛圍，提升科技體驗(yàn)感。

2）自通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)用了熱控百葉窗工藝技術(shù)，根據(jù)箱體體積經(jīng)過精確計(jì)算，調(diào)整扇葉位置，進(jìn)行立體無壓循環(huán)作用散熱。當(dāng)過載或者環(huán)境溫度過熱時(shí)，智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)可自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫冷卻，達(dá)到整體冷卻效果。另為防止小動(dòng)物從通風(fēng)口進(jìn)入，在百葉窗內(nèi)部安裝隔離網(wǎng)堅(jiān)固耐用，有效預(yù)防小動(dòng)物進(jìn)入，進(jìn)一步提高安全保護(hù)。

3）獨(dú)有箱體工藝。箱體采用高標(biāo)準(zhǔn)原材料，標(biāo)號(hào)不低于304不銹鋼，在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行切割，精細(xì)打磨，使其結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，誤差不超過0.5mm。酸堿處理，內(nèi)涂半導(dǎo)加層形成內(nèi)外等電位防止觸電事故，導(dǎo)熱新材料石墨烯和納米新型超導(dǎo)雙疏（輸油、輸水）材料等共計(jì)12層保密配方工藝，在無塵車間噴涂，使箱體防腐、防塵、防潮等提升抗氧化能力，滿足在不同環(huán)境下的良好運(yùn)行。

4）高低壓控制開關(guān)。高低壓開關(guān)與國內(nèi)實(shí)力企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)合作，符合國網(wǎng)、南網(wǎng)合格供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)客戶需求，按照圖紙標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)量身定做，保證產(chǎn)品質(zhì)量，成套出廠實(shí)驗(yàn)，原廠提供售后服務(wù)，確保維修的及時(shí)性、有效性以及質(zhì)量延續(xù)性。

5）地下基艙箱體工藝。預(yù)制式全金屬（熱軋板）地下變電基艙精細(xì)打磨，外形美觀，采用凹型折彎加工工藝，增加與大地接觸面積，使縱向承重較普通工藝增大3倍。經(jīng)過酸堿處理，加涂半導(dǎo)電層及水性石墨烯防腐材料，防腐工藝可達(dá)30年，配備接地系統(tǒng)與整個(gè)進(jìn)線連為一體，因金屬材質(zhì)及全密封結(jié)構(gòu)，有效屏蔽電磁輻射和低頻干擾，避免對人體健康危害，同時(shí)降低了變壓器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的空載噪聲，有效減少低頻污染對人體的危害。

6）獨(dú)有地下器箱工藝。變壓器使用低損耗的SH15型地下式電力變壓器，外殼材質(zhì)使用304不銹鋼，變壓器外殼涂抹水性石墨烯，內(nèi)壁涂抹定向?qū)釋?，從根本上解決了變壓器運(yùn)行散熱及防腐等問題，同時(shí)采用非晶合金材料作為器芯，有效減少變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗，采用優(yōu)質(zhì)低溫性能好的植物油，降低變壓器油的黏度，流動(dòng)速度加快，增加散熱能力。產(chǎn)品性能達(dá)到歐盟認(rèn)證，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，防腐且堅(jiān)固，密封性強(qiáng)。

2.2 安全控制

1）四層防水保護(hù)使整體防護(hù)等級(jí)達(dá)到最高等級(jí)IP68：地下式電力變壓器器身材質(zhì)采用304不銹鋼，高低壓連接器分別設(shè)立獨(dú)立密封艙，進(jìn)行第一層防水保護(hù)；專用高低壓線纜連接器防護(hù)達(dá)到防塵防水最高等級(jí)IP68，作為第二層防水保護(hù)；密封艙中注入密度大于水的防水絕緣介質(zhì)，作為第三層防水保護(hù)；密封艙的線纜出線尾管使用防水絕緣材料進(jìn)行三層防水密封工藝進(jìn)行封堵作為第四層防水保護(hù)，從而使地下電力變壓器整體防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68。

2）高壓連接器：地下電力變壓器專用，T型全屏蔽可分離連接器，在提高防水性能的同時(shí)達(dá)到了變壓器接線簡單與安裝便捷，防水性能達(dá)到IP68。

3）雙密封倉裝置達(dá)：地埋式變壓器高、低壓連接部分使用雙密封艙裝置進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，其第一層為專用高低壓連接器，第二層由連接器外部澆注密度大于水的液態(tài)絕緣材料和密封式的不銹鋼密封艙做二次保護(hù)，達(dá)到雙層保護(hù)，確保地埋式變壓器整體能夠帶電水下運(yùn)行，防護(hù)等級(jí)達(dá)到GB4208—2008/IEC 60529—2001《外殼防護(hù)等級(jí)》最高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)IP68，即完全防止外物及灰塵侵入及電器無限期沉沒在指定的水壓下可確保不因浸水而造成損壞。因此，智能傳媒景觀型地埋式箱變雙密封艙連接形式可使其長時(shí)間浸泡于水中正常運(yùn)行而不受影響。此項(xiàng)技術(shù)在2014年11月第八屆中國發(fā)明展覽會(huì)取得金獎(jiǎng)。

4）輔助排水系統(tǒng)：在地下基艙低位安置小體積大功率排水系統(tǒng)，測排隱蔽，設(shè)備安裝有5cm大小感應(yīng)芯片，水位達(dá)到10cm高度自動(dòng)感應(yīng)，排水系統(tǒng)開始抽水運(yùn)作，將積水經(jīng)隱蔽排水管排出地坑外部導(dǎo)入綠化帶或下水道。

5）物聯(lián)控制系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)控箱變高、低壓側(cè)電能質(zhì)量和基本電參數(shù)，并對箱變內(nèi)部環(huán)境監(jiān)控，對安全性進(jìn)行分析，達(dá)到箱變安全運(yùn)行、電能質(zhì)量穩(wěn)定的目的。通過智能變配電安全監(jiān)控系統(tǒng)，管理人員足不出戶即能掌握全局；中心控制室可以任意切換，顯示任意一個(gè)箱變的當(dāng)前信息；當(dāng)變電站有任何警情發(fā)生時(shí)，信息會(huì)即時(shí)傳送到中心控制室；能對任意一個(gè)監(jiān)視點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，故障尚未造成影響就能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，并趕到現(xiàn)場精準(zhǔn)維修。

6）電力質(zhì)量監(jiān)測：具有電力監(jiān)測功能，能監(jiān)測箱變低壓側(cè)各相基本電參數(shù)，實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)，包含三相（電壓、電流、瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)視在功率、功率因數(shù)、相角、電壓波形失真度、電流波形失真度、零線電流、電網(wǎng)頻率、當(dāng)前有功需量、當(dāng)前無功需量、當(dāng)前視在需量等）；具有箱變低壓側(cè)電力諧波測量功能，三相1～31次諧波含有率監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)功能，并能通過控制中心平臺(tái)軟件以圖表形式展現(xiàn)。

7）變壓器、配電側(cè)、線纜監(jiān)測 ：①變壓器監(jiān)測。 三相繞組溫度、油溫、油位監(jiān)測；②配電設(shè)備監(jiān)測。高壓開關(guān)投切狀況、輸出開關(guān)柜輸出回路通斷狀態(tài)檢測；③線纜及接頭溫度監(jiān)測。電纜高壓接頭無緣無線測溫、低壓側(cè)輸出三相電纜溫度。

8）環(huán)境監(jiān)測：環(huán)境溫濕度、PM2.5、聲噪、水位監(jiān)測、漏電監(jiān)測、傾角及位移監(jiān)測；SF6、O2、CH4等有毒有害氣體監(jiān)測報(bào)警以及和通風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)。

9）安防、消防監(jiān)控：①安防監(jiān)控：紅外雙鑒、紅外對射、震動(dòng)、門禁等安防相關(guān)設(shè)備接入、攝像頭接入。未授權(quán)人員只要觸碰箱體力度達(dá)到拍動(dòng)，震動(dòng)感應(yīng)器即可報(bào)警，同時(shí)攝像頭監(jiān)控能夠安全聯(lián)動(dòng)報(bào)警；②消防監(jiān)控：煙霧、溫感、明火等火災(zāi)消防信息接入，一旦有危險(xiǎn)信號(hào)消防監(jiān)控傳感器響應(yīng)，系統(tǒng)即可報(bào)警，也可進(jìn)行自動(dòng)滅火。

10）智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)：空調(diào)控制、新風(fēng)系統(tǒng)、除濕機(jī)控制、照明控制、防凝霜控制、抽水泵控制。溫度、濕度、光度、淹水等出現(xiàn)時(shí)，接觸到設(shè)置的預(yù)警值系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行開始調(diào)節(jié)，保證設(shè)備一直處于正常環(huán)境運(yùn)行。

11）控制中心數(shù)據(jù)分析：24h實(shí)時(shí)運(yùn)行，對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，一旦設(shè)備數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何問題，控制中心數(shù)據(jù)即可反應(yīng)異常。

12）在線監(jiān)測狀態(tài)：與數(shù)據(jù)中心同步，由運(yùn)行信息、電力參數(shù)、報(bào)警信息等三大板塊組成，對47組數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，超出正常值即可預(yù)警鳴響，并將問題源的所在地址，具體問題地方，出現(xiàn)的次數(shù)及時(shí)間等通過短信、微信、電話等方式及時(shí)傳送到手機(jī)端，足不出戶即可對設(shè)備運(yùn)行情況了如指掌，這樣就可以做到事前維護(hù)。

3 在智慧城市建設(shè)中智能傳媒景觀型地埋式箱變的應(yīng)用現(xiàn)狀

2017～2021年期間，全國諸多城市在智慧城市建設(shè)中，比如甘肅蘭州、廣西南寧、河南鄭州、陜西西安、天津?qū)氎妗⒚扇A鐵路黃河特大橋、徐州經(jīng)開、江蘇常州等地均已投入使用了智能傳媒景觀型地埋式箱變。

成功落地使用的地區(qū)有效地改善了傳統(tǒng)箱變給當(dāng)?shù)卦斐傻闹T多問題，極大地提高了城市的環(huán)境美觀及整潔度，打造了城市供配電智能化管理體系，為智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃提供了助力。

更重要的是，基于國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布的“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和” 的雙碳目標(biāo)下，智能傳媒景觀型地埋式箱變以優(yōu)于傳統(tǒng)箱變數(shù)十項(xiàng)的專利革新技術(shù)，顯而易見能更好地順應(yīng)和助力推動(dòng)中國要走的“綠色復(fù)蘇、綠色轉(zhuǎn)型”之道路。