某110kV變電所設計創新與實踐

史小燕　王益民　費海峰

摘 要:隨著經濟的快速發展、科技水平的不斷進步,對電力的需求和要求日益提高,對變電所設計也提出了更高的要求。在某110 kV變電所設計中嘗試深入貫徹“不斷創新、持續實踐”的主題,深化拓展電網標準化建設,認真分析、研究工程中的技術難題,創造性地解決了工程中的一系列關鍵技術問題。

關鍵詞:變電所 設計 創新 實踐

中圖分類號:TV2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0094-02

1 工程概況

某110 kV變電所位于江蘇某市開發區境內,變電所采用20 kV電壓等級的供電方式,符合江蘇省電力公司實踐“增容、換代、升壓、優化通道”的發展思路,是促進電網發展方式轉變的重要舉措之一。設計的供電方式降低了送電工程投資和線路損耗,特別是在負荷密度大、線路長的情況下,經濟效益更顯著。

2 電氣主接線及電氣設備選擇

2．1 電氣主接線

主變壓器最終容量為3×63 MVA,本期工程先建兩臺型號為0-63000/110,電壓等級為110±8×1.25%/21/10.5 kV(平衡線圈),容量比為100/100,短路電壓為Ud%=10.5,接線組別為YN,yn0+d11的有載調壓變壓器。

110 kV進線遠景兩回,本期一次建成。20 kV出線本期六回,采用單母線分段接線;遠景24回,采用單母線四分段接線。

2．2 電氣設備選擇

本變電采用架空進線方式,110 kV配電裝置選用SF6氣體絕緣全封閉高壓組合電器(GIS),GIS譯為氣體（Gas）絕緣（Insulation）開關（Switch）,GIS設備是把斷路器、隔離開關、接地開關、電壓及電流互感器、母線、避雷器、出線套管等元件,按電氣主接線的要求,依次連接,組合成一整體,并且全部封閉于接地的鋼或鋁的金屬外殼中,殼體內充以SF6氣體,作為絕緣和滅弧介質。GIS設備的突出優點是小型化、封閉化和大幅度節省占地面積,防止發生污閃故障。

20 kV配電裝置采用戶內一層雙列布置,采用架空進線電纜出線方式,高壓開關柜采用KYN□-24型中置式成套開關柜,柜內配置VYG4-24真空斷路器。

20 kV電容器為戶內一層雙列布置,共六組裝置,本期先上四組。采用TBB-3000/200AK和TBB-6000/200AK型戶內成套裝置。可實現1/3、2/3調容。

所用變壓器本期一臺接于20 kVⅠ段母線,另一臺臨時接于變電所20 kVⅡ段(2)母線,待遠景恢復接至20 kVⅢ段母線,兩臺型號同為SC10-100-20/0.38,兩臺所變互為備用。

3 電氣設備布置及建筑設計

變電所采用室內布置,占地面積小,規劃征地由最初的70 m×70 m縮減為50 m×70 m,少征用土地1400 m2。配電樓為東西長50.5 m,南北寬22 m的二層建筑(局部一層)。配電樓一層設有變壓器室、20 kV開關室、站用變室和電容器室等;配電樓二層設有110 kVGIS室、二次設備間、吊裝平臺。20 kV開關室、站用變室和電容器室和二次設備間層高均為5 m;變壓器室層高13 m(帶3m高通風氣樓);110 kVGIS室層高11 m（設有10 t吊車）。

主變壓器室布置在配電樓的北側,室內設有地錨和吊鉤,方便變壓器的安裝及110 kV導線的固定。每個變壓器室北側墻留7.9 m×6 m可拆卸填充墻(帶小門),既減少主變室特制鋼質大門的制作費用、降低變電所噪聲,又方便擴建時主變的運輸。為保證變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過 40 ℃,本工程通風采用自然通風和機械排風相結合的方式,每個變壓器室設進風百葉窗、出風百葉窗和軸流風機,自然通風不能滿足要求時,機械排風自動啟動,大功率軸流風機強制排風散熱。

110 kVGIS室設在南側,為了安裝及維護方便,室內設有10 t吊車。20 kV出線采用電纜,室外電纜溝設有圓井,便于多余電纜的敷設;考慮遠景電纜出線較多,室內電纜溝設計成1.8 m深,方便將來20 kV開關柜的擴建。吊裝平臺、二次設備間樓板標高均降低150 mm,以方便二次電纜敷設和屋面的施工,樓板降低標高處設備基礎與其它設備高度一致,待設備安裝就位后,鋪設防靜電活動地板補平,保證了建筑的整體美觀。

4 結構抗震設計

根據地質報告,本工程地基中有2.8 m厚的淤泥質土,由于建筑物的荷載較大,采用淺埋基礎不能滿足強度和變形限制要求,經方案分析,確定基礎采用12 m長φ500PHC管樁基礎,較好地防止建筑物沉降對電力設備運行帶來的不利。

由于110 kVGIS設備布置在二層,且荷載較重,每平方米恒載、活載均達到10 kN。根據Satwe-8計算,梁、板、柱配筋率均很大,考慮抗震設計的概念“強柱弱梁、強剪弱彎”,設計中加大了柱的截面尺寸,避免梁、板、柱超筋。對梁偏心不滿足炕震規范要求時（框架梁柱偏心距>柱寬/4）的框架梁采取水平加腋,這是防止框架梁平面外失穩有效的抗震構造措施。

5 消防設計

全室內變電所的消防,必須引起高度重視,否則一旦發生火災,將造成重大事故。在本工程的設計中,按照消防規程,采取以下措施。

(1)電纜選用阻燃電纜,凡電纜經過的孔洞均進行電纜防火封堵,防止電纜延燃。

(2)主變壓器采用自動報警系統,發生火災時自動報警。

(3)電氣設備全部采用無油化,發生火災的可能性極小。

(4)每個房間內配有多個3 kg手提式干粉滅火器(磷酸銨鹽),全所共設置51個;整個變電所配有6個50 kg推車式干粉滅火器(磷酸銨鹽)。

(5)電纜溝按要求進行防火分區,以限制火災范圍。

(6)配有工業監視系統,各層與主變壓器室均裝設攝像頭,以監視整個變電所的主要部位。

(7)在各設備間及監控室均設置火災探測報警系統。發生火災時自動報警。火警探測系統通過微機通訊與微機監控系統聯系。

6 防雷接地及照明

本變電所直擊雷保護裝置由兩支獨立避雷針和線路終端桿上的避雷針組成。獨立避雷針針高為45 m。對沿送電線路侵入波的過電壓保護,采用在110 V線路側、20 kV母線上裝設氧化鋅避雷器,并在20 kV電纜出線處裝設氧化鋅避雷器。所有設備及設備構架必須有兩根接地引下線,并與主接地網在不同地點連接,變電所接地裝置三線制設計,接地電阻不大于0.5 Ω。20 kV系統采用低電阻接地方式,接地電阻為20 Ω。

屋外照明采用投光燈布置,作為其操作巡視照明。二次設備室采用熒光燈、白熾燈混合照明。20 kV開關室采用熒光燈照明。二次設備室、20 kV開關室、電容器室均設事故照明,事故照明采用白熾燈或應急燈,白熾燈電源從直流屏上引接。設計中將正常運行所需照度和安裝、檢修所需照度分開,并且照度滿足工業監視的要求,選用長壽節能光源。

7 節能環保設計

電力環保主要涉及三個方面:一是工頻電磁的影響;二是變壓器的噪音;三是電力設施與社會環境的協調。科學實踐已明確告訴人們,工頻電場不會形成有效的電磁輻射,不會對人體造成輻射傷害。本變電所電器設備封閉在金屬外殼之內,并采用屏蔽吸音材料,裝上防火隔音門,達到了環保要求。為了降低變電所噪聲對周圍環境的影響,主變(包括本體及冷卻器系統)的噪音限制在65 dB以下,主變壓器室內墻壁做輕鋼龍骨掛貼吸音板貼墻。

本變電按照建設“兩型一化”變電站要求,站內建筑全部采用節能型建筑材料,圍墻采用隔音性能好的環保ALC板（蒸壓輕質加氣混凝土墻板）結構,裝配式提高了建造速度,工業化改善了勞動條件,同時減少了建設工地的用工量,從而降低了工程造價。在特殊情況下,變壓器油由事故油池回收。污水集中處理,大大減少了對周圍環境的影響。本變電所為無人值班變電站,為減少場地綠化人工維護的不便,只是在適當部位設置檢修地坪,其余場地一律敷設70 mm厚細石子。

8 結語

某110 kV變電所的成功設計,離不開國網公司的“兩型一化”變電站的設計理念,離不開“四化”設計