歐美一體式箱變在站用電備用電源中應用研究

（中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350003）

為使變電站站用電設計符合國家的技術經濟政策，做到安全可靠、經濟適用、符合國情，本文針對常規500 kV變電站備用站用變回路設計方案、施工電源永臨結合方案存在的問題，提出優化采用箱式變電站予以解決的改進措施。

1 概述

按DL/T 5155—2016《220 kV～1000 kV變電站站用電設計技術規程》規定：“330 kV～750 kV變電站站用電源應從不同主變壓器低壓側分別引接2回容量相同，可互為備用的工作電源，并從站外引接1回可靠站用備用電源。當初期只有1臺（組）主變壓器時，除從其引接1回電源外，還應從站外引接1回可靠的電源。”[1]關于站外可靠電源的可靠性規程沒有相關規定，一般采用專線供電。根據國家能源局發布的《防止電力生產事故的二十五項重點要求》中的相關規定，備用站用變電源應在500 kV變電站全站失電的情況下保證供電。目前國家電網項目，考慮從就近的220 kV或110 kV變電站的10 kV電壓等級，引接專用線至500 kV變電站。

按照國網500 kV變電站通用設計，備用站用變（#0站用變）一般采用油浸式變壓器布置于35 kV配電裝置區，備用電源高壓進線電纜由圍墻外引到站區內備用電源進線回路（10 kV開關柜或35 kV戶外AIS設備），再引到站內的備用站用變（#0站用變）處，最后從備用站用變低壓側通過1 kV低壓電力電纜或母線橋引到400 V一體化電源柜。上述方案各設備分散布置在變電站各個配電裝置區，使得現場安裝工作量大，施工單位、設計單位、設備廠家之間的配合工作量大，現場施工安裝完畢后，還需要進行現場調試。另外考慮站外電源35 kV或10 kV動力電纜需與控制電纜同溝布置，必須采用相關電纜溝防火措施，才能提高供電可靠性，或通過設置獨立的動力電纜通道（埋管敷設）。上述方案均需要額外增加投資。

從提高設備利用率出發，站用變壓器宜先行訂貨，兼作臨時施工變壓器。施工時需為站用變壓器配套隔離開關、跌落式熔斷器、避雷器、計量箱等設備，一方面跌落式熔斷路器操作和保護800 kV站用變可靠性差，另一方面這類設備施工結束后無法在站內利用，造成資源浪費。

針對上述問題，本文提出一種技術更合理、造價更低、更方便站外電源引接和實現永臨結合的方案。

2 通用設計與箱變方案比較分析

箱式變電站是一種把變壓器、高低壓開關設備以及電能計量設備和無功設備等組合在一個或多個箱體內，實現緊湊型配電設備。箱變從結構上主要分為歐式箱變、美式箱變和歐美一體式箱變三種。近年來，歐美一體式箱變結合歐式箱變及美式箱變的結構及可靠性的優點，在工程中也得到廣泛應用。以下針對國網通用設計方案與采用歐美一體式箱變方案進行對比分析。

方案一：國網通用設計方案

國網通用設計中，500 kV變電站內設2臺工作站用變，分別接于2臺500 kV主變的低壓側，另外設置1臺#0站用備用變壓器接外引電源。正常工作時400 V工作Ⅰ、Ⅱ段分別由2臺工作站用變壓器供電，當其中任1臺工作站用變故障或檢修時，通過ATS設備切換，實現備用站用變與工作站用變互為備用。

如圖1所示，架空線引到變電站一角，在站內35 kV無功補償區利用空余場地布置一個35 kV AIS備用電源進線間隔，采用35 kV電纜進出線，出線電纜引至站區中央的0#備用站用變壓器。間隔設備包括：雙柱水平開啟式隔離開關、瓷柱式斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器等。

方案二：歐美一體式箱變成套裝置實現

從技術上分析，站用變壓器及其進線回路可以通過箱式變壓器來實現。箱式變壓器的設計理念就是緊湊型裝配式設備及高度工廠預制化，這與國家電網公司推行的模塊化建設完全契合。同時備用站用變采用箱變也可以簡化現場土建部分的施工，減少設備安裝和調試，實現“工廠化生產，裝配式施工”。

歐美一體式箱變具有緊湊、體積小等特點，可充分利用配電裝置區中空余的場地進行設備布置，同時也方便35 kV或10 kV電源由站外引入。結合500 kV通用設備總平面布置，在兩臺主變壓器中間布置35 kV箱變1座，見圖2。

兩個方案經濟比較見表1。

表1 經濟比較表

備用站用電源采用箱式變電站，技術合理，造價分別可節省15萬元。綜上，500 kV工程推薦采用歐美一體式箱變方案。

3 500 kV變電站箱變備用電源設計方案

3.1 負荷開關保護配置

采用負荷開關加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合的保護配置，具備操作負荷電流、開斷短路電流、開合空載變壓器的能力，可有效保護配電變壓器[2]。

3.2 變壓器低壓側進線電纜短路保護

采用箱變后，可將備用站用變的進線開關前移，安裝在箱變的低壓部分，實現低壓側進線電纜單相短路的保護靈敏度[2]。

3.3 箱變一次接線

箱變高壓部分設置一面SF6半絕緣開關柜，作為變壓器出線柜。變壓器隔室內設1臺油浸式全密封變壓器，容量與工作站用變壓器相同，低壓側設置1臺斷路器，上述配置一方面可以保護低壓進線電纜，更重要的是400 V一體化電源屏可不再設進線斷路器，直接經兩臺低壓隔離開關接入2套ATS快速切換裝置，與國網通用設計配置方案相比可減少1臺400 V框架式斷路器。

3.4 箱變內部結構

箱變總體上分為高壓室、低壓室、變壓器三個組成部分，變壓器仿美式箱變結構采用散熱器戶外布置，高低壓設備以類似開關柜的結構，采用空氣絕緣，在箱變各隔室內布置[3]。

4 箱變方案更有利于實現施工電源“永臨結合”

變電站的施工需要外接站用電源，設置施工變壓器滿足施工臨時電源要求，每個工程施工臨時電源投入約15萬元。為節約工程投資，建設單位一直以來提出站用變“永臨結合”的要求，即站用變壓器兼作臨時施工變壓器，施工結束后恢復用作備用站用變[4]。

若采用常規方案，施工時需為站用變壓器配套隔離開關、跌落式熔斷器、避雷器、計量箱等設備，一方面跌落式熔斷路器操作和保護800 kV站用變可靠性差，另一方面這類設備施工結束后無法在站內利用。箱變中包括了完整的高壓柜、計量設備、變壓器、低壓設備，現場基礎施工簡單，安裝方便，更有利于實現永臨結合。施工結束后，箱變移位到站內基礎，箱內無保護設備，接入高、低壓電纜即可，比常規方案節約了大量的安裝和調試工作量。

因此，備用站用變采用箱變方案使施工電源“永臨結合”更易實現，減少了永臨結合轉換過程大量的安裝和調試工作量，可節約臨時施工電源投資15萬元。

5 結論

（1）備用站用變采用箱變也可以簡化現場土建部分的施工，減少設備安裝和調試，實現“工廠化生產，裝配式施工”。

（2）歐美一體式箱變具有布置緊湊、體積小、變壓器散熱好等優點。

（3）備用站用變采用負荷開關加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護配置，簡單、可靠、經濟、免維護。

（4）備用站用變采用箱變方案使施工電源“永臨結合”更易實現，可節約臨時施工電源投資15萬元。