某國際機(jī)場專用變電站設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐

周曉萱

1 工程概況

機(jī)場110kV專用變電站站址位于某國際機(jī)場一、二跑道之間,在建的第三航站樓東側(cè),距第三航站樓約1km。北側(cè)與機(jī)場已有跑道垂直距離約為1.15km,南側(cè)與機(jī)場在建的跑道垂直距離約為0.95km。北靠東航食品公司,南臨在建的東進(jìn)場高速公路,東、西兩側(cè)隔路與在建機(jī)場綜合辦公樓、場內(nèi)高架橋路相伴,交通方便。地處機(jī)場電力負(fù)荷中心。專用變電站一期工程于2002年建成投運(yùn)。電氣設(shè)備全部屋內(nèi)布置,系一座3層建筑,主立面及大門朝西。本期工程在其南側(cè)擴(kuò)建一綜合樓。

2 電氣主接線及電氣設(shè)備選擇

2.1 電氣主接線

1)主變壓器。主變壓器最終容量為:保留原有2kVA×12500kVA主變壓器,擴(kuò)建2kVA×50000kVA主變壓器。

2)主接線。專用變110kV采用“三線、四變、雙橋形”接線。擴(kuò)建的2臺(tái)主變10kV側(cè)采用雙單母線分段結(jié)線,每臺(tái)主變10kV引線以分支形式接入兩段母線。

2.2 電氣設(shè)備選擇

因機(jī)場一特、一級(jí)負(fù)荷多(約占87%),要求安全可靠性高,裝載比按主接線設(shè)計(jì)。設(shè)備選型以方便運(yùn)行、管理、維護(hù),減少備品備件,提高自動(dòng)化水平,達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。

110kV選用126kV GIS全封閉SF6組合電器,10kV選用金屬鎧裝式高壓開關(guān)柜,配真空斷路器。10kV智能型限壓消弧裝置、高壓并聯(lián)電容器成套裝置均選用干式無油化設(shè)備。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用成熟先進(jìn)的分層分布、開放式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。配置圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng),火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

3 建筑設(shè)計(jì)

專用變電站采用室內(nèi)布置,占地面積小,110kV,10kV均采用電纜出線。電氣設(shè)備室包括:主變壓器室、GIS室、10kV配電裝置室、無功補(bǔ)償裝置室、接地變壓器室及監(jiān)控室等。新建綜合樓與一期變電站綜合樓7.50 m層采用天橋連接,以方便運(yùn)行管理。

建筑規(guī)模按一次建成,按少人值班、有人守衛(wèi)設(shè)計(jì)。無論就工程的性質(zhì)和建筑規(guī)模,對(duì)站區(qū)面貌具有一定影響,設(shè)計(jì)方案力求做到:建筑要適用,經(jīng)濟(jì),要有效利用地形條件,節(jié)省投資,對(duì)近期遠(yuǎn)期統(tǒng)一考慮,創(chuàng)造出良好的環(huán)境氛圍,為站區(qū)面貌增色。

綜合樓地上3層;地下半層(電纜夾層)2.5 m高;建筑物地上高度13.4 m。東西長49.50 m,南北寬32 m。1層設(shè)有變壓器室、10kV配電裝置室、消弧線圈室、員工宿舍等;2層設(shè)有10kV GIS室、吊裝平臺(tái)、電纜夾層等;3層設(shè)有監(jiān)控室、繼電器室,層高均為5 m;變壓器室層高12.50 m(屋頂設(shè)有3 m高通風(fēng)氣器);10kV GIS室層高8 m。

安全疏散為一部室內(nèi)鋼筋混凝土樓梯和一部室內(nèi)消防鋼梯。在7.5 m層考慮運(yùn)行人員衛(wèi)生要求,設(shè)有男女衛(wèi)生間,在4.5 m層GIS配電裝置室端頭設(shè)有吊裝檢修平臺(tái),為了安裝及維護(hù)方便,室內(nèi)設(shè)有吊點(diǎn)。主變壓器室布置在綜合樓的東側(cè),高位布置(1.20 m),每個(gè)變壓器室端墻留6.0 m×5.1 m主變的運(yùn)輸大門。

為保證變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過45℃,本工程通風(fēng)采用自然通風(fēng)的方式,每個(gè)變壓器室采用鋁合金單層防雨電動(dòng)百葉窗進(jìn)風(fēng),屋頂通風(fēng)器自然排風(fēng)的通風(fēng)方式。

4 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

建筑地基處理采用整片灰土墊層,基礎(chǔ)埋深-3.0 m,開挖至基礎(chǔ)底下3.0 m,從坑底向上到基礎(chǔ)底做 3 m厚的2∶8灰土分層回填夯實(shí)?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土單獨(dú)基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。較好地防止建筑物沉降對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行帶來的不利。結(jié)構(gòu)體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面。地下電纜層部分采用鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)。由于10kV GIS設(shè)備布置在2層,且荷載較重,每平方米恒載、活載均達(dá)到10 kN。根據(jù)satwe-8計(jì)算,梁、板、柱配筋率均很大,考慮抗震設(shè)計(jì)的概念——“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”,設(shè)計(jì)中加大了柱的截面尺寸,避免梁、板、柱超筋。

5 消防設(shè)計(jì)

1)電纜選用阻燃電纜,電纜敷設(shè)采取分段隔離、封堵等措施,以控制火災(zāi)蔓延。電纜溝按要求進(jìn)行防火分區(qū),以限制火災(zāi)范圍。2)主變壓器采用自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)報(bào)警。3)電氣設(shè)備全部采用無油化,發(fā)生火災(zāi)的可能性極小。4)各建筑物的消防根據(jù)房間面積和規(guī)范要求配置手提式干粉(磷酸銨鹽)滅火器。5)配有工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng),各層與主變壓器室均裝設(shè)攝像頭,以監(jiān)視整個(gè)變電所的主要部位。6)在各設(shè)備間及監(jiān)控室均設(shè)置火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng),發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)報(bào)警。火警探測(cè)系統(tǒng)通過微機(jī)通訊與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系。7)綜合樓周圍設(shè)有環(huán)形道路;在綜合樓室內(nèi)外設(shè)消火栓。

6 變電站的屏蔽防雷接地措施

6.1 屏蔽措施

1)110kV設(shè)備采用GIS,與變壓器連接采用電纜或GIS套管直接連接。2)電氣設(shè)備采用全屋內(nèi)布置,土建結(jié)構(gòu)鋼筋起一定屏蔽作用。3)110kV進(jìn)線及10kV出線全部采用電纜,并埋于地下。

6.2 防雷措施

1)電氣綜合樓屋頂裝設(shè)避雷帶,并通過引下線與主接地網(wǎng)相連。2)110kV GIS的雷電侵入波保護(hù),采用進(jìn)線處裝設(shè)110kV氧化鋅避雷器,母線不再裝設(shè)氧化鋅避雷器。3)110kV主變壓器中性點(diǎn)安裝氧化鋅避雷器,保護(hù)主變壓器。主變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)間隙保護(hù),以防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)弧立不接地系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生較高的工頻過電壓的異常情況。4)10kV母線設(shè)置氧化鋅避雷器保護(hù)。10kV開關(guān)柜真空斷路器在切斷并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置及電纜線路時(shí),可能產(chǎn)生過電壓,在10kV饋線出口裝設(shè)氧化鋅避雷器保護(hù)。

6.3 接地

全站電氣設(shè)備的交流工作接地、保護(hù)接地和防雷接地共用一個(gè)接地網(wǎng),接地網(wǎng)采用以水平接地體為主和垂直接地體為輔的環(huán)行閉合式復(fù)合接地裝置。屋外主接地網(wǎng)水平接地體采用-60×8的鍍鋅扁鋼,垂直接地體采用φ 50鋼管。

按本工程110kV單相接地電流為12.26 kA,根據(jù)估算要求本變電站接地電阻不大于0.2 Ω。

由于站區(qū)面積較小,需充分利用基礎(chǔ)挖土深埋接地裝置,并與原有接地系統(tǒng)及電纜溝道接地系統(tǒng)連成一體,以降低工頻電阻,使接地電阻滿足要求。

GIS布置于室內(nèi)2層,GIS采用多點(diǎn)接地方式,并在GIS基座下設(shè)置一條貫穿所有GIS間隔的接地母線,將GIS配電裝置的接地引線引至接地母線,由接地母線再與接地網(wǎng)連接。

計(jì)算機(jī)接地不設(shè)單獨(dú)接地網(wǎng),二次設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采取一點(diǎn)接地方式與主接地網(wǎng)相連。

7 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

本變電所電器設(shè)備封閉在金屬外殼之內(nèi),并采用屏蔽吸音材料,裝上防火隔音門,達(dá)到了環(huán)保要求。為了降低變電所噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響,主變(包括本體及冷卻器系統(tǒng))的噪聲限制在65 dB以下,主變壓器室內(nèi)墻壁做輕鋼龍骨掛貼吸音板貼墻。

本變電按照建設(shè)“兩型一化”變電站要求,站內(nèi)建筑全部采用節(jié)能型建筑材料,建筑墻體在墻體材料改革的情況下,積極采用節(jié)能產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)中注意節(jié)能型建筑門窗的選用,節(jié)能玻璃的選擇,以節(jié)能為目的的中空玻璃,限制使用玻璃幕墻。建筑細(xì)部最重要的是要解決窗臺(tái)、陽臺(tái)、雨棚、空調(diào)外機(jī)板、凸窗上下混凝土板等外露混凝土的薄弱部位的熱橋問題。

8 結(jié)語

專用變電站的成功設(shè)計(jì),離不開國網(wǎng)公司的“兩型一化”變電站的設(shè)計(jì)理念,離不開“四化”設(shè)計(jì)(標(biāo)準(zhǔn)化、差異化、精益化、最優(yōu)化設(shè)計(jì))的全面開展,離不開工程技術(shù)人員長期創(chuàng)新與實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累,“沒有創(chuàng)新,就沒有發(fā)展,就沒有生命力”。今后的電力工程建設(shè)將沿著標(biāo)準(zhǔn)化道路向縱深推進(jìn),并貫穿于規(guī)劃設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)之中,實(shí)現(xiàn)社會(huì)綜合效益最大化。

[1] GB 50059-92,35kV～110kV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50229-2006,火力發(fā)電廠與變電站防火規(guī)范[S].

[3] GB 50140-2005,建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].