某110kV變電所設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐

史小燕　王益民　費(fèi)海峰

摘 要:隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科技水平的不斷進(jìn)步,對(duì)電力的需求和要求日益提高,對(duì)變電所設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。在某110 kV變電所設(shè)計(jì)中嘗試深入貫徹“不斷創(chuàng)新、持續(xù)實(shí)踐”的主題,深化拓展電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),認(rèn)真分析、研究工程中的技術(shù)難題,創(chuàng)造性地解決了工程中的一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:變電所 設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)踐

中圖分類號(hào):TV2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(kāi)發(fā)區(qū)境內(nèi),變電所采用20 kV電壓等級(jí)的供電方式,符合江蘇省電力公司實(shí)踐“增容、換代、升壓、優(yōu)化通道”的發(fā)展思路,是促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重要舉措之一。設(shè)計(jì)的供電方式降低了送電工程投資和線路損耗,特別是在負(fù)荷密度大、線路長(zhǎng)的情況下,經(jīng)濟(jì)效益更顯著。

2 電氣主接線及電氣設(shè)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(tái)型號(hào)為0-63000/110,電壓等級(jí)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(diào)壓變壓器。

110 kV進(jìn)線遠(yuǎn)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(yuǎn)景24回,采用單母線四分段接線。

2．2 電氣設(shè)備選擇

本變電采用架空進(jìn)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(kāi)關(guān)（Switch）,GIS設(shè)備是把斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、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(nèi)充以SF6氣體,作為絕緣和滅弧介質(zhì)。GIS設(shè)備的突出優(yōu)點(diǎn)是小型化、封閉化和大幅度節(jié)省占地面積,防止發(fā)生污閃故障。

20 kV配電裝置采用戶內(nèi)一層雙列布置,采用架空進(jìn)線電纜出線方式,高壓開(kāi)關(guān)柜采用KYN□-24型中置式成套開(kāi)關(guān)柜,柜內(nèi)配置VYG4-24真空斷路器。

20 kV電容器為戶內(nèi)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(nèi)成套裝置。可實(shí)現(xiàn)1/3、2/3調(diào)容。

所用變壓器本期一臺(tái)接于20 kVⅠ段母線,另一臺(tái)臨時(shí)接于變電所20 kVⅡ段(2)母線,待遠(yuǎn)景恢復(fù)接至20 kVⅢ段母線,兩臺(tái)型號(hào)同為SC10-100-20/0.38,兩臺(tái)所變互為備用。

3 電氣設(shè)備布置及建筑設(shè)計(jì)

變電所采用室內(nèi)布置,占地面積小,規(guī)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(zhǎng)50.5 m,南北寬22 m的二層建筑(局部一層)。配電樓一層設(shè)有變壓器室、20 kV開(kāi)關(guān)室、站用變室和電容器室等;配電樓二層設(shè)有110 kVGIS室、二次設(shè)備間、吊裝平臺(tái)。20 kV開(kāi)關(guān)室、站用變室和電容器室和二次設(shè)備間層高均為5 m;變壓器室層高13 m(帶3m高通風(fēng)氣樓);110 kVGIS室層高11 m（設(shè)有10 t吊車(chē)）。

主變壓器室布置在配電樓的北側(cè),室內(nèi)設(shè)有地錨和吊鉤,方便變壓器的安裝及110 kV導(dǎo)線的固定。每個(gè)變壓器室北側(cè)墻留7.9 m×6 m可拆卸填充墻(帶小門(mén)),既減少主變室特制鋼質(zhì)大門(mén)的制作費(fèi)用、降低變電所噪聲,又方便擴(kuò)建時(shí)主變的運(yùn)輸。為保證變壓器正常使用周?chē)諝鉁囟炔怀^(guò) 40 ℃,本工程通風(fēng)采用自然通風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)相結(jié)合的方式,每個(gè)變壓器室設(shè)進(jìn)風(fēng)百葉窗、出風(fēng)百葉窗和軸流風(fēng)機(jī),自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí),機(jī)械排風(fēng)自動(dòng)啟動(dòng),大功率軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排風(fēng)散熱。

110 kVGIS室設(shè)在南側(cè),為了安裝及維護(hù)方便,室內(nèi)設(shè)有10 t吊車(chē)。20 kV出線采用電纜,室外電纜溝設(shè)有圓井,便于多余電纜的敷設(shè);考慮遠(yuǎn)景電纜出線較多,室內(nèi)電纜溝設(shè)計(jì)成1.8 m深,方便將來(lái)20 kV開(kāi)關(guān)柜的擴(kuò)建。吊裝平臺(tái)、二次設(shè)備間樓板標(biāo)高均降低150 mm,以方便二次電纜敷設(shè)和屋面的施工,樓板降低標(biāo)高處設(shè)備基礎(chǔ)與其它設(shè)備高度一致,待設(shè)備安裝就位后,鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板補(bǔ)平,保證了建筑的整體美觀。

4 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,本工程地基中有2.8 m厚的淤泥質(zhì)土,由于建筑物的荷載較大,采用淺埋基礎(chǔ)不能滿足強(qiáng)度和變形限制要求,經(jīng)方案分析,確定基礎(chǔ)采用12 m長(zhǎng)φ500PHC管樁基礎(chǔ),較好地防止建筑物沉降對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)的不利。

由于110 kVGIS設(shè)備布置在二層,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。對(duì)梁偏心不滿足炕震規(guī)范要求時(shí)（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(wěn)有效的抗震構(gòu)造措施。

5 消防設(shè)計(jì)

全室內(nèi)變電所的消防,必須引起高度重視,否則一旦發(fā)生火災(zāi),將造成重大事故。在本工程的設(shè)計(jì)中,按照消防規(guī)程,采取以下措施。

(1)電纜選用阻燃電纜,凡電纜經(jīng)過(guò)的孔洞均進(jìn)行電纜防火封堵,防止電纜延燃。

(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(wú)油化,發(fā)生火災(zāi)的可能性極小。

(4)每個(gè)房間內(nèi)配有多個(gè)3 kg手提式干粉滅火器(磷酸銨鹽),全所共設(shè)置51個(gè);整個(gè)變電所配有6個(gè)50 kg推車(chē)式干粉滅火器(磷酸銨鹽)。

(5)電纜溝按要求進(jìn)行防火分區(qū),以限制火災(zāi)范圍。

(6)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。

(7)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?；鹁綔y(cè)系統(tǒng)通過(guò)微機(jī)通訊與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系。

6 防雷接地及照明

本變電所直擊雷保護(hù)裝置由兩支獨(dú)立避雷針和線路終端桿上的避雷針組成。獨(dú)立避雷針針高為45 m。對(duì)沿送電線路侵入波的過(guò)電壓保護(hù),采用在110 V線路側(cè)、20 kV母線上裝設(shè)氧化鋅避雷器,并在20 kV電纜出線處裝設(shè)氧化鋅避雷器。所有設(shè)備及設(shè)備構(gòu)架必須有兩根接地引下線,并與主接地網(wǎng)在不同地點(diǎn)連接,變電所接地裝置三線制設(shè)計(jì),接地電阻不大于0.5 Ω。20 kV系統(tǒng)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(shè)備室采用熒光燈、白熾燈混合照明。20 kV開(kāi)關(guān)室采用熒光燈照明。二次設(shè)備室、20 kV開(kāi)關(guān)室、電容器室均設(shè)事故照明,事故照明采用白熾燈或應(yīng)急燈,白熾燈電源從直流屏上引接。設(shè)計(jì)中將正常運(yùn)行所需照度和安裝、檢修所需照度分開(kāi),并且照度滿足工業(yè)監(jiān)視的要求,選用長(zhǎng)壽節(jié)能光源。

7 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

電力環(huán)保主要涉及三個(gè)方面:一是工頻電磁的影響;二是變壓器的噪音;三是電力設(shè)施與社會(huì)環(huán)境的協(xié)調(diào)。科學(xué)實(shí)踐已明確告訴人們,工頻電場(chǎng)不會(huì)形成有效的電磁輻射,不會(huì)對(duì)人體造成輻射傷害。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(mén),達(dá)到了環(huán)保要求。為了降低變電所噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響,主變(包括本體及冷卻器系統(tǒng))的噪音限制在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,圍墻采用隔音性能好的環(huán)保ALC板（蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土墻板）結(jié)構(gòu),裝配式提高了建造速度,工業(yè)化改善了勞動(dòng)條件,同時(shí)減少了建設(shè)工地的用工量,從而降低了工程造價(jià)。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(duì)周?chē)h(huán)境的影響。本變電所為無(wú)人值班變電站,為減少場(chǎng)地綠化人工維護(hù)的不便,只是在適當(dāng)部位設(shè)置檢修地坪,其余場(chǎng)地一律敷設(shè)70 mm厚細(xì)石子。

8 結(jié)語(yǔ)

某110 kV變電所的成功設(shè)計(jì),離不開(kāi)國(guó)網(wǎng)公司的“兩型一化”變電站的設(shè)計(jì)理念,離不開(kāi)“四化”設(shè)計(jì)