上海碧海220kV變電站工程二次設(shè)備布置方式的研究比較

胡亞杰

摘要：上海碧海220kV變電站設(shè)計(jì)在總結(jié)國(guó)家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)配送式智能化變電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，突出工業(yè)化設(shè)施定位，注重建筑物與當(dāng)?shù)丨h(huán)境的協(xié)調(diào)。按照“調(diào)控一體、運(yùn)維一體”要求，推行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化拼接、工廠化加工、裝配式建設(shè)，形成“安全可靠、節(jié)約環(huán)保、功能集成、配置優(yōu)化、工藝一流”的設(shè)計(jì)方案，全面提高電網(wǎng)建設(shè)能力，提高智能變電站建設(shè)效率。本文深入分析戶內(nèi)GIS方案條件和特點(diǎn)，對(duì)二次設(shè)備就地布置和集中布置進(jìn)行詳細(xì)的論證，推薦適用于本工程的布置方式。

關(guān)鍵詞：二次設(shè)備;布置方式;就地柜式;集中

對(duì)于220kV變電站二次設(shè)備布置，主要有集中布置和就地布置兩種方式，目前主要采取集中布置方式，在條件具備的前提下，可采用就地布置方式。但站控層設(shè)備、交直流電源設(shè)備、通信及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備等仍需組柜布置在一個(gè)集中的二次設(shè)備室，就地布置和集中布置的最主要區(qū)別在于間隔層保護(hù)、測(cè)控、計(jì)量設(shè)備的布置位置。

1.就地柜式布置方式

就地柜式布置方式按間隔配置的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置與電度表全部就地布置于就地GIS智能匯控柜，同時(shí)還需要另外建設(shè)1個(gè)二次設(shè)備室來(lái)安裝其它二次公用設(shè)備，如站控層設(shè)備、交直流電源設(shè)備、通信及遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備等。根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)模，需要一個(gè)二次設(shè)備室用于布置站控層設(shè)備、主變保護(hù)、主變測(cè)控、母線保護(hù)、公用測(cè)控、故障錄波及網(wǎng)絡(luò)報(bào)文裝置、遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備、通信設(shè)備及交直流一體化系統(tǒng)等共88面屏。

本方式具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1.1單間隔內(nèi)二次設(shè)備與一次設(shè)備相對(duì)應(yīng)，布置清晰，便于單間隔設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)和檢修，但天氣惡劣時(shí)不方便進(jìn)行維護(hù)和檢修。

1.2采樣值和開關(guān)量由智能組件直接接入保護(hù)測(cè)控裝置，全直采直跳，過(guò)程層只需中心交換機(jī)，各間隔保護(hù)測(cè)控裝置通過(guò)光纜連接至中心交換機(jī)，甚至可以將保護(hù)裝置與智能終端進(jìn)行整合，一體化設(shè)計(jì)，減少相應(yīng)二次回路。

1.3減少二次設(shè)備間面積，從而減少主控樓建筑面積，變電站擴(kuò)建間隔方便，不用考慮擴(kuò)張二次設(shè)備間。

1.4但各間隔至間隔層交換機(jī)有一定的距離，需要采用光口交換機(jī)，增加交換機(jī)設(shè)備投資。

1.5最關(guān)鍵問(wèn)題在于戶外智能控制柜的選型，根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)《智能變電站智能控制柜技術(shù)規(guī)范》中要求：柜體采用雙層柜體，兩層板材之間距離為25mm，板材厚度不小于1.5mm;應(yīng)安裝防雨帽;采用自然通風(fēng)方式;外殼防護(hù)等級(jí)為IP55及以上。

智能控制柜布置于就地，同間隔內(nèi)多個(gè)裝置布置在同一柜中，空間過(guò)于緊湊，且柜子密封較好，即使采取以上措施，溫度控制往往仍不能滿足運(yùn)行要求。查閱上海地區(qū)氣象資料，上海碧海變電站位于上海市奉賢區(qū)，奉賢區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和濕潤(rùn)，四季分明，日照充分，雨量充沛;春季溫暖濕潤(rùn)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季嚴(yán)寒短，雨雪少。夏季多高溫伏旱、初夏晚秋多陰雨的特征，夏季累年極端最高地面溫度達(dá)到69.2℃。

而根據(jù)類似氣候帶已投運(yùn)的試點(diǎn)變電站實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)，夏季晴天時(shí)，控制柜內(nèi)溫度最高時(shí)可達(dá)70℃以上，而現(xiàn)階段多數(shù)保護(hù)裝置的正常工作溫度一般處于0℃～40℃之間，即使部分廠家可提供定制的-25～55℃的型號(hào)，仍不能達(dá)到本地區(qū)匯控柜的溫度范圍要求。而保護(hù)裝置長(zhǎng)期運(yùn)行在超溫環(huán)境下，極易發(fā)生故障，運(yùn)行壽命也受到較大影響。智能控制柜的環(huán)境直接關(guān)系到保護(hù)裝置的正常運(yùn)行，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視甚至控制，還需考慮其檢修維護(hù)，以保障保護(hù)裝置正常運(yùn)行。

就地柜式布置方式在220kV戶內(nèi)GIS變電站應(yīng)用很少，缺少運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)幾個(gè)保護(hù)就地下放布置的變電站運(yùn)行人員反饋，運(yùn)行維護(hù)也極其不便，可靠性也有待驗(yàn)證。

2.集中布置方式

集中布置方式在一般的變電站經(jīng)常使用，將所有二次設(shè)備在二次設(shè)備室集中組屏，設(shè)二次設(shè)備室一個(gè)，布置二次屏位88塊。

本方式具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

2.1運(yùn)行的變電站非常多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。

2.2二次設(shè)備室一般有空調(diào)，二次設(shè)備裝置壞境好，運(yùn)行人員工作環(huán)境好、安全可靠、便于巡視維護(hù)。

2.3各間隔內(nèi)二次設(shè)備與間隔層交換機(jī)距離近，可以采用電口交換機(jī)，以雙絞線連接，節(jié)省光纜及光口，節(jié)省設(shè)備投資。

2.4二次設(shè)備室一般處于變電站各電壓等級(jí)中間，到各電壓等級(jí)間隔距離都不遠(yuǎn)，節(jié)省光纜的數(shù)量。

2.5因預(yù)留二次設(shè)備房間面積用于遠(yuǎn)期擴(kuò)建間隔，一期一次性投資大，而且遠(yuǎn)期規(guī)模如果有變化，需要增加出線規(guī)模，往往有可能造成二次設(shè)備間屏柜不夠，而需要另外再建設(shè)一個(gè)二次設(shè)備間。

3.布置方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

3.1經(jīng)濟(jì)性比較分析

通常來(lái)說(shuō)，二次設(shè)備就地布置相對(duì)于二次設(shè)備室集中布置方案的一大優(yōu)勢(shì)是電纜、光纜使用量較低。

而本工程對(duì)光纜數(shù)量進(jìn)行了優(yōu)化，220kV每個(gè)間隔只需要2根光纜，110kV每個(gè)間隔只需要1根光纜，對(duì)于集中布置來(lái)說(shuō)，本期一共只需光纜總長(zhǎng)度6公里（含一定預(yù)留量）。而就地布置方案，220kV每個(gè)間隔也需要2根光纜連接至二次設(shè)備室間控層交換機(jī)，110kV每個(gè)間隔也需要1根光纜連接至二次設(shè)備室間控層交換機(jī)。所以根據(jù)本工程光纜優(yōu)化結(jié)果，就地方案并沒有起到節(jié)省光纜的效果。

通過(guò)給技經(jīng)專業(yè)提資，深入比較二次設(shè)備室建筑費(fèi)用、交換機(jī)費(fèi)用、二次屏柜費(fèi)用等，得出就地柜式布置布置方案投資比集中布置方式節(jié)省大約57萬(wàn)元。

3.2適用性比較

3.2.1就地柜式布置方式能有效減少占地;

3.2.2集中組屏布置方式可靠性最高;

3.2.3就地柜式布置方式受環(huán)境溫度影響大，即使在戶外智能控制柜上加裝空調(diào)，相比集中組屏方式，增加了功耗，且就地柜空調(diào)長(zhǎng)期運(yùn)行，易出現(xiàn)故障，運(yùn)行可靠性仍有待驗(yàn)證。

3.2.4集中組屏方式安裝，維護(hù)、巡視環(huán)境最為便利。

綜合上述分析結(jié)果，考慮可實(shí)施性的要求，本工程推薦采用成熟可靠的二次設(shè)備室集中布置方式。通過(guò)對(duì)智能變電站二次系統(tǒng)硬件及功能整合進(jìn)行可行性分析及論證，通過(guò)對(duì)相應(yīng)二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集成及優(yōu)化，加強(qiáng)了專業(yè)間融合，提高了裝置集成度，使得智能變電站二次設(shè)備數(shù)量降低，有利于創(chuàng)新布置、組屏方式，減少變電站建筑面積和占地面積。