全室内变电站设计概述

'全室内变电站设计概述    杜文粘来娥山东电力工程咨询院（250013）摘要：全室内变电所受所处地理环境、城市规划、设计规模的影响，不仅要节约宝贵的城市土地，且要较好解决变电所与城市规划协调问题。该文结合220kV老东门变电所设计，对全室内变电所进行总结，为今后类似变电所的设计提供一定的参考。关键词：全室内变电所电气主接线电气设备选择电气设备布置1概况220kV老东门变电所属城市变电所，是济南市城市电网改造的重要项目之一，位于济南市负荷密度最大的地段。该所周围重要用户林立，有大明湖、趵突泉等名胜古迹和繁华商业区；有银座大厦、新闻大厦、华能大厦等高层建筑及佛山苑、正觉寺等住宅区。因此，对该变电所的供电质量和供电可靠性有较高要求。2电气主接线及电气设备选择2．1电气主接线2．1．1主变压器 根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定，直接向10kV配电网供电的降压变压器，应选用有载调压变压器，且变电所距供电电源距离较近，变电所正常时电压水平在220-230kV之间，主变宜选额定电压为220kV的有载调压变压器。故主变压器选用三相三线圈、强迫油循环风冷节能型、高阻抗、低噪音(70dB)有载调压变压器，室内安装，本期安装180MVA一台，远期规划为两台。2．1．2主接线本工程220kV侧采用线路变压器组接线，不设出线断路器。两回进线采用内桥接线，较外桥接线而言，线路操作灵活，其中一回线路故障不影响变电所供电，系统继电保护配置相对简单。110kV部分远近期均为出线6回，主变压器进线远景2回(本期1回)共8个单元。由于变电所占地范围受限，采用装配式户内配电装置已无可能，因此采用GIS，接线型式为单母线分段。10kV部分远近期出线均为24回，主变压器进线远景4回(本期2回)，所用变出线2回共计30个单元，采用单母线分段接线，每台变压器设两段母线，#1变压器接入I、Ⅲ段母线，#2变压器接人Ⅱ、Ⅳ段母线I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母线之间设分段断路器，正常情况下分列运行。2．1．3主变压器中性点接地方式220kV侧为直接接地系统，主变压器直接接地或不接地(本期一台直接接地)，且装设金属氧化物避雷器和放电间隙作为主变压器不接地运行时保护中性点绝缘。110kV侧经消弧线圈接地。本期10kVI、Ⅲ段母线上各接Zn，ynl接线的所用接地变压器一台，其10kV绕组容量为800kVA，中性点经450kVA的消弧线圈接地，0．4kV侧容量为315kVA，供所用电用。 2．1．4无功补偿按照无功就地分区分电压基本平衡的原则，变电所应根据需要配置无功补偿设备，以补偿变压器的损耗。本变电所距供电电源(黄台电厂)较近，仅有10km，无功较充足，正常方式下，变电所220kV母线电压较高，在220-230kV范围内，可满足电压质量的要求。同时本所110kV、10kV全部为电缆出线，电缆本身充电功率比架空线路大，因此从补偿无功功率损耗看，本期可以不装设电容器补偿。但变电所在布置上预留了电容器的位置。本所远期在10kV侧装设无功补偿电力电容器，装置容量为10000kvar，分两组接于10kV母线上。2．2电气设备选择作为全室内变电所，各级电压等级设备在满足安全可靠的前提下，还应符合高自动化、小型化、无油化、低损耗等方面的要求：(1)尽可能压缩占地空间，节约昂贵的土地和结构建设费用。(2)为适应变电所布置紧凑、检修空间小的特点，所选用的设备必须有较高的可靠性，维护简单，检修周期长。(3)由于该所离居民楼很近，对设备的噪音水平、温升限制等比敞开式变电所设备要求高。(4)对安装在室内设备，尽量选用无油化产品，必要时，选用具有阻燃性能的设备和材料，减少火灾隐患，保证设备和人员的安全。3电气设备布置及结构型式 本变电所总体采用室内布置，占地面积小，仅占室外普通中型(保护下放型)的13．6％。综合楼为东西长54m，南北宽27m的二层建筑(局部一层)并带有地下电缆层。综合楼一层(0m层)设有变压器室、220kVGIS室、10kV开关室、10kV保护小室、曲折变压器和消弧线圈室以及消防间等；综合楼4．25m层设有110kVGIS室及电容器室。综合楼9．0m层设有控制保护室、资料室、继电保护仪表室、微机监控室、通信室等。地下层(-3．84m层)设有电缆层及水泵房。主变压器室布置在综合楼东西两侧，每个变压器室北侧墙开6mX8m隔音防火门(带小门)作为主变运输通道。为了降低变电所噪声对周围环境的影响，主变(包括本体及冷却器系统)的噪音限制在65dB以下，主变压器室南侧墙留隔音防火小门。主变压器室外墙下部除门位置以外，均设消音百页窗。主变压器室内墙壁做BSX穿孔复合吸声板贴墙。主变压器负载损耗为2X685kW。通风采用自然通风方式，变压器室每间屋顶设2组屋顶通风器，进风口采用消声百页窗，以降低变电所噪声对周围环境的影响。为了电缆试验及运行方便，主变220kV电缆进线不用插拨式，用独立式，主变220kV电缆进线由地下电缆层穿过室内地面引至电缆头，电缆头与主变220kV侧用软导线连接；主变110kV侧与110kV配电装置用软导线连接；主变压器10kV进线通过穿墙套管后分成两个分支，分别经过母线桥进入I、Ⅲ(或Ⅱ、Ⅳ)段母线。为了正常小规模检修方便，室内南北向设手动葫芦。10kV开关柜室在东西两主变压器室之间。开关柜采用单层双列布置，中间为操作及运输通道，宽2．5m。开关柜进线采用成套母线桥。10kV出线采用电缆，电缆穿过室内地面引至地下电缆层，南北两侧电缆隧道口引出。220kVGIS室在Om层的北侧，四侧的维护通道大于2m，为了安装及维护方便，室内设有吊沟和地瞄。室内设有电缆夹层为各级配电装置的二次电缆通道；220kV出线采用电缆，电缆穿过室内地面引至地下电缆层，北侧中间电缆隧道口引出。110kVGIS室在4．25m层的南侧，四侧的维护通道大于3m，为了安装及维护方便，室内设有5t吊车。110kV出线采用电缆，电缆穿过室内地面引至地下电缆层，南北两侧电缆隧道口引出。4．25m层的110kV配电装置室中间四个开间的楼板标高均降低300mm，以方便二次电缆敷设和整个室内美观。楼板降低标高处设备基础与其它设备高度一致，待设备安装就位后，铺设防静电活动地板补平。为了远期扩建方便，110kV配电装置室的南侧留4mX5m的可拆卸墙，作为扩建时进设备用。 4消防设计全室内变电所的消防，必须引起高度重视，否则一旦发生火灾，将造成重大事故。在本工程的设计中，按照消防规程，采取以下措施：(1)电缆选用阻燃电缆，凡电缆经过的孔洞均进行电缆防火封堵，防止电缆延燃。(2)主变压器采用水喷雾消防系统，发生火灾时自动报警，可进行自动或手动灭火。(3)电气设备全部采用无油化，发生火灾的可能性极小。(4)每个房间内配有多个手提式灭火器，全所共76个。整个变电所配有40个推车式灭火器。(5)地下电缆层按要求进行防火分区，以限制火灾范围。(6)配有工业监视系统，各层与主变压器室均装设摄像头，以监视整个变电所的主要部位。(7)在各设备间及监控室均设置火灾探测报警系统。发生火灾时自动报警，手动灭火。火警探测系统通过微机通讯与微机监控系统联系。5防雷接地设计全室内变电所，与室外变电所不同，其不仅要防直击雷和雷电波的侵入，同时也要防雷击电磁脉冲，需要做以下处理： (1)变电所的综合楼顶用中10的圆钢装设避雷带，作直击雷保护，避雷带沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成了10mX10m的网格。为了减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险和改进电磁环境，采取等电位连接。本工程有12根中12的圆钢引下与主接地网相连，为整体美观，引下线暗敷，每隔4-5m与结构柱中的钢筋上的预埋连接板焊接一次。(2)综合楼下的接地体设计寿命应与变电所一致，选用了中25镀锌圆钢，与室外接地网相接。(3)在综合楼各层及各房间内敷设水平接地环形网，各环形网相互连接并与室外接地网连成一体形成总接地网。(4)所内220kY电缆一端接地，另一端通过接地保护器接地。(5)GI$室内的各种设备接地部位都以最短的路径与室内的环形网连接，且基座下的钢筋混泥土地板中的钢筋焊成网，并与环形网连接。(6)为了减少电磁干扰的感应效应，二次电缆全采用屏蔽电缆。6所用电系统设计本变电所所用电源从两台兼作接地变压器用的曲折变压器低压侧取得，所用电为380／220V三相四线制中性点接地系统，采用单母线分段接线，所用馈线均布置在两段母线上，对主变压器通风等重要负荷采用双回路供电，一供一备运行；220kV及110kV汇控柜内的供加热及操作的电源采用双回路环网供电解环运行。7照明系统考虑更换方便，灯具安装位置不宜过高，同时不能安装在电气设备正上方和正常运行时不允许进入的电气设备间；灯具的控制开关与运行的巡视通道相配合，将正常运行所需照度和安装、检修所需照度分开，并且照度满足工业监视的要求，选用长寿光源。8通风 为了减少噪音对周围环境的影响，整个变电所以自然通风为主，事故通风采用自然进风机械排风系统。220kV、110kVGIS室装设强力通风装置。便于工作人员进入$F6配电装置室时，先通风15min。9监控系统全室内无人值班室变电所，不设控制屏，采用BJ微机监控系统实现遥测、遥信、遥控、遥调及就地监控功能。微机监控系统采用分层分布式系统结构，分为电站层和间隔层两层式结构。测控装置集中组屏安装在控制保护室内。10kV线路、所用变等采用测控保护合一的分散装置，分别安装在各自的出线开关柜上。10操作闭锁220kY／110kV的断路器与隔离开关间的操作闭锁由GIS本身的电气闭锁及微机监控系统完成，10kV开关柜设备间的闭锁由本身的电气闭锁及机械闭锁来实现。主变三侧间的操作闭锁由电气闭锁完成。变电所不设专用微机闭锁装置。11几点思考总结老东门变电所设计，提出以下几个问题，供以后工程考虑。11．1是否采用微机闭锁装置根据本工程设计情况，虽然220kV、110kV采用GIS，10kV开关柜有防误作闭锁功能，但不同电压等级间的联锁和所内大量网门的采用，仍需有很多电缆。因此，今后工程若有必要时，仍需采用微机闭锁装置。11．2110kVGI$室是否需要吊车 据本工程实际情况，10kVGIS每个间隔最重5t，完全可以用设有吊沟和地瞄的方式完成安装及维护。而室内设吊车不仅增加室内高度，且增加维护量和投资。建议今后工程10kVGI$室不设吊车。11．3是否有必要设围墙一般主城区的全室内变电所今后工程不需要围墙，不仅节约占地面积，且有利于与周围环境协调。11．4全室内所能否与公共、民用建筑相结合一般全室内所建在城区建筑物和人流密集的中心区，如单从建一座变电所考虑，往往无论从规划和用地上来说都是不合适的，若与周围的大楼等建筑相结合，组成一幢建筑或建筑群，不仅提高土地的建筑容积率，且可美化城市景观。'