kV变电站典型设计的实践及探讨

1、220kV变电站典型设计的实践及探讨牡丹江电力设计院 高峰 王立海摘要：国家电网公司输变电工程典型设计的推出，有利于电力设计更好的遵循国家电网“安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效”的设计原则。本文结合对新建220kV中山变电站为设计实例加以探讨，为典型设计的实践应用提供参考。关键词：优化 模块 新技术 新设备1.引言220kV变电站是我国当前电网系统中的主要节点，具有容量大，通道省，占地小，投资相对经济等优点。在220kV变电站实际工程设计中，应根据不同的站址地形，气候环境、出线走廊、建设规模等条件，优化接线及平面布置，合理组合典设模块，有效减少土地占用，积极采用先进成熟的新技术

2、、新设备。不断提高变电站建设的效率和效益。2.220kV变电站的设计要点 本文主要对变电站电气设计中以下几个要点进行研究和探讨：主接线的可靠性和灵活性，主要设备选择的适用性和先进性，电气平面布置的合理性和经济性。2.1电气主接线电气主接线是变电站设计的核心部分，应根据变电站的规划容量，线路、变压器的连接元件总数及设备特点等条件确定。根据220kV500kV变电所设计技术规程有关电气主接线的设计原则要求，电气主接线应综合考虑供电可靠性、运行灵活性、投资经济性、操作检修方便性及可发展性等方面的基本要求。通常情况下，220kV变电站电气主接线可分为220kV/110(66)kV或110(66)kV/

3、10kV或35kV，3个电压等级，220kV进出线4回以上一般采用双母线接线， 4回以下可采用单母线及内桥（2回）或线变组（1回）接线方式。110(66)kV一般采用双母线或单母线分段接线，10kV一般采用单母线分段接线。2.2主要电气设备选择主要电气设备应在满足短路电流要求的基础上，应用全寿命周期的理念和方法，积极研究应用新技术、新工艺，选择安全可靠、功能匹配、寿命协调、技术先进、经济合理的设备。通常情况下，主变压器应突出考虑体积小，噪音低，可靠性高等性能指标，散热选择自冷或低噪声自然油循环风冷散热型式。户内电气设备主要选择GIS高压成套装置及中压开关柜，户外电气设备主要选择六氟化硫电气设备

4、。无功补偿宜选择户外集合式电容器或户内框架式电容器成套装置。2.3电气平面布置电气设计人员应深入研究国网典型设计提出的设计方案，将各个电压等级模块化，在设计中灵活组合，合理拼接。通过多方技术经济比较，形成总体平面布置最优化的工程设计方案。国网典设变电站布置方案分主要为户内和户外，户内方案一般采用GIS成套设备。屋外方案一般采用支持管母线中型布置、软母线中型布置和软母线改进半高型布置。 220kV典设案共13个，110kV方案共12个，66kV方案共12个，各电压等级模块可按需拼接，也可以对户内、户外方案模块混合拼接，进行模块化设计。对具体变电站布置情况可根据变电站选址位置，土地占用面积，环境要

5、求，经济技术比较等各方面情况综合考虑，严格控制变电站占地面积。3.220kV变电站设计实例下面通过鸡西市新建220kV中山变电站设计实例，结合具体工程环境条件，对典型设计模块的实际应用做进一步研讨。3.1工程概况220kV中山变电站最终规模为180MVA主变压器2台，电压等级220/69/10.5kV。安装31.5MVA子变2台，电压等级69/10.5kV。220kV出线6回，66kV出线16回。10kV出线12回，4组5兆乏并联电容器。本期规模为主变压器1台，子变1台，1220kV出线2回，66kV出线8回。10kV出线6回，2组5兆乏并联电容器。变电站按照全数字化变电站设计，采用计算机监控

6、系统。站址场地坡度较大，要求在节省投资的前提下尽量减少占地面积。3.2主接线的确定根据各电压等级出线回路数及可靠性要求，确定最终规模220kV采用双母线接线，66kV采用双母线接线，10kV采用单母线分段接线。能够保证变电站运行的可靠性和灵活性。按照经济型原则，本期220kV采用单母线接线，66kV采用双母线接线， 10kV采用单母线接线。最大程度节省了本期投资金额。（见图1） 图1：220kV中山变电所电气主接线图3.3主要设备的选择经短路电流计算，设备短路电流水平确定为：220kV选择40kA，66kV选择31.5kA，10kV选择25kA。（见表1）根据东北地区冬季高寒覆冰等环境气候特点

7、，站内220kV断路器选用了六氟化硫罐式断路器，66kV及10kV选用了户内设备。在设备选择上采用新技术，新设备，使变电站布置在典设基础得以进一步优化。表一：短路电流计算结果表母线名称三相短路电流（kA）三相短路容量（MVA）220kV母线15.5617566kV母线12.2871341.410kV母线22.722242220 kV设备选用LW24-252 /T型罐式断路器，该设备罐体保温性好，外附电流互感器安装位置灵活，采用自能灭弧机构，配用技术成熟的弹簧操动机构。可以更好的满足东北地区冬季安全运行，同时减少独立的电流互感器隔位，减小了开关场占地面积（见图2）。66kV设备选用封闭式六氟化硫

8、GIS组合电器，10kV采用铠装式户内开关柜，无功补偿采用具备自动调容功能的集合式电容器。这些新技术，新设备的使用，提高了变电站冬季运行的安全性，可靠性。 图2：LW24-252 /T型220 kV罐式断路器主变压器选用低损耗、自然循环风冷式、低噪声有载调压变压器，容量为180MVA，电压比：22081.25%/69/10.5kV，接线组别：YN、YNO、D11，阻抗电压：（高-低）23%（高-中）14%、（中-低）8%。 子变选用低损耗、自冷式、低噪声有载调压变压器，容量为31.5MVA，电压比：6681.25%/10.5kV，接线组别：YN、D11，阻抗电压：（高-低）9% 。3.4优化平

9、面布置根据现场地形道路和进出线方向情况，变电站220kV配电装置位于所区南侧，顺次向北分别为220 kV主变压器、10kV、66 kV屋内配电装置，66 kV子变压器，站区大门位于东侧。（见图3）图3：变电站电气总平面布置图220kV配电装置参照国网典设220-A-3方案，采用户外敞开式布置设计，支持管母线中型布置，断路器单列布置。220kV开关场共计10个间隔，间隔宽13米，架空出线，横向长度150米。由于采用罐式断路器，经优化布置，取消电流互感器间隔布置尺寸，纵向长度51米。设计纵向长度比典设模块减少3米，开关场面积节约450平方米。66 kV配电装置参考220kV典设B-5-66模块，6

10、6kV共计22个间隔，采用GIS设备户内布置，双母线，间隔宽1.5米，建筑总长36.9米（见图4）。10 kV屋内配电装置采用典设A-3-10模块，开关柜单列布置，电缆出线。图4：66kV配电装置室局电气平面布置图变电站整体布置经优化整合，电气综合楼采用错层建筑，66kV配电装置室布置在二层，10kV配电装置室，蓄电池室，交流设备室，消弧线圈室全部位于一层，继电保护室及辅助房间一层独立建筑，最大建筑面积控制在886平方米，总建筑容积满足GB 50016-2006建筑设计防火规范8.3.1规定，建筑体积小于等于5000立方米，可不设置室内消火栓。对比典设220-A-3全户外设计方案，变电站围墙内面积由可研阶段的2.16公顷调减为初设阶段的1.2公顷，占地面积减少0.96公顷，比典设节省征地44.4%。在降低土方量及工程购地投资方面具有典型实际意义。4.结束语目前，220kV变电站的设计技术已经比较成熟，设备的生产与制造趋于标准化，为变电站模块化设计提供了基本条件。根据国家电网公司“两型一化”的电力工程建设要求