城市全户内变电站的布置

城市全户内变电站的布置

随着城市中心的价格上涨，大规模的城市新能源线路被引入成本高。为了控制成本，通常使用总家庭的电气站类型。全户内站布置紧凑,在节约用地方面效果显著。目前武汉市三环内的新建变电站均为户内站。由于户内站占地面积小,布局紧凑,站址位置通常深入到城市中心,承载负荷一般较大,可靠性要求较高,相比较户外站有其自身的特点。本文针对《国家电网公司输变电工程通用设计》(2011版)中提出的典设方案,结合实际工程对户内站的特点及问题进行了探讨。1主变终期规模和接种方式在2011版的《国家电网公司输变电工程通用设计》(以下简称通用设计)一书中,全户内110kV变电站提出来A2-1-A2-5共5个方案。其中A2-1主变终期规模为2×50MVA,A2-5主变终期规模为4×50MVA,综合考虑负荷情况及城中心变电站建设用地成本,武汉地区新建的110kV户内站一般采用主变终期规模为3×50MVA;另A2-2方案中包含有35kV电压等级的设备,而实际上武汉中心城区已逐步取消35kV电压等级的电网,因此现主要以A2-3及A2-4两个典设方案为底本进行变电站的优化设计。对比110-A2-3及110-A2-4方案,二者在平面布置上较为相似,变电站均采用两层的独栋建筑,一楼都是主要以布置主变压器、110kVGIS配电装置、10kV高压开关柜及消弧线圈为主,二层则均以主控室与10kV电容器组为主;主接线形式上10kV两个方案均采用环形接线方式。二者差异性主要体现在110kV及10kV的出线规模及110kV的接线形式上,A2-3方案110kV终期出线6回,10kV终期出线36回,110kV采用环进环出接线;A2-3方案110kV终期出线3回,10kV终期出线42回,110kV采用扩大外桥接线。结合电城市网的实际情况,上述典设方案在武汉地区的应用又有一定的差异性。2环进环出接入点方式在武汉户内站一般都处于负荷中心,可靠性要求高;户外变方案一般只在远城区采用,上述应用环境的差别很明显的体现在主接线形式上。在2010年及之前,武汉地区新建的110kV户内站较多的采用终期接线方式是单母四分段(典设方案一般在户外站该接线方式),建设伊始只上2台主变,10kV为单母三分段。随着出线回路增多,近年来经常在第3台主变不上的情况下上齐所有出线柜,这时的10kV接线方式实际上仍然是单母三分段,该种方式下未上的3#主变一侧的负荷全部转至2#主变,1#与2#主变负荷分配严重不平衡,而环形接线的采用则能很好地解决上述问题。对于A2-3方案110kV侧采用的环进环出接线,该方式可靠性确实很高,但武汉市内线路通道非常宝贵,新建线路代价高昂,一般110kV变电站终期出线不超4回(典设方案有6回出线);A2-4方案110kV侧的扩大外桥接线,终期出线只有3回。考虑到实际规模,现一般采用单母分段接线,并将其中1台变压器跨接于两段母线上,可靠性由于扩大外桥接线。3平面配置的困难和解决方案3.1油池边封闭接头过滤车出站端过板+管线过环保护A2-3及A2-4方案下主变本体和散热片采用分体布置,变压器110kV侧与110kVGIS之间采用电缆连接。在变压器本体室内布置有以下设备:主变本体及附属构件(如油枕、导油管)、110kV中性点成套设备、110kV电缆终端、10kV母线桥。在110-A2-3方案的应用过程中设计人员在变压器室的布置上显得非常局促,具体有如下几个难题:1)变压器室及散热器室需有巡视检修通道,并有足够空间供运检人员沿油池边行走,同时还应满足变电站散热通风的要求。2)根据规范要求,变压器油枕上的油位计应易于观测。3)10kV采用封闭母线桥走向不能影响到变压器的安装。经分析上述问题的产生主要由以下几个原因:1)10kV采用单母六分段环形接线方式,每台变压器的10kV侧分为两段,因此母线桥在变压器室内会分裂为两个分支分别经穿墙套管与高压开关柜连接,由母线桥物理特性决定了在其生出分支的的一段实际相当于叠加了两层封闭母线桥。在典设方案下,如若变压器油枕采用常规布置形式(位于变压器本体油箱侧上方),油枕距离母线桥会非常的近,母线桥外壳截面大小一般为1.0m×0.5m,即不方便安装,也不利于油位计的观测。2)主变10kV侧一般设计人员习惯采用母线桥做连接,由于变压器室空间狭小,母线桥通常位于油池边巡视走道的正上方。50MVA变压器10kV母线桥每相需采用两根120×10的铜排,考虑到相关附件后,封闭母线桥重量达到130kg/m,需要在巡视通道上做2~3根基础支撑其重量,影响了走道的畅通性。3)典设方案中变压器110kV中性点的位置靠近主变110kV套管,中性点成套装置相应位于主变110kV一侧;而变压器厂家实际提供的位置则靠近主变10kV套管,中性点成套装置也相应位于主变10kV一侧,常规的中性点成套装置所含的中性点刀闸、避雷器、放电间隙及电流互感器均排列在一个断面上,纵向尺寸较长,故对封闭母线桥外壳的带电距离很难满足规范要求。3.2主变10kv侧内部集中连接的方案设计1)采用绝缘铜管母线由于导体集肤效应的作用,越靠近导体表面电流密度越大。封闭绝缘管型母线的主体为空心铜管,相较于常规矩形铜排,其导体表面电流密度分布更加均匀;同时管型母线为空心导体,母线两端有呼吸孔,内径风道能自然形成热空气对流,散热条件好,温升低,也有利于提高导体的额定载流量。因此变压器10kV侧采用绝缘铜管母线能减小用铜量,φ100×5的绝缘铜管即能达到2×(120×10)铜母排的载流量,重量减轻了38%左右,只需在墙上打支架就能满足绝缘铜管的受力要求,避免了需在走道上做支撑柱对日常巡视的影响;同时绝缘铜管母线没有体积庞大的外箱,便于变压器的安装及油位计的日常观测。2)优化主变10kV侧接线方式由典设A2-3方案10kV接线方式决定了每台变压器10kV侧均分为两个分支,造成变压器与穿墙套管之间的导体结构形式复杂、设备较多,如若只有单一分支的话则会好得多。因此在做前期方案时需统筹考虑采用单母六分段接线的必要性,尽量简化变压器10kV侧与穿墙套管间的连接方式。3)对设备外形结构进行改良三角湖变电站变压器采用厂家常规方案把变压器油枕置于变压器本体与穿墙套管之间,该种方式下油枕与10kV母线桥太近;关山一路与厂家沟通后将油枕位置进行了调整,避开了母线桥,为变压器油位计的观测腾出了空间。另关山一路厂家为西门子(武汉)变压器厂,其提供的变压器外形较三角湖要小很多,比较利于变压器室内的设备布置。3.3油睡眠问题的解决方案110kV三角湖变电站和110kV关山一路变电站主变压器的平面布置图分别如图1和图2所示。110kV三角湖变电站变压器室的尺寸与国网典设(2011年版)110-A2-3方案完全一致,变压器油枕位置采用常规方式,主变10kV侧与穿墙套管之间采用封闭母线桥连接。从图中可以看出封闭母线桥离油枕距离不到200mm,封闭母线桥安装时施工难度较大,运行人员观察油位计(附在主变油枕上)时将受母线桥阻挡难以看清。关山一路变电站为解决上述问题进行了如下改进:主变油枕布置在靠10kV套管一侧油箱的侧上方;主变10kV侧与穿墙套管之间采用绝缘封闭母线连接。通过上述措施变压器室基本能够满足安装及运维的要求。4段接头及10kv1)110kV全户内变电站的国网典设方案应用时,需结合地区特点对主接线进行优化,110kV采用