110kV戶內(nèi)變電站通用設(shè)計(jì)方案

李曉暉 余 勝

（1.國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，武漢 430050；2.武漢供電設(shè)計(jì)院，武漢 430032）

隨著城市中心地價(jià)不斷高企，在城區(qū)新建變電站征地成本較高，為控制成本在人口比較密集的地方一般都采用全戶內(nèi)變電站的型式。全戶內(nèi)站布置緊湊，在節(jié)約用地方面效果顯著。目前武漢市三環(huán)內(nèi)的新建變電站均為戶內(nèi)站。

由于戶內(nèi)站占地面積小，布局緊湊，站址位置通常深入到城市中心，承載負(fù)荷一般較大，可靠性要求較高，相比較戶外站有其自身的特點(diǎn)。本文針對(duì)《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)》（2011 版）中提出的典設(shè)方案，結(jié)合實(shí)際工程對(duì)戶內(nèi)站的特點(diǎn)及問題進(jìn)行了探討。

1 典設(shè)方案的簡(jiǎn)介

在2011 版的《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)》（以下簡(jiǎn)稱通用設(shè)計(jì)）一書中，全戶內(nèi)110kV變電站提出來A2-1－A2-5 共5 個(gè)方案。其中A2-1主變終期規(guī)模為2×50 MVA，A2-5 主變終期規(guī)模為4×50 MVA，綜合考慮負(fù)荷情況及城中心變電站建設(shè)用地成本，武漢地區(qū)新建的110kV 戶內(nèi)站一般采用主變終期規(guī)模為3×50 MVA；另A2-2 方案中包含有35kV 電壓等級(jí)的設(shè)備，而實(shí)際上武漢中心城區(qū)已逐步取消35kV 電壓等級(jí)的電網(wǎng)，因此現(xiàn)主要以A2-3及A2-4 兩個(gè)典設(shè)方案為底本進(jìn)行變電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

對(duì)比110-A2-3 及110-A2-4 方案，二者在平面布置上較為相似，變電站均采用兩層的獨(dú)棟建筑，一樓都是主要以布置主變壓器、110kVGIS 配電裝置、10kV 高壓開關(guān)柜及消弧線圈為主，二層則均以主控室與10kV 電容器組為主；主接線形式上10kV兩個(gè)方案均采用環(huán)形接線方式。二者差異性主要體現(xiàn)在110kV 及10kV 的出線規(guī)模及110kV 的接線形式上，A2-3 方案110kV 終期出線6 回，10kV 終期出線36 回，110kV 采用環(huán)進(jìn)環(huán)出接線；A2-3 方案110kV 終期出線3 回，10kV 終期出線42 回，110kV采用擴(kuò)大外橋接線。結(jié)合電城市網(wǎng)的實(shí)際情況，上述典設(shè)方案在武漢地區(qū)的應(yīng)用又有一定的差異性。

2 主接線的特點(diǎn)及選用

在武漢戶內(nèi)站一般都處于負(fù)荷中心，可靠性要求高；戶外變方案一般只在遠(yuǎn)城區(qū)采用，上述應(yīng)用環(huán)境的差別很明顯的體現(xiàn)在主接線形式上。

在2010年及之前，武漢地區(qū)新建的110kV 戶內(nèi)站較多的采用終期接線方式是單母四分段（典設(shè)方案一般在戶外站該接線方式），建設(shè)伊始只上2 臺(tái)主變，10kV 為單母三分段。隨著出線回路增多，近年來經(jīng)常在第3 臺(tái)主變不上的情況下上齊所有出線柜，這時(shí)的10kV 接線方式實(shí)際上仍然是單母三分段，該種方式下未上的3#主變一側(cè)的負(fù)荷全部轉(zhuǎn)至2#主變，1#與2#主變負(fù)荷分配嚴(yán)重不平衡，而環(huán)形接線的采用則能很好地解決上述問題。

對(duì)于A2-3 方案110kV 側(cè)采用的環(huán)進(jìn)環(huán)出接線，該方式可靠性確實(shí)很高，但武漢市內(nèi)線路通道非常寶貴，新建線路代價(jià)高昂，一般110kV 變電站終期出線不超4 回（典設(shè)方案有6 回出線）；A2-4 方案110kV 側(cè)的擴(kuò)大外橋接線，終期出線只有3 回。考慮到實(shí)際規(guī)模，現(xiàn)一般采用單母分段接線，并將其中1 臺(tái)變壓器跨接于兩段母線上，可靠性由于擴(kuò)大外橋接線。

3 平面布置的難點(diǎn)及解決方案

3.1 變壓器室布置的難點(diǎn)

A2-3 及A2-4 方案下主變本體和散熱片采用分體布置，變壓器110kV 側(cè)與110kVGIS 之間采用電纜連接。在變壓器本體室內(nèi)布置有以下設(shè)備：主變本體及附屬構(gòu)件（如油枕、導(dǎo)油管）、110kV 中性點(diǎn)成套設(shè)備、110kV 電纜終端、10kV 母線橋。在110-A2-3 方案的應(yīng)用過程中設(shè)計(jì)人員在變壓器室的布置上顯得非常局促，具體有如下幾個(gè)難題：

1）變壓器室及散熱器室需有巡視檢修通道，并有足夠空間供運(yùn)檢人員沿油池邊行走，同時(shí)還應(yīng)滿足變電站散熱通風(fēng)的要求。

2）根據(jù)規(guī)范要求，變壓器油枕上的油位計(jì)應(yīng)易于觀測(cè)。

3）10kV 采用封閉母線橋走向不能影響到變壓器的安裝。

經(jīng)分析上述問題的產(chǎn)生主要由以下幾個(gè)原因：

1）10kV 采用單母六分段環(huán)形接線方式，每臺(tái)變壓器的10kV 側(cè)分為兩段，因此母線橋在變壓器室內(nèi)會(huì)分裂為兩個(gè)分支分別經(jīng)穿墻套管與高壓開關(guān)柜連接，由母線橋物理特性決定了在其生出分支的的一段實(shí)際相當(dāng)于疊加了兩層封閉母線橋。在典設(shè)方案下，如若變壓器油枕采用常規(guī)布置形式（位于變壓器本體油箱側(cè)上方），油枕距離母線橋會(huì)非常的近，母線橋外殼截面大小一般為1.0m×0.5m，即不方便安裝，也不利于油位計(jì)的觀測(cè)。

2）主變10kV 側(cè)一般設(shè)計(jì)人員習(xí)慣采用母線橋做連接，由于變壓器室空間狹小，母線橋通常位于油池邊巡視走道的正上方。50MVA 變壓器10kV 母線橋每相需采用兩根120×10 的銅排，考慮到相關(guān)附件后，封閉母線橋重量達(dá)到130kg/m，需要在巡視通道上做2～3 根基礎(chǔ)支撐其重量，影響了走道的暢通性。

3）典設(shè)方案中變壓器110kV 中性點(diǎn)的位置靠近主變110kV 套管，中性點(diǎn)成套裝置相應(yīng)位于主變110kV 一側(cè)；而變壓器廠家實(shí)際提供的位置則靠近主變10kV 套管，中性點(diǎn)成套裝置也相應(yīng)位于主變10kV 一側(cè)，常規(guī)的中性點(diǎn)成套裝置所含的中性點(diǎn)刀閘、避雷器、放電間隙及電流互感器均排列在一個(gè)斷面上，縱向尺寸較長(zhǎng)，故對(duì)封閉母線橋外殼的帶電距離很難滿足規(guī)范要求。

3.2 解決方案

1）采用絕緣銅管母線

由于導(dǎo)體集膚效應(yīng)的作用，越靠近導(dǎo)體表面電流密度越大。封閉絕緣管型母線的主體為空心銅管，相較于常規(guī)矩形銅排，其導(dǎo)體表面電流密度分布更加均勻；同時(shí)管型母線為空心導(dǎo)體，母線兩端有呼吸孔，內(nèi)徑風(fēng)道能自然形成熱空氣對(duì)流，散熱條件好，溫升低，也有利于提高導(dǎo)體的額定載流量。因此變壓器10kV 側(cè)采用絕緣銅管母線能減小用銅量，φ100×5 的絕緣銅管即能達(dá)到2×（120×10）銅母排的載流量，重量減輕了38%左右，只需在墻上打支架就能滿足絕緣銅管的受力要求，避免了需在走道上做支撐柱對(duì)日常巡視的影響；同時(shí)絕緣銅管母線沒有體積龐大的外箱，便于變壓器的安裝及油位計(jì)的日常觀測(cè)。

2）優(yōu)化主變10kV 側(cè)接線方式

由典設(shè)A2-3 方案10kV 接線方式?jīng)Q定了每臺(tái)變壓器10kV 側(cè)均分為兩個(gè)分支，造成變壓器與穿墻套管之間的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、設(shè)備較多，如若只有單一分支的話則會(huì)好得多。因此在做前期方案時(shí)需統(tǒng)籌考慮采用單母六分段接線的必要性，盡量簡(jiǎn)化變壓器10kV 側(cè)與穿墻套管間的連接方式。

3）對(duì)設(shè)備外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良

三角湖變電站變壓器采用廠家常規(guī)方案把變壓器油枕置于變壓器本體與穿墻套管之間，該種方式下油枕與10kV 母線橋太近；關(guān)山一路與廠家溝通后將油枕位置進(jìn)行了調(diào)整，避開了母線橋，為變壓器油位計(jì)的觀測(cè)騰出了空間。另關(guān)山一路廠家為西門子（武漢）變壓器廠，其提供的變壓器外形較三角湖要小很多，比較利于變壓器室內(nèi)的設(shè)備布置。

3.3 工程應(yīng)用實(shí)例

110kV 三角湖變電站和110kV 關(guān)山一路變電站主變壓器的平面布置圖分別如圖1和圖2所示。

圖1 110kV 三角湖變電站變壓器室平面布置圖

圖2 110kV 關(guān)山一路變電站變壓器室平面布置圖

110kV 三角湖變電站變壓器室的尺寸與國(guó)網(wǎng)典設(shè)（2011年版）110-A2-3 方案完全一致，變壓器油枕位置采用常規(guī)方式，主變10kV 側(cè)與穿墻套管之間采用封閉母線橋連接。從圖中可以看出封閉母線橋離油枕距離不到200mm，封閉母線橋安裝時(shí)施工難度較大，運(yùn)行人員觀察油位計(jì)（附在主變油枕上）時(shí)將受母線橋阻擋難以看清。關(guān)山一路變電站為解決上述問題進(jìn)行了如下改進(jìn)：主變油枕布置在靠10kV 套管一側(cè)油箱的側(cè)上方；主變10kV 側(cè)與穿墻套管之間采用絕緣封閉母線連接。通過上述措施變壓器室基本能夠滿足安裝及運(yùn)維的要求。

4 結(jié)論

1）110kV 全戶內(nèi)變電站的國(guó)網(wǎng)典設(shè)方案應(yīng)用時(shí)，需結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)對(duì)主接線進(jìn)行優(yōu)化，110kV 采用單母分段接線及10kV 采用環(huán)形接線是比較合適的。

2）戶內(nèi)站與戶外站相比，占地面積較小，經(jīng)濟(jì)性好，但同時(shí)對(duì)設(shè)備的布置提出了更高的要求，典設(shè)方案下變壓器室的設(shè)備的擺放需加注意，需便于設(shè)備安裝，同時(shí)能滿足運(yùn)維方的要求，方便運(yùn)維人員觀測(cè)主變油位計(jì)，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改良，以滿足變壓器室內(nèi)各種帶電距離的要求。

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