模塊化預(yù)制倉式變電站在110kV配網(wǎng)中的應(yīng)用

摘要：在電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過程中，城市110kV配網(wǎng)系統(tǒng)的建立與運(yùn)行存在變電站落地困難的問題，導(dǎo)致變電站的建設(shè)經(jīng)常面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。在進(jìn)行配網(wǎng)建設(shè)時(shí)，可以將模塊化預(yù)制倉式變電站應(yīng)用在110kV配網(wǎng)的建設(shè)中，應(yīng)用具有較強(qiáng)緊湊型的全密封方案來解決其中的電磁干擾以及噪聲干擾等方面的問題。文章對(duì)模塊化預(yù)制倉式變電站在110kV配網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：模塊化；預(yù)制倉式變電站；110kV配網(wǎng)；電力網(wǎng)絡(luò)；變電站建設(shè)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM63 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.041

1 概述

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷進(jìn)行，城市的用電負(fù)荷也隨之不斷增加，110kV配網(wǎng)中需要建設(shè)更多的變電站。但是，由于城市的人口相對(duì)密集，土地面積緊張，想要在市區(qū)建設(shè)這些變電站，就必須考慮到變電站的占地面積以及電磁干擾噪聲干擾等方面的問題。近年來，在我國應(yīng)用的預(yù)制倉式變電站中，能夠?qū)崿F(xiàn)二次自動(dòng)化設(shè)備的預(yù)制，但變電站的占地面積與工作量仍然很大，因此選擇建設(shè)結(jié)構(gòu)更加緊湊的變電站是未來發(fā)展的目標(biāo)，而模塊化預(yù)制倉式變電站就是能夠滿足這些需求的變電站結(jié)構(gòu)。

2 模塊化預(yù)制倉式變電站的建設(shè)要求

在城市區(qū)域內(nèi)建設(shè)變電站，最基本的要求就是要滿足其自身的美觀性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，所以模塊化預(yù)制倉式變電站的具體建設(shè)要求包括以下六個(gè)方面：第一，變電站能夠在戶外正常運(yùn)行，并需要具有較強(qiáng)的抗沖擊能力、防盜能力以及防破壞能力；第二，具有優(yōu)秀的防腐性能，確保正常使用40年后不得產(chǎn)生銹蝕；第三，變電站的防腐這標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)以上；第四，運(yùn)行噪聲能夠得到有效的控制，避免影響市民的正常生活；第五，占地面積應(yīng)控制在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，保證整體結(jié)構(gòu)的緊湊型性；第六，能夠?qū)崿F(xiàn)一體化安裝，以縮短工程施工周期。

3 模塊化預(yù)制倉式變電站建設(shè)方案

3.1 變電站整體方案

在模塊化預(yù)制倉式變電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常會(huì)包括110kV的GIS預(yù)制倉、二次自動(dòng)化預(yù)制倉、無功補(bǔ)償預(yù)制倉、消弧線圈預(yù)制倉以及變壓器預(yù)制倉等。這些預(yù)制倉的股價(jià)結(jié)構(gòu)均為異地式，能夠滿足較高的剛度與機(jī)械強(qiáng)度要求，選用的材質(zhì)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼為主。預(yù)制倉的防護(hù)要滿足IP33D的要求，而倉體接縫處防護(hù)等級(jí)要保證在IP54以上，倉體內(nèi)部應(yīng)使用鋼板與阻燃材料分成不同的隔室，這些隔室之間的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP2X。預(yù)制倉中的門板、框架以及上蓋據(jù)需要使用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板作為材料，并對(duì)表面進(jìn)行噴砂等方式的防腐處理，框架處鋼板的厚度必須保證在2.5毫米以上，門板以及上蓋板的厚度必須保證在2毫米以上。倉體內(nèi)部的填充物可以選用聚氨酯防火材料，保證倉體具有較強(qiáng)的防火性能。倉體中使用的金屬構(gòu)件的防腐處理必須保證40年不出現(xiàn)銹蝕，外側(cè)的冷軋鋼板必須經(jīng)過處理，以確保其防腐性能。由于倉體內(nèi)部需要設(shè)置變壓器、計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化控制設(shè)備，必須保證具有良好的防潮與防塵性能。預(yù)制倉的外形應(yīng)符合其應(yīng)用要求，必須做到不易積水，頂蓋應(yīng)保證有一個(gè)大于5°的散水坡度。倉體的設(shè)計(jì)中必須減少緊固件的外露數(shù)量，防止出現(xiàn)水經(jīng)過緊固件進(jìn)入殼體內(nèi)部，對(duì)于已經(jīng)穿透外殼的孔，必須采取有效的密封措施，如果無法避免出現(xiàn)緊固件外露，則應(yīng)選擇不銹鋼材質(zhì)的緊固件，防止出現(xiàn)銹蝕。為了保證倉體具有良好的隔熱性，必須保證一般周圍空氣溫度下電器設(shè)備的溫度低于最高溫度，同時(shí)必須保證高于最低溫度。每個(gè)倉體的內(nèi)部都應(yīng)在頂部安裝自動(dòng)煙感系統(tǒng)，煙感系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)接通，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，能夠避免火災(zāi)的進(jìn)一步

蔓延。

3.2 變電站整體建設(shè)模式

在選擇模塊化預(yù)制倉式變電站的建設(shè)模式時(shí)，需要根據(jù)其占地面積與位置的需求來選擇，一般選擇落地平鋪的建設(shè)模式，也可以選擇立體建設(shè)模式，可以將倉體安裝在基礎(chǔ)層的置頂位置，其設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)倉體承重以及減震系統(tǒng)進(jìn)行處理。上下兩層的倉體間必須設(shè)立有效的隔震設(shè)施，用戶消除震動(dòng)與噪音。上層的倉體結(jié)構(gòu)的總重量要控制在100噸以下，最下層倉體的框架必須能夠承受100兆帕以上的應(yīng)力。

4 模塊化預(yù)制倉式變電站主要技術(shù)要求

4.1 倉體防輻射性能要求

預(yù)制倉的防輻射主要采取工頻輻射防護(hù)的方式，對(duì)110kV的預(yù)制倉進(jìn)行防護(hù)相對(duì)簡單，當(dāng)時(shí)進(jìn)出線接頭處比較容易出現(xiàn)問題，所以變壓器預(yù)制倉需要采取以下防護(hù)方案：第一，選擇合適的線路接入方式與路徑，盡可能使用地下電纜；第二，變電站中應(yīng)減少分相設(shè)備數(shù)量，使用三相設(shè)備取代，以便可以應(yīng)用三相電的優(yōu)勢(shì)來消除電磁場；第三，應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆椒▉砥帘坞姶艌觯瑢?duì)工頻電磁輻射采取屏蔽的措施效果非常明顯，站內(nèi)的高壓設(shè)備與分立式輸電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁場，因此高壓設(shè)備應(yīng)使用GIS裝置，利用建筑中的技術(shù)結(jié)構(gòu)建立屏蔽網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁場的屏蔽。與此同時(shí)，在變電站的防雷設(shè)計(jì)中，可以增加金屬網(wǎng)鋼筋的數(shù)量，使用截面較大的主筋進(jìn)行連接，還可以通過增加接地極數(shù)量，增加金屬網(wǎng)的截面等措施提高屏蔽效果。

4.2 變電站隔音性能要求

為了保證變電站在工作過程中發(fā)出的噪音不會(huì)對(duì)居民的正常生活造成影響，在進(jìn)行模塊化預(yù)制倉式變電站設(shè)計(jì)時(shí)，必須采取以下隔音措施：第一，在設(shè)計(jì)中選擇低噪聲軸流風(fēng)機(jī)與消聲百頁，從源頭減小噪聲的產(chǎn)生；第二，將變電站設(shè)計(jì)為具有形狀規(guī)整、密封隔音等特點(diǎn)的雙側(cè)結(jié)構(gòu)箱體；第三，在變電站周邊做好環(huán)境保護(hù)工作，種植相對(duì)高大的數(shù)木，在美化環(huán)境的同時(shí)能夠起到隔離噪音的效果。

4.3 倉體防腐性能要求

為了增強(qiáng)倉體表面的防腐性能，需要對(duì)其使用熱噴鋅、噴砂、噴鋅加涂料等方式進(jìn)行處理，對(duì)于不銹鋼彩板，則需要使用噴砂、噴戶外高檔聚氨酯面漆的方式提高防腐性能。在這些金屬材料經(jīng)過防腐處理后，必須保證其具有較高的附著力，確保倉體表面能夠達(dá)到40年不出現(xiàn)銹蝕的目的。與此同時(shí)，對(duì)于倉體的底架，則需要采用噴砂、噴鋅的處理方式，并使用瀝青漆進(jìn)行重度防腐，確保40年不出現(xiàn)銹蝕。對(duì)于噴鋅表面的質(zhì)量要求如下：必須保證涂層均勻，其中鋅層的厚度必須保證在55～65微米以上，并且不會(huì)出現(xiàn)裂紋、起皮、掉塊等

缺陷。

4.4 倉體保溫性能與耐寒性能要求

預(yù)制倉的倉體部分一般采用三層的金屬結(jié)構(gòu)，應(yīng)用與冰箱類似的保溫工藝。通常情況下，選用的是雙層優(yōu)質(zhì)鋼板，將這兩層鋼板間填充聚氨酯等防火保溫材料，再與環(huán)保金屬裝修層組合在一起。倉體的門板結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了斷橋隔熱的技術(shù)，其中內(nèi)板與外板處于懸浮狀態(tài)，間距必須保證在3毫米以上，并在其中填充聚氨酯，保證門板的熱傳導(dǎo)率在2%左右。與此同時(shí)，倉體的內(nèi)部還要設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)溫控裝置與能夠長時(shí)間加熱的裝置，確保倉內(nèi)溫度的穩(wěn)定。高低壓倉必須擁有高濕排風(fēng)設(shè)施與自動(dòng)啟停空調(diào)設(shè)備，如果出現(xiàn)隔室內(nèi)的溫度超出0℃～50℃這一溫度范圍時(shí)，空調(diào)設(shè)備就可以自動(dòng)啟動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)內(nèi)部溫度的調(diào)控。如果相對(duì)濕度達(dá)到80%以上，高濕排風(fēng)設(shè)施就會(huì)啟用，有效地降低倉內(nèi)的濕度。

4.5 倉體密封性能及倉內(nèi)通風(fēng)性能要求

為了確保倉體的密封性能可以滿足變電站的要求，必須為倉體制作密封條，這些密封條可以使用硅橡膠或三元乙丙等材料制作完成，具有高彈性的特點(diǎn)，且必須保證其使用壽命可以達(dá)到10年以上。與此同時(shí)，如果倉體內(nèi)部設(shè)有SF6這類電氣設(shè)備，必須為其設(shè)計(jì)專門的監(jiān)測裝置以及排風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)倉體上的電動(dòng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)閥以及強(qiáng)制排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效控制，保證其能夠在需要的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)快速起停，電動(dòng)風(fēng)閥及軸流風(fēng)機(jī)的總通風(fēng)量需保證每2min將倉體內(nèi)空氣換氣一次。此外，在倉體的設(shè)計(jì)中會(huì)存在倉體密封性能與通風(fēng)性能的矛盾，為了解決這一問題，必須對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)采用嚴(yán)格的防塵處理，風(fēng)機(jī)的數(shù)量必須能夠滿足排風(fēng)與除濕操作的實(shí)際需求。

4.6 倉體的抗內(nèi)燃弧性能要求

預(yù)制倉的倉體必須采取抗內(nèi)燃弧措施，并為其設(shè)置專用燃弧泄壓通道。燃弧通道的最佳位置應(yīng)處于單元柜的上方，并且需要與所有功能隔室的泄壓通道形成連接，以確保在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的人身安全。此外，在設(shè)置泄壓通道時(shí)，開關(guān)柜頂部不應(yīng)設(shè)置泄壓板。

5 結(jié)語

總而言之，在我國電力系統(tǒng)的發(fā)展過程中，模塊化預(yù)制倉式變電站已經(jīng)成為110kV配網(wǎng)中的重要組成部分，這類變電站具有占地面積小、投入成本低、施工周期短以及可靠性高的優(yōu)勢(shì)，是推動(dòng)電力系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。

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作者簡介：尹宇春（1981-），男，湖南洞口人，國網(wǎng)湖南省電力公司衡東縣供電分公司工程師，研究方向：變電

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（責(zé)任編輯：蔣建華）