35kV殷鎮變電站10kV開關柜消缺策略研究

華梅，蘇哲

（南京國聯電力工程設計有限公司，江蘇 南京 210009）

35kV殷鎮變電站位于南京江寧區誠信大道南側，占地面積2491.8平方米，是江寧區九龍湖地區重要的電源，1999年投運，為半戶內變電站。現有35/10kV三相雙圈有載調壓電力變壓器2臺，容量均為25MVA。35kV出線2回，內橋接線，戶外敞開式布置；10kV出線8回，單母線分段接線，戶內箱型固定式開關柜單列布置。

縱觀國內現狀，10kV開關柜根據斷路器的安裝方式，主要有固定式和移動式兩種，根據柜體結構可分為間隔式、鎧裝式、箱式，根據內部絕緣介質，又有空氣絕緣和SF6氣體絕緣形式。

結合近年35kV殷鎮變電站10kV開關柜故障情況，本文提出了兩種消缺方案，分析設備運行周期（20年）內運維成本及停電損失，計劃采用以金屬鎧裝移開式開關柜代替箱式固定式開關柜的改造方案，以解決殷鎮變電站開關柜頻繁故障的缺陷，為相同工況的變電站消缺提供新思路。

1 工程現狀及問題提出

35kV殷鎮變電站現有10kV箱型固定式開關柜20面，1999年1月出廠，目前存在以下問題：（1）五防閉鎖不完善；（2）斷路器操作機構卡澀；（3）柜內絕緣件均存在老化現象，柜內常有凝露。多次發生線圈燒壞、部件卡澀、開關輔助接點不到位故障，年停電檢修次數達8次以上，亟需消缺。

2 開關柜消缺方案比選

針對上節所述缺陷，現提出兩種消缺方案：

方案一：對現有20面10kV開關柜進行全面更換，選用金屬鎧裝移開式開關柜，五防閉鎖完善，產品模塊化，備品備件易采購，外觀工藝美觀，產品性價比高，使用壽命長。

方案二：維持固定柜現狀，對現有20面10kV開關柜進行維修：完善五防閉鎖；更換卡澀且銹蝕嚴重的斷路器；更換母排絕緣熱縮護套、加熱除濕裝置。

2．1 電網安全性分析

方案一可有效提升設備運行的可靠性，新安裝設備制造生產工藝先進，更易操作，進一步降低操作人員安全風險，縮短設備操作時間；方案二僅更換局部配件，未更換的部件運行時間久，普遍存在老化現象。因此，從電網安全性考慮，方案一優于方案二。

2．2 效能分析

方案一新設備故障停電風險降低，設備檢修運行維護次數少，等效利用率高，檢修運行維護成本減少。方案二開關柜內斷路器采用固定安裝方式，需多名檢修人員配合操作，檢修維護停電時間長。因此，效能方面，方案一優于方案二。

2．3 成本比較

根據優秀運維人員工作經驗，綜合比較原則如下：（1)10kV開關柜設備費：約6萬元/臺。更換零部件本體費用約3.0萬/臺；（2）新增設備大修按5年1次，費用約1.0萬元/臺，臨修按每2年1次，費用約0.2萬元/臺計算；（3）舊設備大修按2年1次，費用約1.2萬元/臺，臨修按每年1次，費用約0.3萬元/臺計算；（4）10kV開關柜計算設計壽命約20年。方案比較結果詳見表1。

2．4 運行比較

方案一采用金屬鎧裝移開式開關柜，相較于方案二箱型固定式開關柜主要具有以下優點：（1）金屬鎧裝移開式開關柜柜寬800mm或1000mm，箱型固定式開關柜柜寬1100mm，占地面積小，具備遠景擴建出線條件；（2）金屬鎧裝移開式開關柜斷路器安裝于手車內，運行檢修2個臺班即可完成，操作靈活，同類手車更換便捷；（3）金屬鎧裝移開式開關柜防護等級可達IP4X，箱型固定式開關柜防護等級僅為IP2X。

綜合比較電網安全性、效能、運維成本、檢修維護及停電時間，方案一投資最小，可靠性最高。

下面，詳細敘述方案一具體實施方法。

3 工程實施

3．1 電氣一次部分

根據電網資料，35kV殷鎮變10kV母線最大短路容量195MVA，因此，新增的10kV設備短路電流按不小于10.73kA選取。

表1 方案比選結果

35kV殷鎮變1號、2號主變容量均為25MVA，主變回路計算工作電流為1516A。

35kV殷鎮變站址區域污穢等級為d1級，10kV戶內電氣設備絕緣爬電比距按不小于25mm/kV（按系統最高線電壓計算）選擇。

綜上，本期更換20面10kV開關柜，含主變進線柜2面、母線設備柜2面、出線柜10面、電容器柜2面、接地變柜2面、分段開關柜1面、分段隔離柜1面。主變、分段及主母線按額定電流2500A、熱穩定電流31.5kA/4s，其余間隔按額定電流1250A、熱穩定電流25kA/4s。柜體外形尺寸（寬×深×高）：主變進線柜1000×1800×2300mm；分段開關柜、分段隔離柜、母線設備柜1000×1500×2300mm；出線柜、電容器出線柜、接地變出線柜800×1500×2300mm。

以上工程內容分段措施，減少停電損失：先停1號主變，完成10kVⅠ段母線開關柜的更換工作，1號主變恢復投運，停2號主變，完成10kVⅡ段母線開關柜的更換工作。

3．2 電氣二次部分

35kV殷鎮變10kV保護測控裝置、電壓并列裝置均集中組屏，布置在二次設備室。本期將10kV保護測控裝置全部下放至開關柜。

10kV開關柜防誤操作裝置采用內帶五防功能的機械閉鎖或電氣閉鎖。10kV高壓開關柜與電容器成套柜之間采用強制性電氣閉鎖。10kV高壓開關柜在各段母線設置一個接地裝置。

配套更換相應的控制電纜，采用電纜溝及穿管敷設方式。

3．3 土建部分

35kV殷鎮變10kV開關柜前期為箱型固定式開關柜，占地面積大且基礎及一、二次開孔不滿足本期改造需求，需做如下改造：

拆除原有10kV開關柜基礎30m3，新建開關柜基礎25m3，開關柜柜底預埋10號槽鋼40m。回填土需重新夯實回填，回填土200m3。

4 結語

針對35kV殷鎮變電站10kV箱式固定式開關柜，因局部放電、部件卡澀等問題導致該站頻繁停電的情況，結合近年現場故障情況，本文提出了一種開關柜消缺方案。該方案采用金屬鎧裝移開式開關柜代替箱式固定式開關柜，投資低，停電時間短，運行維護簡單，可大幅度提高35kV殷鎮變電站供電的可靠性。35kV殷鎮變10kV開關柜改造后，檢修維護便捷，自2018年運行至今，未發生任何故障情況。綜上所述，本文所提方案為相同工況的35kV東溝變等變電站改造提供了新思路。