永強港城變電站創新特點分析

方勁松，鄭長青，張朝輝，項華敏，張影俠

(溫州龍灣永強供電公司，浙江 溫州 325000)

1 概 述

浙江省溫州市龍灣空港新區是2018年國家發改委第一批公布的增量配電區域，永強供電公司是業主單位。該區域內有20 kV和10 kV電力用戶，區域內惟一電源點的溫州沙園變電所是110/20 kV，因此在龍灣空港新區增量配電區域內必須建1座20/10 kV降壓變電站，即為永強港城變電站，以滿足用戶用電的需求。根據需求，港城20/10 kV變電站設定容量為50 MVA，第一期在2019年已建3臺12.5 MVA容量主變，2020年上半年再擴建1臺12.5 MVA容量主變。20/10 kV港城變電站從110 kV沙園變電所輸進20 kV線路4條，經降壓后10 kV饋線8條輸出。

建設4×12.5 MVA 20/10 kV變電站及其接線方式布置模式等，在現有國家和行業規范里沒有可具體參考的資料，也沒有這么大容量的現場實例可參照。因此我們自己規劃，用創新和摸索的舉措設計一個既要安全可靠又簡易實用的方案；即采用分體廂式變電站，與常規室外變電所的構架裝設有些不同。港城變電站安裝投運以后已經過1年多運行實踐，情況良好。

2 變電站創新特點分析

港城變電站有20 kV進線4條，配置12.5 MVA20/10kV Ddo接線的油浸式主變4臺，輸出10 kV饋線8條，每條輸送容量6.25 MVA。

(1)一次系統主接線為單元式，20 kV和10 kV開關室廂式組裝、變壓器單獨室外安裝、設備之間電纜連接。1個接線單元含20 kV進線1條，配12.5 MVA 20/10 kV主變1臺，輸出10 kV饋線2條(見圖1)。

圖1 港城變一次系統單元式接線示意

對圖1說明如下：

①20 kV進線側選用西門子SF6氣體絕緣環網柜8DJH型，共計進線電纜柜、壓變柜、斷路器柜3個柜，組裝在1個長2.0 m、寬1.5 m、高2.8 m的廂式開關室內。

②10 kV側選用鎧裝移開式交流金屬Kyn—28型真空斷路器中置柜，共計總柜、壓變柜、饋電柜等4個柜，也組裝在1個長4.5 m、寬3.5 m、高3.0 m廂式開關室內。

③主變分別安裝在室外混凝土基礎上，共4個間隔，中間用防火墻隔離。20 kV進線、10 kV出線、各廂式開關室、主變等設備用電纜連接。

④10 kV單母線，每條母線饋電2條10 kV線路。此2條線路與其他系統10 kV線路之間通過聯絡線斷路器進行環網可實現線路之間熱倒網，實現相互備用，以滿足(N-1)供電需求。

⑤10 kV母線上不裝設補償電容器。因為10 kV母線空載運行的機會很小，只要帶上10 kV線路以后，用電側用戶配電房都設計安裝有補償電容器。

運行實踐證明，運行中實時變壓器的功率因數在0.9以上。

⑥選擇主變壓器的容量為12.5 MVA主要考慮兩個因素：一是為了和1條20 kV線路及2條10 kV線路的輸送容量融合。二是當主變20 kV側空載合閘時產生的勵磁涌流不會引起上一級110 kV沙園變電所的出線斷路器跳閘(運行實踐確認情況良好)。主變采用Ddo接線組別是為了本10 kV系統與其他10 kV系統熱倒網相位一致。

⑦目前站內用電是通過10 kV線路外接100 kVA 10/0.4 kV臺變供電實現的。今后將改裝成廂式變，安裝在變電站4號20 kV開關室旁邊。

(2)二次系統設備組裝廂式集控室，不建土建房屋。

①變電站的設計標準是無人值班，定期巡檢。由永強供電公司調度中心調控，溫州森脈電力設備有限公司管理，并定期巡檢和維修。

②4臺12.5MVA 20/10kV主變配保護屏4面，每面屏安裝PCS—9671變壓器差動保護裝置、PCS—9681變壓器后備保護裝置、PCS—9661變壓器非電量保護裝置，南京南瑞繼保電氣有限公司產品。保護版本由PCS—9671 DV2、PCS—9681 D2.36和V2.31組成。裝設有差動、差動速斷、輕重瓦斯、低電壓閉鎖過電流、零序過電流、主變過溫等保護，保護動作斷開主變20/10 kV兩側斷路器，并發警告信號。

③公用自動化屏安裝PCS—9799運動通訊屏、PCS—9794通訊管理裝置、電力數據網屏等。能對20 kV線路、主變、10 kV饋線等設備實現遙測、遙信、遙控等三遙功能。采集各信息及模擬量有三相電流、三相電壓、有功無功功率和電能、系統頻率、斷路器位置狀態、直流電源電壓、站用交流電電壓、保護動作信號等均可傳輸到永強供電公司調度中心。永強供電公司調度中心可實時監控并實現對各斷路器的遠方分合操作。

④主變保護屏、自動化屏、直流電源屏，交流電源屏等二次設備屏均組裝在1個長5.0 m、寬2.8 m、高2.8 m的廂式集控室內，集控室與各20 kV開關室、10 kV開關室及主變之間用控制電纜連接。在廂式集控室內中間的過道約1.0 m寬，平時巡查、定期保護調試、設備維護等可以容納3～4人進行工作，并配有照明、空調，能基本滿足工作需求。戶外箱體材質采用201不銹鋼、雙層隔熱、國網綠色、四周嵌木條、防護性能良好。

(3)主變高低壓引出線套管由油箱頂部出線改側面引出,供電纜接線，主變油箱頂部沒有導電接線。

一般變電所油浸主變的高低壓引出線套管都裝設在變壓器油箱頂部，以適應高壓側導線經門型架引接到高壓線卷上及低壓側銅排引出到室內開關室去的方式。考慮到主變的高壓側進線和低壓側出線都是用電纜連接，如果主變進出線套管仍裝設在變壓器頂部，那電纜固定架子的空間就很大，使整個主變的外型空間也變大。所以為了接線方便，經與制造廠商量同意，把主變高低壓引出線的套管位置從油箱頂部改裝到油箱的兩個側面上部左右2個散熱器的中間位置。同時，增裝電纜插接頭密封箱，20 kV進線側采用630 A的插接頭，10 kV出線側采用1 260 A的雙插接頭，實現全封閉式連接。

密封箱正面可開門，便于運行及檢查維護中可以把門打開(見圖2)。

圖2 主變套管電纜側面接線

這種接線有2個優點：

一是主變高低壓側用電纜連接接線更方便，使主變的高度降低和空間相對變小。

二是主變高低壓引出線都在箱體內沒有裸露的導電接頭部分。由于變壓器外殼和電纜接頭箱的箱體都可以直接接地，接地電阻都能到1 Ω以下，其他20 kV開關廂和10 kV開關箱、二次集控廂的廂體高度都在4 m以下，接地電阻都達到1 Ω以下。變電站的四周是工業小微園，廠房都很高，且屋頂上都有避雷帶裝置。另外，4臺主變之間的防火墻頂部都安裝有接地扁鐵并引下至接地網。考慮上述諸因素，對整個變電站不安裝獨立避雷針裝置。20 kV電纜進線端和10 kV電纜出線端仍安裝有避雷器。

(4)港城變電站設備平面布置緊湊、省地。

根據圖1單元式接線示意圖，1號20 kV廂式開關室、1號主變、1號10 kV廂式開關室構成1個電氣單元，其他3個電氣單元以此類推。整個變電站的占地面積是長40 m、寬25 m，合計1 000 m2；比本系統內的2×20 MVA 35/10 kV的常規式上璜變電所(35 kV室外構架式結構)占地面積2 000 m2少了一半，具有結構緊湊、占地少的優點(見圖3)。

3 結 語

通過上述對50 MVA 20/10 kV港城變電站的分析與本系統40 MVA 35/10 kV常規室外上璜變電所相比，具有下列特點：

(1)變電站沒有設備構架，沒有進出線門型架，沒有土建房屋，沒有獨立避雷針。除主變外，其余電氣設備的組裝廂式結構成模塊化。它的最大優點是從制造廠設備組裝調試以后運抵現場，直接可以安裝到混凝土基礎上。通過電纜連接，就可以完成整個變電站的安裝，施工比較方便。今后擴容或搬遷都方便，而且占地少，是1座簡易實用且節省土地的變電站。

圖3 港城變電所設備平面布置示意

(2)主變壓器高低壓線卷引出線套管裝設從頂部改進到側部，且裝設帶門的終端電纜接頭箱；使電纜進出線安裝更方便，主變接線沒有裸露的導電部分，而且密封，主變頂部更加安全。放瓦斯繼電器內空氣更安全。

(3)變電站實現無人值班，由永強供電公司調度中心實時監控。變電站有三遙功能，安全性能滿足運行要求。變電站從2019年初安裝投運以來，經過1年多的運行考驗，一二次設備運行正常，10 kV線路與其他10 kV系統之間環網聯絡熱倒網都正常，確保了對用戶的正常供電；整個工程達到優良標準。

(4)港城50 MVA 20/10 kV變電站從規劃設計到安裝投運，都是永電職工自力更生完成的，充分體現了永電職工的積極向上、創新改革的精神，為龍灣永強空港增量配電區域提供了1座50 MVA 20/10 kV廂式結構變電站的實側，也填補了本市在變電站規范上50 MVA 20/10 kV廂式結構的空白，有一定的實用意義。