110kV戶內(nèi)變電站通用設(shè)計方案

李曉暉 余 勝

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，武漢 430050；2.武漢供電設(shè)計院，武漢 430032）

隨著城市中心地價不斷高企，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。本文針對《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計》（2011 版）中提出的典設(shè)方案，結(jié)合實際工程對戶內(nèi)站的特點及問題進行了探討。

1 典設(shè)方案的簡介

在2011 版的《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計》（以下簡稱通用設(shè)計）一書中，全戶內(nèi)110kV變電站提出來A2-1－A2-5 共5 個方案。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 電壓等級的設(shè)備，而實際上武漢中心城區(qū)已逐步取消35kV 電壓等級的電網(wǎng)，因此現(xiàn)主要以A2-3及A2-4 兩個典設(shè)方案為底本進行變電站的優(yōu)化設(shè)計。

對比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采用擴大外橋接線。結(jié)合電城市網(wǎng)的實際情況，上述典設(shè)方案在武漢地區(qū)的應用又有一定的差異性。

2 主接線的特點及選用

在武漢戶內(nèi)站一般都處于負荷中心，可靠性要求高；戶外變方案一般只在遠城區(qū)采用，上述應用環(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 臺主變不上的情況下上齊所有出線柜，這時的10kV 接線方式實際上仍然是單母三分段，該種方式下未上的3#主變一側(cè)的負荷全部轉(zhuǎn)至2#主變，1#與2#主變負荷分配嚴重不平衡，而環(huán)形接線的采用則能很好地解決上述問題。

對于A2-3 方案110kV 側(cè)采用的環(huán)進環(huán)出接線，該方式可靠性確實很高，但武漢市內(nèi)線路通道非常寶貴，新建線路代價高昂，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)的擴大外橋接線，終期出線只有3 回。考慮到實際規(guī)模，現(xiàn)一般采用單母分段接線，并將其中1 臺變壓器跨接于兩段母線上，可靠性由于擴大外橋接線。

3 平面布置的難點及解決方案

3.1 變壓器室布置的難點

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、導油管）、110kV 中性點成套設(shè)備、110kV 電纜終端、10kV 母線橋。在110-A2-3 方案的應用過程中設(shè)計人員在變壓器室的布置上顯得非常局促，具體有如下幾個難題：

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

2）根據(jù)規(guī)范要求，變壓器油枕上的油位計應易于觀測。

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)生主要由以下幾個原因：

1）10kV 采用單母六分段環(huán)形接線方式，每臺變壓器的10kV 側(cè)分為兩段，因此母線橋在變壓器室內(nèi)會分裂為兩個分支分別經(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際相當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，也不利于油位計的觀測。

2）主變10kV 側(cè)一般設(shè)計人員習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 中性點的位置靠近主變110kV 套管，中性點成套裝置相應位于主變110kV 一側(cè)；而變壓器廠家實際提供的位置則靠近主變10kV 套管，中性點成套裝置也相應位于主變10kV 一側(cè)，常規(guī)的中性點成套裝置所含的中性點刀閘、避雷器、放電間隙及電流互感器均排列在一個斷面上，縱向尺寸較長，故對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

由于導體集膚效應的作用，越靠近導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，其導體表面電流密度分布更加均勻；同時管型母線為空心導體，母線兩端有呼吸孔，內(nèi)徑風道能自然形成熱空氣對流，散熱條件好，溫升低，也有利于提高導體的額定載流量。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日常巡視的影響；同時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的日常觀測。

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定了每臺變壓器10kV 側(cè)均分為兩個分支，造成變壓器與穿墻套管之間的導體結(jié)構(gòu)形式復雜、設(shè)備較多，如若只有單一分支的話則會好得多。因此在做前期方案時需統(tǒng)籌考慮采用單母六分段接線的必要性，盡量簡化變壓器10kV 側(cè)與穿墻套管間的連接方式。

3）對設(shè)備外形結(jié)構(gòu)進行改良

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行了調(diào)整，避開了母線橋，為變壓器油位計的觀測騰出了空間。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 工程應用實例

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，封閉母線橋安裝時施工難度較大，運行人員觀察油位計（附在主變油枕上）時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行了如下改進：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維的要求。

4 結(jié)論

1）110kV 全戶內(nèi)變電站的國網(wǎng)典設(shè)方案應用時，需結(jié)合地區(qū)特點對主接線進行優(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)濟性好，但同時對設(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，同時能滿足運維方的要求，方便運維人員觀測主變油位計，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況對電氣設(shè)備進行適當改良，以滿足變壓器室內(nèi)各種帶電距離的要求。

[1] 郭日彩,許子智,徐鑫乾.220kV 和110kV 變電站典型設(shè)計研究與應用[J].電網(wǎng)技術(shù),2007(6).

[2] 田學農(nóng),陳代云. 110kV 戶內(nèi)變電站的小型化設(shè)計[J].繼電器,1999(4).

[3] 劉振亞. 國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計（2011版）[Z].北京:中國電力出版社,2011.

[4] 金淋芳. 城市全戶內(nèi)變電站主變壓器室通風降噪研究[J]. 供用電,2010(4).