斯里蘭卡科倫坡港口城項目220KV變電站主變配置需求分析

雷佩

【摘 ?要】分析港口城220kV主變配置與普通室外變壓器結構型式的差異，提出設計滿足用戶需求的重要性。本文通過對設計文件的分析及與CEB的溝通，從港口城220kV主變從技術性和經(jīng)濟性上分別進行論證，得出電力設計既需考慮運行的可延展性，也應該充分研究當?shù)仉娋W(wǎng)，根據(jù)用戶需求，再進行設備方案選擇的結論。

【關鍵詞】主變;結構形式;套管

港口城總規(guī)劃占地面積?269 萬平方米，工程內(nèi)容為海港城一期基礎設施建設中城市輸配電網(wǎng)工程部分。含設計、供貨、安裝調(diào)試、及土建。主要工程為變電站和城市配網(wǎng)系統(tǒng)的建設。

在變電站中，用來向用戶輸送功率的變壓器，為主變壓器。主變壓器在變電站中非常重要，而主變的選擇尤為關鍵。而變壓器高、低壓絕緣套管是變壓器箱外的主要絕緣裝置，變壓器高、低壓繞組的引出線必須穿過絕緣套管，使引出線之間及引出線與變壓器外殼之間絕緣，同時起固定引出線的作用。

1 主變的臺數(shù)與容量選擇

主變壓器的臺數(shù)，容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的確定除根據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)，電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。

通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的樞紐變電站，在一種電壓等級下，主變壓器應不少于2臺。對于主變的容量選得過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，而且增加了運行點能鎖好，設備未能充分發(fā)揮效益;若容量選得過小，將滿足不了變電所的負荷需要，這在技術上是不合理的。因此對于重要變電站，應考慮當一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應滿足I類和II類負荷供電。

結合斯里蘭卡電網(wǎng)的現(xiàn)狀，220KV作為該國的主干網(wǎng)，并且全國范圍內(nèi)的變電站未形成站與站之間的互相備用關系，查閱科倫坡項目的設計計算書、業(yè)主與當?shù)毓╇姴块T研討的設計需求。科倫坡項目規(guī)劃容量393MW，采用4臺主變壓器，每兩臺變壓器并列運行，形成設備備用關系。根據(jù)設計單位的10年規(guī)劃負荷計算，作為港口成供電主網(wǎng)，變壓器容量為4×120MVA以滿足港口城未來供電負荷的需求。

2 主變的進出線結構形式分類與選擇：

變壓器套管是將變壓器內(nèi)部高、低壓引線引到油箱外部的絕緣套管，不但作為引線對地絕緣，而且擔負著固定引線的作用，變壓器套管是變壓器載流元件之一，在變壓器運行中，長期通過負載電流，當變壓器外部發(fā)生短路時通過短路電流。因此，對變壓器套管有以下要求：

（1）必須具有規(guī)定的電氣強度和足夠的機械強度。

（2）必須具有良好的熱穩(wěn)定性，并能承受短路時的瞬間過熱。

（3）外形小、質(zhì)量小、密封性能好、通用性強和便于維修。

套管主要由電容芯子、油枕、法蘭、上下瓷套組成，主絕緣為電容芯子，由同心電容串聯(lián)而成，封閉在上下瓷套、油枕、法蘭及底座組成的密封容器中，容器內(nèi)充有經(jīng)處理過的變壓器油，使內(nèi)部主絕緣成為油紙結構。套管主要組件間的接觸面襯以耐油橡膠墊圈，各組件通過設置在儲油柜中的一組強力彈簧所施加的中心壓緊力作用，使套管內(nèi)部處于全密封狀態(tài)。法蘭上設有放氣塞、取油裝置、測量套管介質(zhì)損耗（tan δ，簡稱介損）和局部放電（簡稱局放）的裝置。運行時測量裝置的外罩一定要罩上，保證末屏接地，嚴禁開路。套管與變壓器高壓引線的連接方式有穿纜和導桿載流兩種方式.

2.1 套管的選用原則

2.1.1、基本選用原則

套管的選用應滿足變壓器的性能指標。還應考慮其他因素，如：運行環(huán)境;變壓器結構：出線方式、套管安裝方式、安裝TA總高度;套管結構：載流方式、內(nèi)絕緣形式（油浸紙式和膠浸紙式）、外絕緣套筒材料（瓷套或硅橡膠）;套管的絕緣水平應高于變壓器本體的絕緣水平。

2.1.2、按變壓器額定電壓等級選擇

當套管的額定電壓大于40.5kV時，套管的主絕緣結構形式宜為電容式;當套管的額定電圧不大40.5kV時，套管的主絕緣結構形式則根據(jù)不同情況可以為純瓷（復合）式或為電容式。

2.1.3、按套管的載流方式選擇

當套管的額定電流小于630A時，套管的載流方式宜為穿纜式。

當套管的額定電流不小于630A或電壓不小于220kV時套管的載流方式宜為導桿式。

2.1.4、按變壓器的運行條件選擇

當變壓器運行場所屬于正常環(huán)境條件時，直接選用套管供方提供的標配規(guī)格的套管。

當變壓器運行場所海拔大于1000m時，應選用套管的外絕緣按GB/T4109校正后的尺寸規(guī)格，套管浸入油或SF6介質(zhì)中的部分，其擊穿場強和閃絡電壓不受海拔影響，絕緣距離不用進行校正，套管的內(nèi)絕緣水平與海拔的影響無關，無需進行校正。

電網(wǎng)系統(tǒng)的最大相電壓可能會超過Um/√3，在任意24h內(nèi)累計不超過8h及年累計不超過125h 時，套管應能在如下電壓值下運行：

對運行電壓可能超過上述值的系統(tǒng)，應選取較高Um值的套管。

2.1.5、按變壓器的絕緣介質(zhì)種類選擇

當變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)采用變壓器油且外部與架空線直接連接時，應選用油-空氣結構的套管;當變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)采用變壓器油并且與外部 GIS直連時，應選用油-SF6結構的干式套管;當變壓器內(nèi)部絕緣介質(zhì)釆用SF6氣體，外部絕緣為空氣時，應選用SF6-空氣結構的干式套管;當變壓器內(nèi)、外部絕緣介質(zhì)均采用變壓器油時，應選用油-油結構的套管。

3 港口城項目主變進出線結構形式

3.1港口城主變進出線結構形式根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)公司的要求：220 / 132kV套管絕緣子應為浸油紙型，并且不與變壓器中的油連通。最好提供一個油量計，以表明保持正確的水位。33kV，22 kV和11 kV套管絕緣子應為充油或固體型。

港口城變電站選擇主變220kV側采用油-空氣（OIP）套管，33kV側采用電纜接入電纜箱，3.2 CEB對主變結構型式的需求

CEB 確認220kV側采用油-油套管（RIP）及插拔式電纜終端，33kV側采用插拔式電纜終端。CEB解釋這種需求的原因是：由于斯里南卡氣候潮濕，不接受33kV采用電纜接線箱的型式，因為雨季時接線箱內(nèi)積水會造成電力故障，所以33kV必須采用插拔式終端。

由于主變低壓側電流大，設計采用三根單芯XLPE 630mm的電纜，按照CEB圖示的要求，33kV側插拔式電纜終端與主變的繞組連接在一起，這種終端制造商較少，造價較高，

經(jīng)咨詢生產(chǎn)廠商220kV側采用插拔式的電纜終端，國內(nèi)生產(chǎn)商目前沒有這種產(chǎn)品。ABB設計部門回復220kV采用插拔式終端產(chǎn)品只有采用德國KP的干式電纜終端。

現(xiàn)在，如按照與CEB面談中的主變供貨，高壓側RIP套管造價遠遠高于OIP套管;低壓側KP插拔式終端遠遠高于電纜接線箱;高壓側電纜插拔式終端的造價也遠高于普通電纜附件的造價，將引起主變壓器造價大幅上漲，且生產(chǎn)周期過長，從而影響整個變電站的施工工期。

四、結語

1）港口城項目設計涉及到電力規(guī)劃、輸變電工程、配電網(wǎng)工程。除了對用電負荷構成進行分析，還應根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)，電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇，才能主變的設置以及配套設施設計方案。

2）設計在進行設備選型建議時，除了考慮當?shù)丨h(huán)境條件也應該根據(jù)廠家實際制造能力進行以及選用原則進行綜合考慮。

3）主變的出線套管既是設計選型問題，也同樣會帶來經(jīng)濟性和時效性的問題，多方考慮后選擇具有滿足技術性，又滿足經(jīng)濟性的方案。

參考文獻：

[1]GB 1094.1電力變壓器 第1部分：總則，2013

（作者單位：泰豪國際工程有限公司）