歐美一體式箱變在站用電備用電源中應(yīng)用研究

（中國電建集團(tuán)福建省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司 福建福州 350003）

為使變電站站用電設(shè)計(jì)符合國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國情，本文針對(duì)常規(guī)500 kV變電站備用站用變回路設(shè)計(jì)方案、施工電源永臨結(jié)合方案存在的問題，提出優(yōu)化采用箱式變電站予以解決的改進(jìn)措施。

1 概述

按DL/T 5155—2016《220 kV～1000 kV變電站站用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：“330 kV～750 kV變電站站用電源應(yīng)從不同主變壓器低壓側(cè)分別引接2回容量相同，可互為備用的工作電源，并從站外引接1回可靠站用備用電源。當(dāng)初期只有1臺(tái)（組）主變壓器時(shí)，除從其引接1回電源外，還應(yīng)從站外引接1回可靠的電源。”[1]關(guān)于站外可靠電源的可靠性規(guī)程沒有相關(guān)規(guī)定，一般采用專線供電。根據(jù)國家能源局發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中的相關(guān)規(guī)定，備用站用變電源應(yīng)在500 kV變電站全站失電的情況下保證供電。目前國家電網(wǎng)項(xiàng)目，考慮從就近的220 kV或110 kV變電站的10 kV電壓等級(jí)，引接專用線至500 kV變電站。

按照國網(wǎng)500 kV變電站通用設(shè)計(jì)，備用站用變（#0站用變）一般采用油浸式變壓器布置于35 kV配電裝置區(qū)，備用電源高壓進(jìn)線電纜由圍墻外引到站區(qū)內(nèi)備用電源進(jìn)線回路（10 kV開關(guān)柜或35 kV戶外AIS設(shè)備），再引到站內(nèi)的備用站用變（#0站用變）處，最后從備用站用變低壓側(cè)通過1 kV低壓電力電纜或母線橋引到400 V一體化電源柜。上述方案各設(shè)備分散布置在變電站各個(gè)配電裝置區(qū)，使得現(xiàn)場安裝工作量大，施工單位、設(shè)計(jì)單位、設(shè)備廠家之間的配合工作量大，現(xiàn)場施工安裝完畢后，還需要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。另外考慮站外電源35 kV或10 kV動(dòng)力電纜需與控制電纜同溝布置，必須采用相關(guān)電纜溝防火措施，才能提高供電可靠性，或通過設(shè)置獨(dú)立的動(dòng)力電纜通道（埋管敷設(shè)）。上述方案均需要額外增加投資。

從提高設(shè)備利用率出發(fā)，站用變壓器宜先行訂貨，兼作臨時(shí)施工變壓器。施工時(shí)需為站用變壓器配套隔離開關(guān)、跌落式熔斷器、避雷器、計(jì)量箱等設(shè)備，一方面跌落式熔斷路器操作和保護(hù)800 kV站用變可靠性差，另一方面這類設(shè)備施工結(jié)束后無法在站內(nèi)利用，造成資源浪費(fèi)。

針對(duì)上述問題，本文提出一種技術(shù)更合理、造價(jià)更低、更方便站外電源引接和實(shí)現(xiàn)永臨結(jié)合的方案。

2 通用設(shè)計(jì)與箱變方案比較分析

箱式變電站是一種把變壓器、高低壓開關(guān)設(shè)備以及電能計(jì)量設(shè)備和無功設(shè)備等組合在一個(gè)或多個(gè)箱體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)緊湊型配電設(shè)備。箱變從結(jié)構(gòu)上主要分為歐式箱變、美式箱變和歐美一體式箱變?nèi)N。近年來，歐美一體式箱變結(jié)合歐式箱變及美式箱變的結(jié)構(gòu)及可靠性的優(yōu)點(diǎn)，在工程中也得到廣泛應(yīng)用。以下針對(duì)國網(wǎng)通用設(shè)計(jì)方案與采用歐美一體式箱變方案進(jìn)行對(duì)比分析。

方案一：國網(wǎng)通用設(shè)計(jì)方案

國網(wǎng)通用設(shè)計(jì)中，500 kV變電站內(nèi)設(shè)2臺(tái)工作站用變，分別接于2臺(tái)500 kV主變的低壓側(cè)，另外設(shè)置1臺(tái)#0站用備用變壓器接外引電源。正常工作時(shí)400 V工作Ⅰ、Ⅱ段分別由2臺(tái)工作站用變壓器供電，當(dāng)其中任1臺(tái)工作站用變故障或檢修時(shí)，通過ATS設(shè)備切換，實(shí)現(xiàn)備用站用變與工作站用變互為備用。

如圖1所示，架空線引到變電站一角，在站內(nèi)35 kV無功補(bǔ)償區(qū)利用空余場地布置一個(gè)35 kV AIS備用電源進(jìn)線間隔，采用35 kV電纜進(jìn)出線，出線電纜引至站區(qū)中央的0#備用站用變壓器。間隔設(shè)備包括：雙柱水平開啟式隔離開關(guān)、瓷柱式斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器等。

方案二：歐美一體式箱變成套裝置實(shí)現(xiàn)

從技術(shù)上分析，站用變壓器及其進(jìn)線回路可以通過箱式變壓器來實(shí)現(xiàn)。箱式變壓器的設(shè)計(jì)理念就是緊湊型裝配式設(shè)備及高度工廠預(yù)制化，這與國家電網(wǎng)公司推行的模塊化建設(shè)完全契合。同時(shí)備用站用變采用箱變也可以簡化現(xiàn)場土建部分的施工，減少設(shè)備安裝和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)“工廠化生產(chǎn)，裝配式施工”。

歐美一體式箱變具有緊湊、體積小等特點(diǎn)，可充分利用配電裝置區(qū)中空余的場地進(jìn)行設(shè)備布置，同時(shí)也方便35 kV或10 kV電源由站外引入。結(jié)合500 kV通用設(shè)備總平面布置，在兩臺(tái)主變壓器中間布置35 kV箱變1座，見圖2。

兩個(gè)方案經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)比較表

備用站用電源采用箱式變電站，技術(shù)合理，造價(jià)分別可節(jié)省15萬元。綜上，500 kV工程推薦采用歐美一體式箱變方案。

3 500 kV變電站箱變備用電源設(shè)計(jì)方案

3.1 負(fù)荷開關(guān)保護(hù)配置

采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量的后備式限流熔斷器組合的保護(hù)配置，具備操作負(fù)荷電流、開斷短路電流、開合空載變壓器的能力，可有效保護(hù)配電變壓器[2]。

3.2 變壓器低壓側(cè)進(jìn)線電纜短路保護(hù)

采用箱變后，可將備用站用變的進(jìn)線開關(guān)前移，安裝在箱變的低壓部分，實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)進(jìn)線電纜單相短路的保護(hù)靈敏度[2]。

3.3 箱變一次接線

箱變高壓部分設(shè)置一面SF6半絕緣開關(guān)柜，作為變壓器出線柜。變壓器隔室內(nèi)設(shè)1臺(tái)油浸式全密封變壓器，容量與工作站用變壓器相同，低壓側(cè)設(shè)置1臺(tái)斷路器，上述配置一方面可以保護(hù)低壓進(jìn)線電纜，更重要的是400 V一體化電源屏可不再設(shè)進(jìn)線斷路器，直接經(jīng)兩臺(tái)低壓隔離開關(guān)接入2套ATS快速切換裝置，與國網(wǎng)通用設(shè)計(jì)配置方案相比可減少1臺(tái)400 V框架式斷路器。

3.4 箱變內(nèi)部結(jié)構(gòu)

箱變總體上分為高壓室、低壓室、變壓器三個(gè)組成部分，變壓器仿美式箱變結(jié)構(gòu)采用散熱器戶外布置，高低壓設(shè)備以類似開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，采用空氣絕緣，在箱變各隔室內(nèi)布置[3]。

4 箱變方案更有利于實(shí)現(xiàn)施工電源“永臨結(jié)合”

變電站的施工需要外接站用電源，設(shè)置施工變壓器滿足施工臨時(shí)電源要求，每個(gè)工程施工臨時(shí)電源投入約15萬元。為節(jié)約工程投資，建設(shè)單位一直以來提出站用變“永臨結(jié)合”的要求，即站用變壓器兼作臨時(shí)施工變壓器，施工結(jié)束后恢復(fù)用作備用站用變[4]。

若采用常規(guī)方案，施工時(shí)需為站用變壓器配套隔離開關(guān)、跌落式熔斷器、避雷器、計(jì)量箱等設(shè)備，一方面跌落式熔斷路器操作和保護(hù)800 kV站用變可靠性差，另一方面這類設(shè)備施工結(jié)束后無法在站內(nèi)利用。箱變中包括了完整的高壓柜、計(jì)量設(shè)備、變壓器、低壓設(shè)備，現(xiàn)場基礎(chǔ)施工簡單，安裝方便，更有利于實(shí)現(xiàn)永臨結(jié)合。施工結(jié)束后，箱變移位到站內(nèi)基礎(chǔ)，箱內(nèi)無保護(hù)設(shè)備，接入高、低壓電纜即可，比常規(guī)方案節(jié)約了大量的安裝和調(diào)試工作量。

因此，備用站用變采用箱變方案使施工電源“永臨結(jié)合”更易實(shí)現(xiàn)，減少了永臨結(jié)合轉(zhuǎn)換過程大量的安裝和調(diào)試工作量，可節(jié)約臨時(shí)施工電源投資15萬元。

5 結(jié)論

（1）備用站用變采用箱變也可以簡化現(xiàn)場土建部分的施工，減少設(shè)備安裝和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)“工廠化生產(chǎn)，裝配式施工”。

（2）歐美一體式箱變具有布置緊湊、體積小、變壓器散熱好等優(yōu)點(diǎn)。

（3）備用站用變采用負(fù)荷開關(guān)加高遮斷容量后備式限流熔斷器組合的保護(hù)配置，簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)、免維護(hù)。

（4）備用站用變采用箱變方案使施工電源“永臨結(jié)合”更易實(shí)現(xiàn)，可節(jié)約臨時(shí)施工電源投資15萬元。