土地短缺地区变电站的紧凑型优化设计

土地短缺地区变电站的紧凑型优化设计

1典型设计方案的选择和布置设计由于上海早期设计的35kv电网，由于开关设备生产技术的局限性，大部分配电装置都布置在户内。整个供电站区占地面积大，运营维护成本高。随着开关设备组合电器生产技术的日趋成熟,35kV、10kV的空气绝缘开关柜开始广泛应用,使变电站内部配电装置占用空间大大缩小,布置也越来越紧凑。为统一建设标准、统一设备规范、方便运行维护、方便设备招标、提高工作效率、降低建设和运行成本,国家电网公司组织国内几十家设计院一起编制了《国家电网公司输变电工程典型设计——35kV变电站分册》(下称国网典设)。其中B-5方案即为上海电网35kV变电站E型设计方案,适用于上海地区。上海通常在变电站站址不十分特殊的情况下,新建站设计方案一般均选用国网典设35kV变电站的B-5方案。但是在上海有些中心地区的变电站站区面积很小且地面形状也不规则,这时,就无法采用典型设计方案,需按地面形状进行设备布置优化。本文讨论35kV户内变电站的布置设计,在已有国网典设方案的基础上,通过采用先进的、小型化紧凑型设备,进行紧凑型布置优化,使35kV变电站各配电装置布置更为合理,提高建筑物空间利用率,进一步缩小变电站建筑物占地面积,提高城市中心地区土地的利用率。在不过分增加建筑物高度的前提下,要尽可能地缩小变电站占地面积,目前最主要的方法有两种:一是将变压器本体与散热器作上下分体布置;二是35kV、10kV配电装置考虑采用小型化设备,如SF6气体绝缘开关柜,配电装置操作通道可以不考虑普通空气绝缘开关柜手车拉出长度,使35kV、10kV配电装置配电装置室面积缩小,从而减小变电站建筑物占地面积。2主变量的选择是紧凑优化设计按绝缘方式,35kV变压器一般可供选择的有:干式变压器、气体绝缘变压器、油浸变压器。2.1变压器容量的确定根据目前国内大部分变压器厂家设备生产技术情况,成熟的35kV干式变压器容量最大为16MVA。如果要将变压器的容量提高到20MVA,则一般需配置风机。根据上海电力系统规划,新建35kV变电站主变压器容量远景均采用31.5MVA,因此不适合选用干式变压器。2.2采用了两种方法目前,上海地区采用气体绝缘变压器的实例较少,且均为110kV电压等级,35kV电压等级的至今还没有采用过。另外,气体绝缘变压器的主要技术都由国外生产厂商掌握,而且可供选择的变压器生产厂家较少,远没有干式、油浸变压器生产厂家多,一旦选用气体绝缘变压器会对设备采购带来较大制约。因此,除了为满足消防规范规定要求而在与商业或民用建筑物结合建造的变电站采用外,一般35kV变电站都不选用气体绝缘变压器。2.3变压器体制的选择油浸变压器有绝缘优良、散热效果好、价格适中、制造技术成熟的优点,应用也广泛。再从单台变压器的价格看,SF6气体绝缘变压器的价格为同规格油浸变压器价格的3倍左右,干式变压器也比同规格油浸变压器贵,因此,油浸变压器具有一定的价格优势。油浸变压器根据本体与散热器结构型式的不同可分为本体散热器一体式、本体散热器水平分体式、本体散热器上下分体式等,其中本体散热器上下分体式变压器占地面积最小,散热器布置于变压器室上方,占地面积仅需计算一间变压器室大小。根据以往设计经验,当变压器采用本体散热器一体式时,变压器室需设置气楼或排风机才能满足变压器运行中的散热要求,此时变压器运行产生的低频噪音将通过气楼向外传播,很难满足现行上海中心城区一类地区噪音要求(白天不超过55dB,晚上不超过45dB)。当变压器采用分体型式时,变压器本体单独布置于变压器室,外墙不设专用运输门,即,将变压器密闭于室内,再在室内墙上装饰吸音材料,可有效削弱低频噪音向外传播的强度。散热器室虽然是敞开布置,但由于在变压器正常运行时散热器产生的噪音很小(目前可控制在45dB以下),对环境基本无噪音污染。因此,在紧凑型优化设计方案中宜选采用本体散热器上下分体结构的油浸变压器。3中配电装置应考虑手车长度及开关柜宽度目前,随着组合电器设备技术日益成熟,国网典设中户内布置变电站的35kV、10kV电压等级设备选型已普遍采用的开关柜,又分SF6气体绝缘开关柜和空气绝缘开关柜两种。选用空气绝缘开关柜时,根据SDJ5—1995《高压配电装置设计技术规程》第4.3.3条,双列布置开关柜之间操作通道宽度应为开关柜1的手车长度加开关柜2的手车长度再加900mm,根据当前开关柜设备具体尺寸,参照国网典设中配电装置有关尺寸的推荐值,以及上海地区35kV变电站多年运行经验,两列开关柜之间操作通道宽度宜为3000mm。再加上两列柜各自背后维护通道,则按照国电典设35kV变电站B-5方案设计,35kV、10kV配电装置室宽度应为11000mm。当选用SF6气体绝缘开关柜时,由于此类开关柜没有手车,因此当开关柜双列布置时,公用操作通道仅需考虑运行人员日常操作维护所需即可。根据SDJ5—1995《高压配电装置设计技术规程》第4.3.3条,配电装置室布置需考虑面对面布置的两列柜同时操作的情况,共用操作通道按2000mm考虑。再加上两列开关柜各自背后维护通道,加上两列开关柜柜体深度,根据目前上海地区SF6气体绝缘开关柜运行经验,以及现有SF6开关柜的外型尺寸,35kV、10kV配电装置室的宽度应为7500mm左右,这比空气绝缘开关柜节省空间。因此,在紧凑型设计方案中采用SF6气体绝缘开关柜。4电缆层与开关柜之间的连接35kV的SF6气体绝缘开关柜与变压器的连接方式通常有SF6通管连接、电缆连接;10kV的SF6气体绝缘开关柜与变压器的连接方式通常有SF6通管连接、电缆连接、10kV绝缘母线连接。上述各种连接方式均通过电缆层实现,连接长度基本相同。各种连接方式的对比见表1。由表1可见,当变压器与开关柜之间连接采用电缆时,单位造价明显比采用SF6通管、绝缘母线低。目前在上海电网35kV变电站中,SF6气体绝缘开关柜与主变压器之间普遍采用电缆连接方式。因此,在紧凑型优化设计中变压器高低压侧与35kV、10kVSF6气体绝缘开关柜之间的连接选用电缆连接方式。另外,本文变电站紧凑型优化设计方案中,建筑物地上一层为变压器室及35kV、10kV配电装置室,二层为电容器及站用变压器室,三层为控制室。另外,还设有半地下电缆层,作为站内通道及进出线电缆通道。5各系统设计方案比国网典设对比本文紧凑型优化设计方案,其建设规模与国网典设35kV变电站B-5设计方案一致,主变压器型式、占地面积、一期工程电气设备采购估算费与国网典设不同,详细比较见表2。从表2可以看到,紧凑型优化设计方案本体建筑占地比国网典设B-5方案减少了334.12m2,减少近46%。如此大幅减少变电站占地面积,既减小中心城区土地资源紧的矛盾,也有利于变电站选址工作的顺利开展。紧凑型优化设计方案一期设备费用较国网典设B-5设计方案多出约465万元,主要是由于选用的主变压器、35kV配电装置、10kV配电装置及其连接方式的不同而产生(见表3)。6提高土地资源利用率的对策以上海为代表的国内大城市人口集