土地短缺地區(qū)變電站的緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)

土地短缺地區(qū)變電站的緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)

1典型設(shè)計(jì)方案的選擇和布置設(shè)計(jì)由于上海早期設(shè)計(jì)的35kv電網(wǎng)，由于開關(guān)設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的局限性，大部分配電裝置都布置在戶內(nèi)。整個(gè)供電站區(qū)占地面積大，運(yùn)營維護(hù)成本高。隨著開關(guān)設(shè)備組合電器生產(chǎn)技術(shù)的日趨成熟,35kV、10kV的空氣絕緣開關(guān)柜開始廣泛應(yīng)用,使變電站內(nèi)部配電裝置占用空間大大縮小,布置也越來越緊湊。為統(tǒng)一建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)備規(guī)范、方便運(yùn)行維護(hù)、方便設(shè)備招標(biāo)、提高工作效率、降低建設(shè)和運(yùn)行成本,國家電網(wǎng)公司組織國內(nèi)幾十家設(shè)計(jì)院一起編制了《國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)——35kV變電站分冊》(下稱國網(wǎng)典設(shè))。其中B-5方案即為上海電網(wǎng)35kV變電站E型設(shè)計(jì)方案,適用于上海地區(qū)。上海通常在變電站站址不十分特殊的情況下,新建站設(shè)計(jì)方案一般均選用國網(wǎng)典設(shè)35kV變電站的B-5方案。但是在上海有些中心地區(qū)的變電站站區(qū)面積很小且地面形狀也不規(guī)則,這時(shí),就無法采用典型設(shè)計(jì)方案,需按地面形狀進(jìn)行設(shè)備布置優(yōu)化。本文討論35kV戶內(nèi)變電站的布置設(shè)計(jì),在已有國網(wǎng)典設(shè)方案的基礎(chǔ)上,通過采用先進(jìn)的、小型化緊湊型設(shè)備,進(jìn)行緊湊型布置優(yōu)化,使35kV變電站各配電裝置布置更為合理,提高建筑物空間利用率,進(jìn)一步縮小變電站建筑物占地面積,提高城市中心地區(qū)土地的利用率。在不過分增加建筑物高度的前提下,要盡可能地縮小變電站占地面積,目前最主要的方法有兩種:一是將變壓器本體與散熱器作上下分體布置;二是35kV、10kV配電裝置考慮采用小型化設(shè)備,如SF6氣體絕緣開關(guān)柜,配電裝置操作通道可以不考慮普通空氣絕緣開關(guān)柜手車?yán)鲩L度,使35kV、10kV配電裝置配電裝置室面積縮小,從而減小變電站建筑物占地面積。2主變量的選擇是緊湊優(yōu)化設(shè)計(jì)按絕緣方式,35kV變壓器一般可供選擇的有:干式變壓器、氣體絕緣變壓器、油浸變壓器。2.1變壓器容量的確定根據(jù)目前國內(nèi)大部分變壓器廠家設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)情況,成熟的35kV干式變壓器容量最大為16MVA。如果要將變壓器的容量提高到20MVA,則一般需配置風(fēng)機(jī)。根據(jù)上海電力系統(tǒng)規(guī)劃,新建35kV變電站主變壓器容量遠(yuǎn)景均采用31.5MVA,因此不適合選用干式變壓器。2.2采用了兩種方法目前,上海地區(qū)采用氣體絕緣變壓器的實(shí)例較少,且均為110kV電壓等級,35kV電壓等級的至今還沒有采用過。另外,氣體絕緣變壓器的主要技術(shù)都由國外生產(chǎn)廠商掌握,而且可供選擇的變壓器生產(chǎn)廠家較少,遠(yuǎn)沒有干式、油浸變壓器生產(chǎn)廠家多,一旦選用氣體絕緣變壓器會(huì)對設(shè)備采購帶來較大制約。因此,除了為滿足消防規(guī)范規(guī)定要求而在與商業(yè)或民用建筑物結(jié)合建造的變電站采用外,一般35kV變電站都不選用氣體絕緣變壓器。2.3變壓器體制的選擇油浸變壓器有絕緣優(yōu)良、散熱效果好、價(jià)格適中、制造技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用也廣泛。再從單臺變壓器的價(jià)格看,SF6氣體絕緣變壓器的價(jià)格為同規(guī)格油浸變壓器價(jià)格的3倍左右,干式變壓器也比同規(guī)格油浸變壓器貴,因此,油浸變壓器具有一定的價(jià)格優(yōu)勢。油浸變壓器根據(jù)本體與散熱器結(jié)構(gòu)型式的不同可分為本體散熱器一體式、本體散熱器水平分體式、本體散熱器上下分體式等,其中本體散熱器上下分體式變壓器占地面積最小,散熱器布置于變壓器室上方,占地面積僅需計(jì)算一間變壓器室大小。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)變壓器采用本體散熱器一體式時(shí),變壓器室需設(shè)置氣樓或排風(fēng)機(jī)才能滿足變壓器運(yùn)行中的散熱要求,此時(shí)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生的低頻噪音將通過氣樓向外傳播,很難滿足現(xiàn)行上海中心城區(qū)一類地區(qū)噪音要求(白天不超過55dB,晚上不超過45dB)。當(dāng)變壓器采用分體型式時(shí),變壓器本體單獨(dú)布置于變壓器室,外墻不設(shè)專用運(yùn)輸門,即,將變壓器密閉于室內(nèi),再在室內(nèi)墻上裝飾吸音材料,可有效削弱低頻噪音向外傳播的強(qiáng)度。散熱器室雖然是敞開布置,但由于在變壓器正常運(yùn)行時(shí)散熱器產(chǎn)生的噪音很小(目前可控制在45dB以下),對環(huán)境基本無噪音污染。因此,在緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中宜選采用本體散熱器上下分體結(jié)構(gòu)的油浸變壓器。3中配電裝置應(yīng)考慮手車長度及開關(guān)柜寬度目前,隨著組合電器設(shè)備技術(shù)日益成熟,國網(wǎng)典設(shè)中戶內(nèi)布置變電站的35kV、10kV電壓等級設(shè)備選型已普遍采用的開關(guān)柜,又分SF6氣體絕緣開關(guān)柜和空氣絕緣開關(guān)柜兩種。選用空氣絕緣開關(guān)柜時(shí),根據(jù)SDJ5—1995《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第4.3.3條,雙列布置開關(guān)柜之間操作通道寬度應(yīng)為開關(guān)柜1的手車長度加開關(guān)柜2的手車長度再加900mm,根據(jù)當(dāng)前開關(guān)柜設(shè)備具體尺寸,參照國網(wǎng)典設(shè)中配電裝置有關(guān)尺寸的推薦值,以及上海地區(qū)35kV變電站多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),兩列開關(guān)柜之間操作通道寬度宜為3000mm。再加上兩列柜各自背后維護(hù)通道,則按照國電典設(shè)35kV變電站B-5方案設(shè)計(jì),35kV、10kV配電裝置室寬度應(yīng)為11000mm。當(dāng)選用SF6氣體絕緣開關(guān)柜時(shí),由于此類開關(guān)柜沒有手車,因此當(dāng)開關(guān)柜雙列布置時(shí),公用操作通道僅需考慮運(yùn)行人員日常操作維護(hù)所需即可。根據(jù)SDJ5—1995《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第4.3.3條,配電裝置室布置需考慮面對面布置的兩列柜同時(shí)操作的情況,共用操作通道按2000mm考慮。再加上兩列開關(guān)柜各自背后維護(hù)通道,加上兩列開關(guān)柜柜體深度,根據(jù)目前上海地區(qū)SF6氣體絕緣開關(guān)柜運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),以及現(xiàn)有SF6開關(guān)柜的外型尺寸,35kV、10kV配電裝置室的寬度應(yīng)為7500mm左右,這比空氣絕緣開關(guān)柜節(jié)省空間。因此,在緊湊型設(shè)計(jì)方案中采用SF6氣體絕緣開關(guān)柜。4電纜層與開關(guān)柜之間的連接35kV的SF6氣體絕緣開關(guān)柜與變壓器的連接方式通常有SF6通管連接、電纜連接;10kV的SF6氣體絕緣開關(guān)柜與變壓器的連接方式通常有SF6通管連接、電纜連接、10kV絕緣母線連接。上述各種連接方式均通過電纜層實(shí)現(xiàn),連接長度基本相同。各種連接方式的對比見表1。由表1可見,當(dāng)變壓器與開關(guān)柜之間連接采用電纜時(shí),單位造價(jià)明顯比采用SF6通管、絕緣母線低。目前在上海電網(wǎng)35kV變電站中,SF6氣體絕緣開關(guān)柜與主變壓器之間普遍采用電纜連接方式。因此,在緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)中變壓器高低壓側(cè)與35kV、10kVSF6氣體絕緣開關(guān)柜之間的連接選用電纜連接方式。另外,本文變電站緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中,建筑物地上一層為變壓器室及35kV、10kV配電裝置室,二層為電容器及站用變壓器室,三層為控制室。另外,還設(shè)有半地下電纜層,作為站內(nèi)通道及進(jìn)出線電纜通道。5各系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比國網(wǎng)典設(shè)對比本文緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,其建設(shè)規(guī)模與國網(wǎng)典設(shè)35kV變電站B-5設(shè)計(jì)方案一致,主變壓器型式、占地面積、一期工程電氣設(shè)備采購估算費(fèi)與國網(wǎng)典設(shè)不同,詳細(xì)比較見表2。從表2可以看到,緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案本體建筑占地比國網(wǎng)典設(shè)B-5方案減少了334.12m2,減少近46%。如此大幅減少變電站占地面積,既減小中心城區(qū)土地資源緊的矛盾,也有利于變電站選址工作的順利開展。緊湊型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案一期設(shè)備費(fèi)用較國網(wǎng)典設(shè)B-5設(shè)計(jì)方案多出約465萬元,主要是由于選用的主變壓器、35kV配電裝置、10kV配電裝置及其連接方式的不同而產(chǎn)生(見表3)。6提高土地資源利用率的對策以上海為代表的國內(nèi)大城市人口集