110kV 户内 GIS 变电站设计探讨

110kV 户内 GIS 变电站设计探讨

张楠 周嫣蕾

国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 江苏 212000

摘要：近年来，广东沿海地区台风极端天气频繁，多次出现登陆广东的强台风，登陆风速超过35m/s。目前变电设备规范中，一般使用条件为抗风能力不低于35m/s，难以抗御极端台风天气的影响。据统计，台风天气下同一电压等级的敞开式变电站受损情况远远严重于GIS变电站。GIS变电站布置较为紧凑，设备多为多层布置。特别是户内变电站的土建设施，需一次建成，设备运输通道还需考虑设备的检修及扩建设备的运输安装。 关键词：变电站；GIS；设计；运输；吊装 中图分类号：TM63 文献标志码：B 引言 目前城市用电负荷增长迅速，越来越多的变电站需要建设在城市中心，如何利用有限的土地资源，顺利实施变电站建设，保障电力供给，成为摆在电力建设者面前的重大课题。常规户外变电站设计中，更注重工程主要功能的实现，而城市变电站还要满足节约占地、减少对周边环境影响、建筑外观与周围环境协调等要求，最大限度地利用有限站址和通道资源，特殊条件下还需与其它建筑物合建。为促进大城市电网与社会、经济、环境的和谐发展，建设“资源节约型、环境友好型”电网，尽量减少变电站占用宝贵的土地资源，城市变电站的建设趋势具有紧凑型、大容量且向地下发展等特征。 1、户内变电站型式

户内变电站建筑可独立建设，也可与其它建筑物合建，为节约占地、减小建筑工程量，通过选用节能型、小型化设备，并进行紧凑型布置设计，提高配电装置建筑物的空间利用率。根据主要电气设备是否全部户内布置，户内变电站分为全户内、半户内两种形式，其中：全户内变电站中，主变压器和其它高低压电气设备均布置在户内；半户内变电站中，为节省建筑、通风等工程费用，主变压器、低压无功补偿装置等部分电气设备采用户外布置。特殊条件下，如地面没有空地、无法建设变电站时，局部或整体建设在地下的变电站，称为半地下/地下变电站。主要出于经济性考虑，早期户内变电站采用敞开式电气设备户内布置方式，为满足电气距离的要求，配电装置楼建筑体积较大，不能充分发挥户内站配电装置布置紧凑的优势。随着气体绝缘金属封闭开关设备(GasInsulatedSwitchgear，GIS)设备逐步国产化、设备价格持续降低，户内110kV、220kV变电站逐渐推广应用，国家电网公司、南方电网有限责任公司在总结已建工程经验的基础上，相继推出了户内变电站典型设计方案。 2、户内变电站设计的基本原则 2.1户内变电站设计必须坚持节约集约用地的原则

城市土地资源极其宝贵，节约集约用地是变电站设计的重中之重。户内变电站的设计应依据电网结构、变电站性质等要求，设备应注重小型化、无油化、自动化、免维护或少维护，尽量压缩建筑体量，兼顾面积和体积，变电站可独立建设，也可结合其它工业或民用建(构)筑物共同建设，以节约建设用地并控制工程造价。影响户内变电站占地面积的因素很多，如电气主接线形式、设备选型、变电站站址选择、总平面布置、与其它建筑联合设计等。总结以往的建设经验，当一个变电站单独建设时，其建筑容积率也仅为1.0左右，但是，与其它建筑联合设计时可大大提高。

2.2户内变电站设计与当地区域总体规划和城镇规划相协调

户内变电站一般建设在城市繁华区域内，其设计必须与城市规划和地上建筑总体规划紧密结合、统筹兼顾，充分考虑与周围环境的协调，达到实用性与艺术性的统一。户内变电站作为工业建筑，其建筑设计应根据特定的环境，充分发挥想象力和创造力，综合考虑工程规模、变电站总体布置、建筑通风、消防、设备运输以及环境保护等因素，将变电站的工艺特点、空间要求和形象特征与环境相结合，运用色彩、材料等建筑元素，使变电站与环境达到完美统一。 2.3结合工程特点，采用新技术、新设备、新材料、新工艺，促进技术创新

在满足电网规划和可靠性要求的条件下，城市户内变电站宜减少电压等级和简化接线，采用桥形、单母线、单母线分段等简单接线型式。户内变电站宜采用低损耗、低噪声、自冷电力变压器，主变压器与散热器宜采用分体布置型式。户内变电站的高压配电装置宜选用小型化、免维护和智能型设备。户内变电站计算机监控系统应采用分层、分布、开放式结构。城市户内变电站的平断面设计宜采用“空间化”的布置理念，有效衔接与各级电压等级进出线的联系;各层平面的各个房间宜按功能划分分区布置。主变压器等较重的电气设备、10kV～35kV配电装置电缆出线较多宜布置在一层。 3、户内变电站设计和建设的关键技术 3.1电气主接线形式选择

在满足电网规划和可靠性要求的条件下，城市户内变电站宜减少电压等级和简化接线。城市户内变电站多数是负荷变电站，电源数量较多，设备水平较高，负荷侧网络比较完善，一般采用线变组、桥形、单母线、单母线分段等简单接线型式。多电压等级变电站集中建设可以更大程度节约土地，在城市高度发展时将得到较多应用。当不同电压等级的变电站集中布置时，相应的电压等级电气接线可简化。一般地，当两个及以上电压等级的变电站集中建设时，由于变电站位于同一建设地点，其下一级变电站的高压侧电气设备与上一级变电站的出线设备共用。 3.2电气设备选型及紧凑布置

户内变电站对主变压器技术参数和冷却系统要求高，宜采用低损耗、低噪声、自冷电力变压器。主变压器本体与散热器宜采用分体布置型式，本体安装于室内，散热器布置在室外。户内变电站的高压配电装置GIS宜选用小型化设备，目前，220kVGIS宽度在2m左右，110kVGIS宽度在1m左右。城市户内变电站的平断面设计宜采用“空间化”的布置理念，有效衔接与各级电压等级进出线的联系；各层平面的各个房间宜按功能划分分区布置。主变压器等较重的电气设备、10～35kV配电装置电缆出线较多宜布置在一层。图4的变电站将500kV、220kV、66kV气体绝缘金属封闭组合电器(GIS)置于二层，以便于架空线路的引入和引出，主变压器、并联电抗器、并联电容器放在一层，电气设备紧凑布置，变电站占地大大减少。 3.3预制式二次设备

在城市户内变电站的建设过程中，为实现环境友好的理念，施工现场应尽量减少安装、接线及调试工作量，电气设备最大程度地实现工厂内规模生产、集成调试。在城市户内变电站设计中，主要采用预制式二次组合设备及预制式智能控制柜。预制式二次组合设备由二次设备屏柜(或机架)及具备承载机柜、布线、收纳线缆、接地等的一体化框架组成，以模块为单位，在工厂内完成集成和调试后，整体运至现场，大幅减少现场工作量。站内公用设备，如一体化监控模块、电源模块、通信模块、辅助模块等，宜按功能采用预制式二次组合设备。预制式二次组合设备安装于二次设备室。其特有的辅助框架除用于加固二次组合设备模块，还可防止模块运输以及现场吊装运输过程中的冲击、振动对模块化二次组合设备产生不良影响。 结束语

对于变电站布置型式进行设计时，应充分收集站址的气象地理信息，对于土地资源紧张的城市中心区、大风区、严重污秽地区等，经济技术论证后决定采用户内GIS变电站。户内GIS变电站的布置在设计阶段就应充分考虑设备安装、检修、扩建时的运输通道要求，以免出现运输通道不足设备无法搬运就位，从而导致现场设备分解后重新拼装，或者破解建筑以扩展通道的情况。那样将严重影响工程进度，增加施工返工量，甚至造成设备性能下降。 参考文献：

[1]张桂珠．大城市变电站的发展趋势[J]．中国电力教育，2011，48(12)．

[2]刘振亚．国家电网公司输变电典型设计—220kV变电站分册[M]．北京：中国电力出版社，2005．

[3]刘振亚．国家电网公司输变电典型设计—110kV变电站分册[M]．北京：中国电力出版社，2005．