附建式变电站的应用研究资料

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1、廖伟玲/工程师 关键词/Keywords 附建式变电站 设备选型 专栏 | Columns 94电力电气2014 年第 33 卷第 13 期 附建式变电站的应用研究 随着中国经济的不断发展，城市开发和改造进程的不 断扩大，深圳市作为经济快速发展的典范，其土地经济效 益不断攀升，城市中心区负荷密度持续增长，而深圳特区 的土地资源逐年减少且商业开发价值越来越高，变电站选 址落地越发困难。如何解决城市中心区用地稀缺与用电需 求之间的矛盾，是摆在政府部门和电力企业面前的重大课 题。在此条件下，附建式变电站作为一种经济、有效的解 决方案，正逐渐被越来越多的城市所采用。针对 110 kV 中康变电站采用附

2、建式变电站的应用实例，对这种新的供 电方案加以阐述。 廖伟玲/深圳新能电力开发设计院有限公司 深圳市作为经济快速发展的典范， 其土地经济效益不断攀升，城市中心区 负荷密度持续增长，而深圳特区的土地 资源逐年减少且商业开发价值越来越 高，变电站选址落地越发困难。如何解 决城市中心区用地稀缺与用电需求之间 的矛盾，是摆在政府部门和电力企业面 前的重大课题。目前变电站选址主要面 临的几个问题: 1)用地紧张，站址难觅，即使能征 得用地，面积也压缩得非常小，致使变电 站设计工艺异常复杂，成本大大提高。 2)征地拆迁费用非常昂贵，已远 远超出建变电站的费用，致使单位造价 很高。 3)市中心往往为繁华的商

3、业用地， 有着极高的商业价值，对于深圳这样的城 市来说，土地资源十分有限和宝贵。按现 行国家规范要求，变电站应独立建造，一 般只有 3 4 层，建筑高度在17 27 m 之 间，容积率很低，土地得不到充分利用， 是一种极大的资源浪费。 为节约土地资源和解决梅林片区用电 问题，合理整合并综合利用土地资源，将 变电站与民用建筑结合建设。通过变电站 上部空间的商业开发，提高土地利用率， 美化城市环境，同时降低工程造价，获得 满意的经济效益和社会效益，本站采用附 建式建设，即 110 kV 中康变电站与保障 性住宅楼结合建设。 工程概况 拟建 110 kV 中康站站址位于深圳市 福田区梅林街道梅都社区

4、，站址北侧为梅 坳五路，毗邻鸿发家禽批发有限公司;西 侧为梅坳二路;东侧为梅坳三路，毗邻深 圳市建筑工程股份有限公司和深圳市路桥 建设集团公司桥梁工程处;南侧为深圳市 公路交通工程试验检测中心和深圳建科 院。本工程变电站建设规模如下表所示。 表建设规模一览表 项目本期远景 主变压器台数及容量3 63 MVA3 63 MVA 110 kV 出线 出线 4 回: 梅林线、梅林线、上步线 和上步线 共 5 回: 梅林线、梅林线、上步线、上步 线和地铁用户专线 10 kV 出线3 16 回 3 16 回 10 kV 并联电容器3 ( 2 9 000)kvar 3 ( 2 9 000)kvar 对侧间隔

5、无无 附建式变电站的应用研究 www. eage. com. cn 2014 年 7 月上电力电气95 建设方案 1. 设备选型 附建式变电站的电气设备选型应尽可能减小 设备自身的火灾危险性，以降低设备爆炸的可能， 建议以无油化设备为主，同时兼顾考虑设备小型 化、低损耗、低噪声及免维护。 ( 1)主变压器选择 SF6气体变压器以 SF6气体作为绝缘介质， SF6气体具有优质的绝缘性、不燃性和良好的环 保性能，在变压器中代替变压器油。 SF6气体变压器无储油柜，体积可以做得更 小，特别是对要求比较苛刻的场所。且不需基础 油池及总事故油池，减少了变电站运行维护的工 作量。 根据 SF6气体变压器的

6、以上特点，该类型变 压器适用于高层建筑、地下、受场地限制、人口 密集且防火、防爆要求较高的区域。 因此，本站主变压器选用 110 kV 低损耗三相 双卷风冷有载调压型 SF6气体变压器。根据电网 运行情况，为保证供电电压质量，110 kV 侧采用 有载调压开关。主变压器容量为63 MVA，型号 为 QSFPZ 63000/110，额定电压为 110 ( 1 8 1. 25%) /10. 5 kV，容量比为 63/63 MVA，线 圈联结组别为 YNd11，阻抗电压为 Ud= 16%， 110 kV 侧中性点绝缘性能水平为 63 kV。 ( 2)110 kV 配电装置及设备选型 采用户内 GIS

7、 全封闭组合电气设备，主变压 器进线、出线间隔采用电缆套筒形式。母线额定 电流为 2 000 A，其他间隔内设备额定电流均为 2 000 A，所有设备额定开断电流均为 40 kA。 ( 3)10 kV 配电装置及设备选型 10 kV 开关柜选用合资中置柜，采用双列式 布置，柜中配合资真空断路器，弹簧操动机构。 主变 压 器 进 线 柜、分 段 柜 额 定 电 流 为 4 000 A，额定开断电流为 40 kA。 馈线柜、电容柜额定电流为 1 250 A，额定开 断电流为 31. 5 kA。 10 kV 母线采用矩形铜母线;受系统短路容 量限制，10 kV 母线正常方式按分列运行考虑， 馈线回路

8、的电流互感器按三相加零序配置。 ( 4)无功补偿装置选型 动态无功补偿 SVG 装置是基于大功率逆变器 的动态无功补偿装置，它以大功率三相电压型逆 变器为核心，其输出电压通过连接电抗接入系统， 与系统侧电压保持同频率、同相位，通过调节其 输出电压幅值与系统电压幅值的关系来确定输出 功率的性质，当其幅值大于系统侧电压幅值时输 出容性无功，小于时输出感性无功。其响应时间 为10 ms，从容性无功到感性无功连续平滑调节。 动态无功补偿 SVG 装置采用直流电容来维持 稳定的直流电源电压，而直流电容均采用的是薄 膜电容，该电容是以有机塑料薄膜作介质，里面 不存在油质液体。因此，即使电容器损坏，也不 会

9、有燃烧或爆炸的可能。 由于动态无功补偿 SVG 装置的不燃、不爆及 连续平滑调节的特点，较适用于高层建筑、地下、 受场地限制、人口密集且防火、防爆要求较高的 区域。 由以上动态无功补偿的特点，再根据无功管 理及供用电规则，并联电容器装置的容量和分组 按就地补偿、便于调整电压及不发生谐振的原则 进行配置。 本站每台主变压器 10 kV 母线设 2 组动态无 功补偿 SVG 装置，终期共 6 组动态无功补偿 SVG 装置，分别接在 3 段 10 kV 母线上，每组容量按 9 000 kvar配置，每段母线接 2 组，其中A、 B 段各接 1 组。 2. 建筑方案 110 kV 中康站占地4 116

10、. 08 m2。根据深圳市 规划国土发展研究中心深圳规划设计院的研究报 告所述，本块地上可建 60 m 高、占地 30 m 60 m的建筑物。 ( 1)需解决的问题 附建式变电站目前面临最大的建设障碍是现 行的国家防火规范对此没有明确的规定。针对 110 kV 中康附建式变电站所面临的问题，通过在 技术上采用可靠的防火分隔、独立的疏散通道等 措施，以满足防火要求，并取得消防主管部门的 认可。 专栏 | Columns 96电力电气2014 年第 33 卷第 13 期 附建式变电站与主体建筑在物理环境和使用 功能上存在很大的差异，应根据不同的问题，分 别通过采取结构减震、屏蔽及降噪等措施，满足

11、主体建筑的环境要求。 目前国外城市 ( 如美国芝加哥、日本东京 等)从 20 世纪 50 年代就开始了变电站与民用建 筑的联合建设。这一建设方式在技术上已经较为 成熟，且能节约大量土地和资金，其效益明显高 于独立建站。 国内目前建成或在建 110 kV 及以上附建式变 电站的城市有 10 余座，其中起步最早、建成数量 最多的是北京和上海，如上海 220 kV 复兴变电 站、北京西单 110 kV 变电站、厦门 220 kV 金榜 变电站、岳阳 110 kV 变电站、广州 110 kV 太古 变电站和深圳 110 kV 岗厦变电站等，但均未形成 国家或地方条例或法规。 110 kV 中康附建式变

12、电站与保障住宅楼合 建，在已建成的附建式变电站中还不多见，保障 住宅楼与其他公共建筑相比，对结构减震、屏蔽 及降噪等措施有更为严格的要求。 ( 2)方案的提出 参照已建成或在建的附建式变电站工程，再 根据本工程建站的特点，为减少变电站对住宅楼 部分的影响，将变电站的噪声及振动对住宅楼的 干扰降低到最小，110 kV 中康变电站按全地下变 电站考虑，除楼梯间、进风间及排风间布置在地 上一层外，其余功能房均布置在地下三层内。 考虑到地上住宅楼部分与与地下变电站部分 的结构柱网不完全一致，可能造成住宅及变电站 建筑平面布置的不合理、建筑面积浪费等诸多难 题。本工程地下变电站部分布置在住宅楼的正下 方

13、中，如图 1 所示。 图 1建筑布置示意 各层平面布置为: 7. 50 m 层为接地变压器室、站用变压器 室、二次设备室、通信室、通信电源室和工具室 等。电气平面布置如图 2 所示。 13. 50 m 层为主变压器室、电容器室、GIS 室和 10kV 开关柜室。电气平面布置如图 3 所示。 16. 50 m 层为电缆夹层。电气平面布置如 图 4 所示。 本工程在变电站西南侧的地面及地下 7. 5 m 层开设一个 8. 5 m 4. 3 m 的大件设备吊物孔，用 于从地面吊装运输主变压器、110 kV GIS、10kV 开关柜、电容器和接地变压器等大型电气设备; 13. 50 m 层及 7. 5

14、 m 层均设有搬运通道，各设 备吊装运输至各布置层后，由轨道及滚筒等工器 具从搬运通道推至各设备功能房间;在变电站东 南侧的地面、地下 6. 5 m 层及地下 12 m层开 设了一个3 m 2 m 的小型吊物孔，用于吊装运输 二次设备、通信电源和电缆桥架等小型设备。 附建式变电站对各专业的需求 1. 消防 附建式变电站与常规布置变电站相比较，主 要不同点在于附建式变电站要突破现有消防规范 对于防火间距的要求。因此，附建式变电站应采 取多种措施，消除或弥补防火间距不足对消防安 全造成的隐患，并针对消防难点进行深入研究， 使一切均在掌控之中。 结合美国、日本、香港和北京等地区现有附 建式变电站的实

15、例及运行经验总结得出: 1)附建式变电站技术上是可行的，可根据 具体工程情况采取地上、地下相结合的方式。 2)变电站主设备应尽量做到无油化。 3)变电站与主体建筑应采取可靠的防火 分隔。 4)变电站应独立设置灭火系统，可采用水 喷雾，其他系统可与主体建筑统一考虑。 5)变电站要有独立的安全出口。 6)除防火外还要做好其他的防护措施，如 物理隔离、抗干扰屏蔽、消防报警和自动灭 火等。 附建式变电站的应用研究 www. eage. com. cn 2014 年 7 月上电力电气97 图 2 7. 5 m 层电气平面布置 图 3 13. 5 m 层电气平面布置 专栏 | Columns 98电力电气

16、2014 年第 33 卷第 13 期 图 4 16. 5 m 层电气平面布置 2. 接地 本变电站接地应与主体建筑一并建设，变电 站主接地网的接地电阻应满足 GB/T 500652011 交流电气装置的接地要求，接地电阻需不大 于 0. 5 。为降低接地电阻，可充分利用综合建 筑的结构，采用深井、DXL 离子列阵电解地极、 接地模块以及外引等综合应用。基于绿色变电站 的考虑，不推荐使用降阻剂。设备的接地应满足 “反措”要求，在综合楼各层楼板敷设均压带， 以满足接触电动势及跨步电压的要求。为了降低 设备的电磁辐射，减少电磁干扰，整个综合楼全 部敷设一层屏蔽网，屏蔽网较之原来更密、更粗。 变电站四周与人行道相邻处，设置与主网相连接 的均压带。 3. 通风降噪 110 kV 附建式变电站是由多个噪声源组成的 综合性污染，变压器本体运行产生的噪声以及为 了变压器的安全运行而增加的通风机和冷却风机 是重要的噪声源之一，其特点是 24 h 不间断运 行，尤其夏天高温时，对