变电所设计中对典型设计方案几个问题的处

变电所设计中对典型设计方案几个问题的处理
　　吴烈  陆惠斌

（苏州供电局　苏州　215004）　

　
　　长期以来，由于变电设备和配电装置布置型式的限制，也由于设计人员设计水平的限制，使得110kV变电所的投资额、占地面积和建筑面积均比较大。随着新技术、新设备、新材料的开发和应用，变电所向着造价低，占地少，接线简单，施工、运行、检修方便等方向发展。1999年2月，江苏省电力设计院编制的110 kV变电所典型设计，对目前城市电力网（简称城网）和农村电力网（简称农网）改造中的变电所设计起了指导示范作用，开拓了设计思路。
　　在农网工程110 kV吴江垂虹变电所设计过程中，感到B4方案还有改进余地，在此提出与同行们作一探讨。

1　电气主接线
　　（1）本变电所主接线如图1所示。主变压器最终规模为2台40 MVA（也可安装50 MVA主变压器），初期为1台40 MVA。为降低噪声，便于无人值班管理，主变压器选用有载调压自冷型，型号为SZ9－40000／110，电压等级110＋10－6×1．25％／10．5kV，接线组别YNd11，短路阻抗Uk％＝12～14。
　　（2）110 kV最终规模2回进线，初期1回，均为架空进线。接线方式为线路变压器组，采用户内敞开式布置。电流互感器设在SF6断路器后面，虽然主变压器差动保护范围略有缩小，但由于可将互感器安装在穿墙套管内，减少了独立设备元件。
　　（3）10 kV最终规模20回电缆出线，初期10回，采用单母线分段接线，不设旁路。为了便于将来扩建，本期上一分段隔离柜。
　　（4）主变压器110 kV侧中性点采用氧化锌避雷器加保护间隙保护，也可经隔离开关接地。
　　（5）无功补偿装于10 kV侧，最终容量按2组4 200 kVA配置，Ⅰ、Ⅱ段母线各装一组，初期上Ⅰ段母线所用1组4 200 kVA电容器。
　　（6）为了将来10 kV中性点改电阻接地系统时减少开关柜改接工作量，10 kV出线装设三相电流互感器。
　　（7）根据《交流电气装置的过电压和绝缘配合》，单相接地电容电流超过10 A时，需装设消弧线圈。因此，10 kV中性点采用消弧线圈接地。随着城区电缆线路的大量使用，对地电容电流急剧增大，例如苏州市区干将变电所、石路变电所对地电容电流已分别达到40 A和30 A。消弧线圈应放大一档选用XDC－300／10（25～50A）型。消弧线圈的调节采用微机自动跟踪补偿装置。由于主变压器10 kV侧为三角形接线，无中性点引出，结合变电所的所用电，在10 kVⅠ、Ⅱ段母线上设置2台接地（曲折）变压器，用于引接消弧线圈。接地变压器选用DSBC－315／10．5 kV。
2　短路电流计算
　　根据《城市电力网规划设计导则》，110 kV电网规划短路电流为20 kA，10 kV为16 kA，据此选择和校核设备。因此，110 kV断路器额定开断电流选择INbr＝25 kA，10 kV断路器额定开断电流选择INbr＝20 kA。
　　主变压器短路阻抗与系统短路容量的关系如表1所示。由表1可知，为控制10 kV短路容量在16kA以下，主变压器容量为31．5 MVA及以下时，短路阻抗宜取Uk％＝10．5；主变压器容量为40 MVA时，宜取Uk％＝12～14；主变压器容量为50 MVA时，宜取Uk％＝15～17。

3　无功补偿容量选择
　　无功补偿应根据分散补偿和集中补偿相结合的原则进行配置，二次侧功率因数应根据用户性质测定。根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》的要求，在最大负荷时，一次侧不应低于0．95。
　　城区内10 kV线路较短，电缆线路较多，无功容量较充足时，以补偿主变压器损耗为主，补偿容量可选较低值。无功补偿容量选择如表2所示，本变电所补偿容量设计为4 200 kVA。投切时，10 kV电压波动约为1．4％，满足小于2．5％的要求。

4　调压计算
　　根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》，110 kV电源最高电压取110（1＋7％）kV，最低电压取110（1－3％）kV，10 kV母线电压合格范围为10．0～10．7 kV。高峰时10 kV母线上投入无功补偿。
　　为保证10 kV母线电压在合格范围内，应采用有载调压变压器。主变压器分接头及调压计算如表3所示，变压器分接范围选择110＋10－6×1．25％／10．5kV能满足调压要求。

5　总平面布置
    总平面布置如图2、图3所示。
　　变电所除主变压器外，110 kV配电装置、10 kV高压开关柜、电容器组、接地变压器等电气设备均布置在配电楼内。110 kV为架空进线，10 kV为电缆出线。
　　配电楼为一幢二层框架结构建筑，二层为110kV配电装置室、二次设备室和安全工具室；一层为10 kV配电装置室、电容器室、接地变压器室和消防器材间。柱距为6．5 m及3．6 m，底层跨距主要为9 m，二层跨距为10．5 m，楼面标高为4．5 m，屋面标高为8．5 m和12．6 m。
　　配电楼中布置了2个楼梯，门厅附近的楼梯为主楼梯，另一个可直通室外，兼作消防梯，还可作为运输设备的吊装平台。
　　主变压器位于配电楼东面，2台主变压器之间设防火墙。变压器中性点设备及端子箱布置在变压器附近。

　　110 kV配电装置为户内中型布置，采用敞开式电器，间隔宽度为6．5 m，共3个间隔，间隔之间设隔墙。2路110 kV进线中心距为13．0 m。配合无油化工作，间隔与变压器以及110 kV架空线路之间均采用干式穿墙套管连接。
　　10 kV配电装置布置在110 kV配电楼下，采用手车式（中置式）高压开关柜，室内面对面双列布置。开关柜中间的操作走道宽为2．5 m，柜后维护走道宽为1．1 m和1．37 m。主变压器进线室内为封闭式母线桥，室外为敞开式桥架。
　　10 kV电容器组布置在独立的电容器室，接地变压器、消弧线圈用网状遮栏与10 kV配电装置隔开，二者分别布置于10 kV配电装置室两边。
　　二次设备室布置在接地变压器、消弧线圈楼上，距电容器室较远，避免了微机保护与电容器的电磁干扰。由于本变电所不设当地监控装置，10 kV保护就地设置，因此二次设备室面积较小。
　　电缆竖井利用了二层楼面比底层挑出的1．5 m空间，向上直通二次设备室，电缆走向较合理。
　　配电楼本布置方案只要稍加改动，间隔宽度改为6．0 m，即适用于B5类方案，即采用桥型接线，GIS布置方案。
　　在布置上的欠缺之处是110 kV两间隔之间的空间隔无法有效利用，需要时可加轻型隔墙改作工具间。
6　防污等级
　　变电所除主变压器外均为户内布置。根据《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》，户外电气设备取污秽等级2级，爬电比距2．5 cm／kV。对于户内设备，该标准中没有规定，但参照《高压开关设备的共用订货技术导则》，可取瓷质材料1．8 cm／kV，有机材料2．0 cm／kV。当户外设备户内安装时，可取2．2 cm／kV。即

    10 kV户内瓷质材料　　　 207 mm

    10 kV户内有机材料       230 mm

    10 kV户外设备           287 mm; 110 kV户外设备户内安装  2750 mm

　　110 kV户外设备          3150 mm
7　典型设计（B4类方案）的改进
　　（1）主变压器电压等级选用110＋10－6×1．25％／10．5 kV，接线组别YNd11，短路阻抗Uk％＝12～14。
　　（2）110 kV采用干式穿墙套管，电流互感器安装在穿墙套管内。
　　（3）消弧线圈选用XDC－300／10（25～50 A）

　　（4）10 kV断路器额定开断电流要求INbr≥20kA。
　　（5）无功补偿按2组4 200 kVA配置，Ⅰ、Ⅱ段母线各装一组。
　　（6）110 kV配电装置间隔宽度由12 m改为6．5 m。
　　（7）布置较为紧凑合理，电容器室及二次设备室利用了110 kV间隔旁的空间隔，减少了辅房，建筑面积由1 088 m2降低为660 m2。

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