摘 要: 从变电所的接线方式、平面布置、主变室安排等方面, 介绍了变电所建筑设计的理念和手法; 论述了新建变电所必须与城市、环境相协调, 并对变电所建筑采用新技术作了展望。
关键词: 全户内变电所; GIS; 组合电器; 典型设计
随着国民经济的迅猛发展, 城市用电负荷越来越紧张, 新建110 kV 变电所在城郊、开发区、城市中心地带不断涌现。考虑到城市规划、环保、节约土地资源、减少日常维护工作量等方面因素,原来的户外构(支) 架型式布置的变电所已经不能满足要求, 组合电器以其占地少, 适合户内布置的优点而得到广泛应用。
1 设计特点
110 kV 河埒变电所最终规模为3 台主变, 3路110 kV 进线, 30 路10 kV 出线。由于位于市区比较繁华地带, 该变电所从初步设计开始, 就以既满足规划和环保要求, 又尽量减少征地面积的110 kV 全户内变电所典型设计方案为目标。到目前为止, 我院已经完成十余座这种布置形式的变电所的设计, 可以说这一设计方案还是较为成功的。
1.1 接线方式
采用线路—变压器组的接线方式, 10 kV 接线为单母四分段接线, 110 kV 接线如图1 所示。
为简化接线, 取消了110 kV 配电装置中的电压互感器、电流互感器, 避雷器设置在GIS 的进线套管外。这样, GIS设备仅包含隔离开关、断路器及相应的接地开关。
采用该接线方式具有如下特点:
(1) 接线简单, 使用部件少。
(2) 使用故障关合接地开关作为线路侧的接地开关, 可以承受短路电流, 避免在带电情况下误合接地开关而损毁整个GIS设备。
( 3) 选用弹簧机构的断路器, 省去了空压机及相应的管道。
1.2 平面布置
变电所一层为3 个变压器室、10 kV 开关室、接地变室、电容器室; 二层为110 kV GIS开关室、二次设备室、安全用具室。地下半层为电缆层。整个变电所呈开放式独立综合楼。
10 kV 开关室尽量减少操作走廊、维护走廊和两端的宽度。主变室压缩了长、宽、高, 电容器室、消弧线圈室也相应作了调整, 排列紧凑。二楼GIS开关室不设吊车, 降低了开关室高
度, 其大小按GIS外形尺寸并兼顾一楼10 kV 开关室尺寸而定。
考虑到使用方便、通风散热和防水等方面的因素, 在河埒变中采用了半地下电缆层设计。地下室地坪采用柔性、刚性两道防水, 其中地圈梁预留钢筋伸入刚性防水层内, 防止施工缝部位处理不好导致防水失败。变电所外墙面在室外地坪以下,均铺贴L YX2603 防水卷材。由于电缆层对外有大量的进出线电缆管, 因此, 电缆敷设完后必须进行可靠的防水封堵。
1.3 变压器室的设计
在满足主变安装和运行的前提下, 主变室尽可能缩小空间。将GIS套管与变压器110 kV 套管直接进行搭接方式。采用该种方式比在主变室顶悬挂瓷瓶串的方式降低了变压器室标高1 m。
利用电缆层的高度, 在每一个变压器室底部设独立的事故油池, 上面为25 cm 架空卵石层, 起隔火作用, 使变电所成为真正意义上的单体建筑,更适合布置在城市中心。
为了减少噪音, 主变室采用自然通风, 在主变室顶部设6 m 高的拔风井, 并在排气口外设计了挡风板。为了使变压器室内的通风通畅, 取消了通常在主变室内做GIS套管支座的砼挑平台, 改做角钢支撑。主变基础设计成梁式结构, 节约了砼用量, 更主要的是使空气可以从变压器室底部直接向上对流, 提高了散热效率。
考虑到变压器的防爆、隔声要求, 主变室墙体厚370 mm。考虑到变压器投运后, 需要运出的概率很小, 主变室摒弃原来全户内变电所一直采用的5 m ×6 m 的大隔音门, 改为先安装主变, 后砌变压器室外立面的墙体, 变压器室对外也只需开常用门即可, 如变压器需要运出可以把变压器室618m 以下的外墙拆除。这样, 不仅解决了大门开启困难、经常需要维护的问题, 还节约了一笔不小的投资。主变室改用小门后, 室内密封性得到了提高, 再在内墙面装设吸音板, 进一步降低噪声污染。变电所投运后经环保部门测试, 变电所外噪声能够达到环保要求。
为了满足消防要求, 主变室内设有自动灭火装置。消防设备布置在变压器底与卵石隔火层间,充分利用了整个变压器室的立体空间, 还保持了主变室内整洁。全淹没灭火装置工作时要求有一个相对密封的空间, 因此变电所的进、出风口, 不能用普通百叶窗, 而应采用防火排烟阀。
2 后续改进
出于种种考虑, 河埒变电所由电缆层通到控制室的竖向二次电缆桥架是布置在电容器室内
的, 造成电容器室与控制室事实上是连通的。一旦电容器爆炸, 冲击波对二次设备的破坏是难以估量的。因此, 在后续变电所的设计中, 将二次电缆桥架改为砖砌电缆竖井, 消除了这一隐患。
GIS开关室内有不少二次电缆需接入控制室, 在河埒变电所, 采用保持结构层的完整性的做
法, 加厚楼面垫层, 根据电缆的实际数量将电缆沟加宽, 深度降至7 cm , 大大减轻了楼面荷载。在后续变电所设计时, 用电缆预埋管代替电缆沟, 仅在GIS开关底部设接线孔, 使GIS开关室内布置更加美观, 且电气安装施工也很方便。
在一些开发区, 为了降低工程总造价, 往往在规划许可的前提下, 大多采用架空进线。考虑到城市的发展和规划要求的提高, 必须将架空进线改为电缆进线的技术措施做好, 避免将来改造时破坏变电所的结构。在架空进线的全户内变电所中,土建专业根据电气专业提供的位置在10 kV、110kV 开关室内预留孔。孔的周边设置槽钢框与板筋焊牢, 槽钢框内仍然焊板筋, 砼浇筑、地装铺贴时不再留明孔。这样既保证了楼面整洁, 进线方式改变时在楼面开孔又不致破坏楼面结构。另外, 在变电所的结构设计中, 也可以考虑采用异型柱的可行性。这不仅能使变电所内更加整洁、美观, 还可进一步节约用地。
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