CN103887725B - 全户内变电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全户内变电站，它包括平行设置的两栋“一”字形配电楼；在配电楼Ⅰ内布置主变压器、220kV GIS和10kV并联电容器，其中，主变压器和220kV GIS上下垂直布置，且主变压器的散热器布置于配电楼Ⅰ外；在栋配电楼Ⅱ内布置10kV设备、110kV GIS和继电器室；本发明提出的两栋楼平行布置的整体格局解决了主变压器散热和噪声控制问题，简化了建筑物设计，设备运输、安装条件更好，建筑空间的利用更为充分，且有利于节约全站总占地面积，是对全户内变电站设计模式的重大创新，取得了显著的优化效果。

Description

全户内变电站

技术领域

本发明涉及一种变电站的布置结构，具体地说是涉及一种全户内变电站的布置结构。

背景技术

随着我国社会经济的飞速发展，城市人口及规模不断增加，加之人民生活水平的不断改善，导致了城市用电量的迅速增长，尤其是中心城市，情况尤为显著。当城市发展到一定阶段时，城市的占地面积大大增加，同时供电密度也大大提高，若仍然采取在城郊外围建设变电站以较低电压等级线路供电入城区的方式，不能满足中心城市供电要求。

因此，当城市发展到一定阶段后，各大城市都采取在城市中心负荷密集区建设较高电压等级的城市变电站，以满足城市用电负荷的需求，如110kV和220kV城市变电站，甚至是500kV城市变电站。

近年来，建设难度较大的城市220kV变电站数量增多，变电站的建设要求更高，更为复杂，城市土地资源稀缺，尤其在一些经济发达地区的城市中心，往往寸土寸金，征地非常困难，可供选择的站址可能仅有一处，且面积狭小，这使得变电站的设计和布置非常困难，同时也基于这种原因，城市变通常采用全户内变电站。

在城市中心建设220kV全户内变电站，由于其选择站址特别困难，建设规模较大，一般要安装3~4台180MVA或者240MVA的主变压器。另外还需安装相应的220kV及110kV全封闭组合电器（简称GIS）、站用接地变、10kV配电柜、10kV并联电容器和电抗器，以及10kV限流电抗器等。同时还有大量电气二次盘柜，蓄电池等，电气设备之间有许多有机的电气联系。因此城市220kV全户内变电站设计时很复杂，涉及问题较多。主要体现在以下几个方面：

（1）控制噪声

主变压器和并联电抗器一般噪声水平在70~75dB。而城市中心变经常在变电站围外就是居民楼，环保要求的噪声水平≤45dB。

（2）电气设备散热

变电站的电气设备在运行时全部都会发热，有些电气设备散热量很大，如主变压器每台最大发热量在700kW左右。并联电抗器和限流电抗器每组发热量也在40~80kW左右。户内安装电气设备如此大的发热量要排到户外，散热的工程量很大。

（3）设备安装检修的运输通道

变电站内有大量的电气设备户内安装，需要建设很庞大的变电楼。既有的电气设备要满足安装与检修时能运进运出。设备的运输通道设计很复杂，通常不但在站区设运输通道，而且在楼内为了运输，也必须设运输通道与吊物孔，需要很大的建筑空间。

（4）电气设备的连接

变电站内大量的电气设备之间均有联系，电气设备的布置合适与否，对其连接是否顺畅关系密切，如主变压器与110kV及220kV GIS之间均有连接。理想的方式是GIS通过SF6气体绝缘管（简称GIL）与主变压器的油漆套管直接相连。当布置不合理时，需采用高压电缆相连，效果不好，还增加投资。

（5）配电楼的建设问题

由于变电楼很庞大，且安装设备品种大多不规律，结构形式复杂，给变电楼的建设提高了难度。

（6）节约占地和建筑物

由于变电站所处位置位于寸土寸金地段，甚至会由于占地偏大，无法选址，因此节约占地意义重大。另外城市变投资很大，有部分是建筑投资，必须注意减小变电站的建筑面积和体积，以降低工程造价。

目前220kV全户内变电站采用的是一栋配电楼的方式，全部电气设备及辅助设施均布置在一座综合配电楼内，建筑物规模庞大，布置复杂，凌乱。主要体现在以下几个方面：

①、常规一栋楼方案一般将主变本体及散热器整体布置于户内。主变运行时发热量很大，变压器室建筑屋内空间较大，且对室内通风设计提出了较高的要求，需设置大型轴流风机，不但增加了暖通投资，且增加了轴流风机这一较大的噪声源。另外，也有一些方案将散热器布置于户外，但仍嵌入到建筑物之中（即散热器室不设外墙和屋顶），但散热效果较差，且周围噪音水平较高，不适应城市变电站周围环境。

②、对于常规一栋楼方案，由于全部设备均位于同一栋建筑物内，建筑方案很难适应复杂多变的工程具体情况，一般无法充分利用室内空间，无形中带来一定程度的空间浪费。

③、对于常规一栋楼方案，由于设备多，且建筑物整体较高，设备的运输通道设计比较复杂，且通常需要设置吊物孔，占用较大空间。

发明内容

本发明要解决主变压器散热和噪声控制问题，同时提供一种布置整齐、节省占地的全户内变电站。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种全户内变电站，它包括平行设置的两栋“一”字形配电楼；在配电楼Ⅰ内布置主变压器、220kV GIS和10kV并联电容器，其中，主变压器和220kV GIS上下垂直布置，且主变压器的散热器布置于配电楼Ⅰ外；在栋配电楼Ⅱ内布置10kV设备、110kV GIS和继电器室。

所述的配电楼Ⅰ内，主变压器位于0m 层，220kV GIS位于11m 层，10kV并联电容器在0m、5.5m 和11m 三层垂直布置。

所述的配电楼Ⅱ内，10kV设备位于0m层，110kV GIS和继电器室位于5m层。

在配电楼Ⅰ和配电楼Ⅱ下方设置220kV、110kV和10kV电缆隧道。

主变压器与220kV GIS、110kV GIS分支母线间采用油气套管连接。

主变压器与10kV设备之间采用干式绝缘铜管母线连接。

采用上述技术方案的本发明，具有以下优点：

（1）有效地控制变电站的噪声，有利于主变散热

本发明采用两栋楼平行布置，主变本体布置于变压器室内，有效控制了本体噪声。散热器布置于两栋配电楼之间，散热器的噪声水平≤55dB，通过防火墙与对面楼的阻挡，可以将围墙外的噪声水平控制在45dB以下；而且散热条件较好，采用全自冷变压器，可靠性更高，维护工作量小，极大的简化了通风设计，降低了投资。另外，通过两栋配电楼以及散热器之间防火墙的遮挡作用，巧妙的控制了散热器的噪音，且变电站整体美观，有利于融入城市变电站所处的市政环境。

（2）很好地解决通风问题

主变通风采取本体在室内、冷油器放在室外的布置方案，大部分热量散到室外。室内布置的电气设备由于每一个房间两边通透，进出风均很方便，采用隔栅进风，轴流风机排风，具有投资小、散热效果好的效果。

（3）简化运输通道

两栋楼方案可以简化设备运输通道。配电间内设置主通道，无需在建筑物内另设运输通道；主要配电间出口临近建筑物外围，利用吊车在屋外起吊，经吊装平台直接进入配电间，无需设置室内吊物孔。与两栋楼模式相比，本方案设备运输路径顺畅，且节约建筑空间。

（4）电气设备的连接

由于两栋配电楼布置灵活性较大，所有高压电气设备之间连接均不采用高压电缆。

（5）配电楼结构简单

采用的两栋配电楼均为单框架结构，简单、易于实施。

（6）节约站区总占地面积

由于两栋楼方案建筑物利用更加充分，建筑物所占面积比一栋楼方案小。此外，一栋楼方案需要围绕建筑物设置环形道路，而两栋楼方案可在楼间设置道路，站区道路构成h形，道路所占面积并不比一栋楼方案更大。综上所述，两栋楼方案不会导致总占地面积比一栋楼方案更大，反而会节约站区场地。

以南网典设J2GNN5模块为例，但考虑站区总平面布置之后，围墙内尺寸约为93m×64m≈6000m²。而本方案规模与J2GNN5模块类似，围墙内尺寸仅为78m×45m=3500m²，大幅节约变电站占地面积。

综上所述，本发明提出的两栋楼平行布置的整体格局解决了主变压器散热和噪声控制问题，简化了建筑物设计，设备运输、安装条件更好，建筑空间的利用更为充分，且有利于节约全站总占地面积，是对全户内变电站设计模式的重大创新，取得了显著的优化效果。

附图说明

图1为本发明电气断面布置图。

具体实施方式

如图1所示，一种全户内变电站，它包括平行设置的两栋“一”字形配电楼，两栋配电楼可以南北布置，也可以东西布置，本实施例以南北布置配电楼为例加以说明。

配电楼Ⅰ1位于南侧，在配电楼Ⅰ1内布置主变压器3、220kV GIS4和10kV并联电容器，其中，主变压器3和220kV GIS4上下垂直布置，主变压器3位于0m 层，220kV GIS4位于11m 层，且主变压器3的散热器布置于配电楼Ⅰ外，10kV并联电容器布置于配电楼Ⅰ东端，在0m、5.5m 和11m 三层垂直布置。

配电楼Ⅱ2位于北侧，在栋配电楼Ⅱ2内布置10kV设备5、110kV GIS6和继电器室，其中，10kV设备5位于0m层，包括并联电抗器、开关柜、接地变成套装置等。而110kV GIS6和继电器室位于5m层。

另外，变电站区两栋配电楼下均不设电缆层，而在配电楼Ⅰ和配电楼Ⅱ下方设置220kV、110kV和10kV电缆隧道7，三条电缆隧道7均从变电站东西两侧通至站外，站区内设置两条南北方向的隧道，将上述三条电缆隧道相互贯通。

以下具体说明配电楼内各个电气室的布置方式：

（1）主变压器室

1）主变压器本体和散热器采用分体式布置。主变本体布置在220kV配电楼0m层变压器室内，分体式散热器布置在变压器室外侧，散热器间采用防火墙隔离。根据电气总平面方案，合理调整主变本体和散热器之间的位置关系，优化站区总体布局。

由于散热器在户外布置，散热条件较好的，可采用自冷变压器。首先、有效控制主变噪音；其次、避免了风冷变压器风扇负荷；最后，大幅降低了主变全户内布置方案的通风负荷。

2)主变压器3与220kV和110kV GIS分支母线间采用油气套管连接，连接安全、可靠，维护工作量小，节约建筑物空间。

3)主变压器3与10kV开关柜采用干式绝缘铜管母线连接。绝缘母线是每相全绝缘封闭结构，设有屏蔽层，具有可靠性高，环境耐受能力强，布置紧凑，维护工作量小，使用寿命长等优点。

（2）220kV GIS配电间

220kV采用户内GIS设备，布置在220kV配电楼室内11m层，采用一列式布置，全部电缆出线。

室内配电装置四周设置巡视检修通道，主通道位于断路器侧，宽度约3.2m。在配电间端部设置户外设备吊装平台，正对主通道，便于设备运输和安装。配电间内不设行车，通过在GIS上空的适当位置设置吊钩解决设备吊装问题，房屋层高取8m。

（3）110kV GIS配电间

110kV采用户内GIS设备，布置在110kV配电楼室内5m层，采用一列式布置，全部电缆出线。

室内配电装置四周设置巡视检修通道，主通道位于断路器侧，宽度约2.7m。在配电间端部设置户外设备吊装平台，正对主通道，便于设备运输和安装。配电间内不设行车，房屋层高取7m。

（4）10kV和所用配电间

l0kV配电间选用lOkV手车式成套开关柜，户内双列布置。

根据整体方案布局，将10kV配电间与所用配电间整合为一个房间，布置于#2配电楼内0m层中部位置。

（5）并联电容器室

全站共设3个10kV电容器室，集中布置于#1配电楼东端，分别布置在0m、5.5m和11m层。为配合消防设备间，0m层电容器间模块规模调整为3组电容器装置。

电容器采用围栏内低位布置方式，单元电容器卧式布置，方便更换；接地开关和避雷器组合安装与围栏前端，方便巡视和操作，布置紧凑。在房屋上空适当位置设置吊钩，解决设备吊装问题。

（6）并联电抗器室

全站设置1个10kV并联电抗器室，室内安装3台干式铁心并抗（较标准模块减少1台）。为降低噪音干扰，电抗器室布置在#2配电楼西端0m层，远离继电器室等二次生产用房。

Claims (3)

1.一种全户内变电站，其特征在于：它包括平行设置的两栋“一”字形配电楼；在配电楼I (1)内布置主变压器(3)、220kV GIS(4)和10kV并联电容器，其中，主变压器(3)和220kVGIS(4)上下垂直布置，且主变压器(3)的散热器布置于配电楼I外；在配电楼II(2)内布置10kV设备(5)、110kV GIS(6)和继电器室；

所述的配电楼I (1)内，主变压器(3)位于0m层，220kV GIS(4)位于11m层，10kV并联电容器在0m、5.5m和11m三层垂直布置；

所述的配电楼II(2)内，10kV设备(5)位于0m层，110kV GIS(6)和继电器室位于5m层；

在配电楼I和配电楼II下方设置220kV、110kV和10kV电缆隧道(7)。

2.根据权利要求1所述的全户内变电站，其特征在于:主变压器(3)与220kV GIS(4)、110kV GIS(6)分支母线间采用油气套管连接。

3.根据权利要求1所述的全户内变电站，其特征在于:主变压器(3)与10kV设备(5)之间采用干式绝缘铜管母线连接。