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城市电网220kV变电站建设的技术要点探讨

作者:双核期刊发表网; 更新时间:2018-04-18
  :目前城网结构不断加强和用户对供电质量和可靠性要求日益提高,城市用地十分紧张,因此如何选择220kV变电所的建设方案是一个重要问题。本文从设备选型、通风、防火、防嗓音处理、降低接地电阻值的方法等方面对城市电网220kV变电站建设的技术要点进行探讨。
关键词:变电站;技术要点;城市电网
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    城市人口集中,高楼大厦群立,是政治、经济、文化、商贸和金融中心的所在地,电力负荷密度大,使变电站的分布越来越密,很多变电站必须深入到城市中心,甚至220kV变电站也需深入到城区中心才能较好的满足负荷的需要,确保城区中心的供电可靠性[1]。因此,在城网结构不断加强和用户对供电质量和可靠性要求日益提高,城市用地十分紧张的现状,如何选择220kV变电所的建设方案,是城网改造、建设中需要研究和解决的一个重要问题。为此,本文对城市电网220kV变电站建设的技术要点进行探讨。
2 设备选型
对于城网220kV变电站地处市区中心,一旦在设备故障保护失灵或误操作等引起火灾时,波及面较大,在设备选型方面,应尽量选用无油化产品。对于城网变电站采用全户内的型式宜选用不燃或难燃的变压器,但目前国内还没有条件,因此在选用油浸式变压器时在布置上应加强安全防范,符合国家防火要求。主变压器选型上还应注意选用低噪音以降低对周围环境的影响。在高压配电装置的选型上推荐采用GIS设备。虽近期GIS设备因厂家产品质量、安装质量问题在广东电网出了不少事故,但其主要原因不是GIS产品设计理念问题而是GIS在生产、安装过程中质量控制把关不严造成。GIS占地面积和空间小、运行可靠性高,维护工作量小、现场安装调试方便等的独特优势,在城网建设中扮演了一个重要的角色,在城网变电站中采用GIS可以极大的减少占地面积,满足城网变电站小型化及与周围环境相协调的要求。在城网的建设和改造中,通过招投标,择优选择技术先进、管理先进的好的厂家来供货[2]
对于城网变电站GIS的选型还必须特别注意以下几点:(1) 选型必须向高参数、大容量发展。随着国民经济的发展,城网负荷密度迅速增加,主变容量不断加大,对GIS的通流能力、开断能力都有了更高的要求,从GIS运行的可靠性方面考虑,必须提高其绝缘水平,特别是绝缘件的绝缘水平,应充分考虑5-10年系统的发展。(2) 选用低噪音和振动小。城网变电站建设的要求之一就是—变电站的建设必须满足城市环保的高要求,防火防爆和低噪音要求都非常高。这就要求GIS设备应符合城市的环保要求做到振动小、噪音低,因而特别要求断路器的操作功要小,并且要有消音措施。(3) 向自动化、智能化发展。随着一些高新技术,如微电子技术、传感器技术和计算机技术、网络技术的快速发展及其在工业领域中的成功应用,使智能化GIS的开发应用成为可能。随着城网改造的进一步深化,城网现代化及城网变电站数量的迅速增加,对变电站的自动化水平有了更高的要求。这就要求设备必须具备保护、控制、操作、状态反馈、信息处理、通讯等智能化的功能。如状态自动监测和故障识别、诊断功能,包括GIS内部绝缘状态的在线检测、开关分合闸操作的动态参数检测;能实现操作智能化等,充分满足城网建设安全运行的要求。
3 通风、防火、防嗓音处理
城网220kV变电站采用屋内型布置,由于布置紧凑,因而不如屋外布置通风散热效果好,在设计上应特别考虑通风、防火处理。对于主变压器各台分别布置于三面封闭、一侧开门的单独室内,室间墙设为防火墙;设置火灾探测、报警系统及水喷雾自动灭火装置作为主变的防火措施。对于主变压器通风、防噪声问题比较难处理。根据国家标准规定,城市夜间环境噪声标准值,在居民、文教区为40 dB,在工业集中区和交通干线道路两侧为55 dB。因此,市区变电所应采取有效措施来控制和降低噪声。除了在主变压器订货时应尽量采用底噪音的变压器外(要求主变噪音≤65db),在设计上也应作方案上的处理以减少噪音对周围环境的影响。然而对这个问题的解决往往是符合噪声要求了,而通风效果却又不尽人意。因而在设计时应特别注意密封和通风。对于主变压器室可以采用密封防火门,门内填防火及隔音材料,平时大门紧闭;通风靠上升百叶窗及生变压器室下部两条进风道,主变压器室屋顶开通风口配以输流风机,强迫空气流动来达到通风目的。
对于其它电气设备采用SF6气体、真空开关等无油化设备,带有少量可燃介质的10kV并联电容器分组布置在电容器室,相互间用防火墙隔开。增加装设变电站遥视系统作为对无人值班变电站一次、二次设备的外观监视和变电站防火防爆的有力手段,可以及时发现设备的异常现象提高可靠性。在总体布置上,尽量为设备的散热创造较好的通风条件,采用自然通风与机构设备辅助通风相结合。对于主要防火对象:各级配电装置、主控制室、电缆夹层等均应装设自动监控、自动灭火装置。电缆火灾事故率较高,为防止电缆火灾蔓延波及主建筑物及有关设备,推荐采用分隔阻燃等措施,如用防火胶泥等防火材料堵塞电缆进出口处的全部空隙,电缆沟也可采用分隔阻燃措施。
4 降低接地电阻值的方法
    城网220kv变电站由于采用GIS设备全户内多层布置的型式使整个变电站占地面积很小,由于其接地
网的面积较小,往往难以达到规程中对大接地短路电流系统的接地电阻值的要求:
R≤2000/Id(Ω)(当流经接地装置的入地短路电流Id>4000A时,取R≤0.5),特别由于周围高楼大厦群立建筑拥挤,接地网的区域狭窄,对扩大接地网面积外引的方法带来很大的困难。在工程实践中降低人工接地体接地电阻值推荐可以采用以下方法:
4.1 土壤置换法
土壤置换法主要是利用低电阻系数的土壤如粘土、黑土及砂质粘土等电阻率较低的土壤替代原较高电阻系数的土壤。置换的范围是在接地体周围不小于0.5m以内和近地面侧不小于接地极长的1/3区域内。由于城网变电站所在市区中心,往往其土壤电阻率较小,那么土壤置换法对于城网变电站的效果有时并不非常明显,在工程实践中采用该方法应充分考虑其地质情况。pagebreak
4.2加盐法
加盐法主要是在接地体周围土壤中加入食盐来提高土壤的导电率,改善土壤电阻系数。处理方法是将盐和土壤一层隔一层地依次填入坑中。盐层厚度约为1cm,每层盐都要用水湿润。由于受季节性变动较小且食盐的价格低廉,采用上述方法处理可以得到较好的效果。但该方法也有缺点即由于盐的逐渐溶化流失而使接地电阻慢慢变大,而且会加速接地体的锈蚀,在人工处理2年后,大多需再进行一次处理。
4.3采用降阻剂法
采用降阻剂法主要是用化学处理法在挖好并敷上接地线的沟内撒上由高分子材料、电解质和适量的水合成的长效降阻剂,再将旧土回填。采用降阻剂现场施工简便,节省钢材、投资低,见效快,性能较为稳定,具有耐用时间长、效果显著等优点,推荐优先选用。
4.4 钻孔深埋法
钻孔深埋法主要是采用钻机打孔,在打出的孔穴中埋设Φ20~7肠mm圆钢接地体,再灌入碳粉浆或泥浆,将同样处理的数个接地体并联,就成了完整的接地体。所采用垂直接地体,根据地质条件一般为5~10m,再长时则效果不明显且给施工带来困难。深埋法受季节影响小,可获得稳定的接地电阻值,施工方便,成本不高,效果显著,对于建筑物拥挤敷设接地网区域狭窄的城网变电站有很好得效果,可推广采用。
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本文针对城网20kV变电站的建设环境、设计要求,结合城网变电站今后的发展状况,提出技术可行、投资节约,供电可靠性高的城网220kV变电站建设模式,即采用简化接线、无人值班的综合自动化、小型化、屋内多层布置方案是现代化城市建设的必然趋势,随着城网建设的进一步实施,并对建设方案的技术要点展开了论述,优化了设计。不断积累城网变电所的建设经验,一定可以取得更大的效益。

[1] 冯大千. 关于变电站设计建设和运行管理的几点建议[J]. 广西电力, 2008(2)
[2] 李友富.“两型一化”变电站建设思路及实施[J]. 湖北电力, 2008(4)
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