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1南梨园110kV变电站工程设计及创优简介——郭锋1．站址概况及建设必要性南梨园110kV变电站拟建于北京市房山区阎村镇，现状为规划市政设施用地。站区南北长49m，东西长90m，含站外道路总用地面积4684m2，其中包括围墙四周1米保护用地范围。南梨园110kV变电站于2008年11月开工建设，2009年6月建成投产，担负阎村镇中心重要负荷供电。阎村镇处于房山东部城镇群的中心，处于房山区总体规划中的“两城”、“两廊”的重要部位，是连接良乡、燕房卫星城的桥梁，是北京通向西南部的交通枢纽，是全区规划良、房路珠链式城市带布局的重要组成部分，在房山区经济的发展中具有重要的战略地位。良乡与紫草坞变电站距离项目供电距离约6公里，供电质量相对较低。同时由于采用10kV电压等级供电，供电线路输送容量有限，很难满足阎村镇中心镇区负荷的快速增长。在阎村镇内建设110kV变电站十分必要。2.变电站概况2.1建设规模2.1.1终期规模安装110/36.6/10.5kV50MVA油浸式有载调压自冷变压器2台（1＃、3＃变），110/10.5kV50MVA油浸式有载调压自冷变压器1台（2＃变）；110kV进线3回，扩大内桥接线；35kV出线6回，单母线分段接线；10kV出线34回，单母线四分段接线；10kV电力电容器6组，3000kvar和6000kvar各3组，均串12％电抗器。2.1.2本期规模安装110/36.6/10.5kV50MVA油浸式有载调压自冷变压器2台（1＃、3＃变）；110kV进线2回，内桥接线；35kV无出线；10kV出线20回，单母线接线；10kV电力电容器4组，3000kvar和6000kvar各2组，均串12％电抗器。2.2接入电源一期110kV电源自榆管营～福庄110kV双回架空线路T接；终期电源暂考虑由阎村北～焦庄110kV双回架空线路T接，第三电源T接自榆管营～福庄110kV架空线路，经电缆线路引入本站。2.3设备选型22.3.1主变压器选用分体式低损耗有载调压油浸自冷变压器，为保定保菱变压器有限公司产品。主变容量为50MVA，电压变比为110±8x1.25％/36.6/10.5kV，阻抗为U12％＝10.5，U13％＝17.5，U23％＝6.5；接线组别为YN,yn0,d11。2.3.2主变中性点设备2套，放电间隙距离105～110mm，中性点接地开关选用新东北电气（沈阳）高压开关有限公司产品，接地开关型号为GW13-63W，额定电流为630A。主变35kV侧及35kV中性点均安装北京电力设备总厂电器厂生产的35kV避雷器保护，避雷器型号为HY5WZ-51/122。2.3.3110kV配电装置采用SF6气体绝缘全封闭组合电器（GIS），为山东鲁能恩翼帕瓦电机有限公司产品。组合电气采用内桥接线，共3个断路器间隔，2个主变刀闸间隔，2个PT间隔，1个分段刀闸间隔。母线额定电流为1250A，断路器额定电流为1250A，隔离开关额定电流为1250A，额定短路耐受电流为31.5kA。线路侧避雷器布置在户外，隔离开关选用新东北电气（沈阳）高压开关有限公司生产的GW5-110DW型，额定电流为1250A；避雷器选用北京电力设备总厂电器厂生产的HY10WZ-100/248型产品。2.3.410k配电装置采用北京潞电电气有限公司生产的金属铠装全封闭中置式手车开关柜，内装VD4-12型真空开关。主进及母联柜开关额定电流为3150A，额定短路开断电流为31.5kA；馈电柜开关额定电流为1250A，额定短路开断电流为25kA。10kV接地变和消弧线圈选用广州智光电气股份有限公司生产的自动调谐接地补偿成套装置。其中接地变兼站用变型号为DKSC-800/10.5-200/0.4kV，消弧线圈型号为XHDCZ-600/10.5，调流范围20～100A。本站一期10kV侧安装3006kvar和6012kvar并联补偿电容器各2组，均串12%电抗器。10kV电容器组采用成套装置，选用西安西电电力电容器有限公司产品，每套装置均由BAM12/√3-334-1W的单台电容器组装，其中2＃、6＃电容器组容量为3006kvar，串12％电抗器，采用顺特电气有限公司生产的CKSC-360/10-12型干式铁芯串联电抗器，放电线圈型号为FDR3-12/√3-4.0-1W；1＃、5＃电容器组容量为6012kvar，串12％电抗器，采用顺特电气有限公司生产的CKSC-720/10-12型干式铁芯串联电抗器，放电线圈型号为FDR3-12/√3-4.0-1W。2.4电气布置南梨园110kV变电站拟建于北京市房山区阎村镇，为地区负荷变电站，参考国3网典设北京电力公司实施方案B-1-3模式调整，本站除主变压器散热器和110kV架空进线终端设备外，其余均布置在主厂房中。主厂房地上局部二层，地下一层。地下一层为电缆夹层，夹层高3.0m，在北墙设有2处电缆隧道出口，供10kV电缆引出，南墙设1处电缆隧道出口，用于终期35kV电缆引出。110kVGIS产房夹层南、北墙各设1处电缆隧道出口，用于终期110kV电缆引入。地上一层设有GIS室、主变压器室、10kV开关室、10kV电容器室、35kV消弧线圈室和10kV消弧线圈室。其中110kVGIS是和主变压器室为单层独立结构，与主厂房贴建。地上二层设有通讯室、主控室、35kV开关室和值班附属房间。站区东侧靠北位置设警卫附房，靠南位置设水池和水泵房，事故油池设在站区西侧偏北位置。2.5主要设备运输在主变间、GIS厂房外墙预留设备运输孔洞，待设备运入就位后再行封堵，其余所有设备间均设有设备运输门，供设备运输安装使用。在二层设备间的南墙外设有吊装平台，35kV开关柜、二次和通信屏可通过此平台运进屋内。2.6道路站内北侧靠东位置设大门1处。进站道路与站外公路连接，转弯半径不小于11m；站内环形运输道路宽度为4米，转弯半径9m。2.7过电压和防雷保护本站为郊区户内变电站，主配电装置楼、水泵房和警卫室设置建筑避雷线做为防直击雷设施，110kV线路架空避雷线引至终端架构，利用架空避雷线可以保护线路侧隔离开关、避雷器和GIS户外终端部分，满足防雷要求。在主变压器10kV侧引线上、35kV出口和10kV电压母线上均设有避雷器以防止雷电侵入波引起的感应过电压。本期在110kV侧架空进线与GIS空气套管连接处设避雷器以防止雷电侵入波引起的过电压，终期第三电源按照电缆进线考虑，电源侧设置防雷电侵入波过电压保护装置。2.8接地装置本站站区内采用由水平接地体和垂直接地体构成的复合接地网，接地网以水平接地体（铜带）为主，加部分垂直地极（镀铜钢钎）组成的复合环形封闭式地线网。4建筑物内部接地体选用热镀锌钢材。2.9站用电系统380V站用电系统由两台DKSC-800/200、ZN,yn11型变压器供给，采用单母线分段接线型式。正常情况下，两台站用变分列运行，当一台故障时，手动操作双投刀闸，将负荷倒入另一台站用变。2.10土建工程主要经济指标序号项目单位数值1总用地面积m24617其中：建筑物占地面积m21453道路及广场面积m223512总建筑面积m23367其中：地上二层m21847地下一层m213703建筑高度m地上11.54容积率0.746建筑密度％337总投资万元45393．主要设计优化创新3.1减少变电站占地面积本工程严格执行国网公司“两型一化”条款要求，简约设计。站区布置参考国网公司典型设计方案北京电力公司实施方案中B-1-3户内110千伏负荷变电站设计思路，同时根据规划意见书要求（退规划红线5米），优化主厂房内部设备布置。与典设相比，调整后的主厂房建筑面积减少290平方米。优化站区平面布置，在增加水泵房及消防水池后，整个站区占地面积是相同规模全户外110千伏典设变电站（A-1）占地面积的84.34%，节省占地面积819平方米，比典设（B－1-3）节省占地270平方米。首层电气平面优化思路：将1＃和2＃10kV消弧线圈移入10kV开关室内，同时将10kV电容器组整体左移；35kV消弧线圈和2＃主变所带的10kV消弧线圈布置于同一房间内，紧贴电容器布置；考虑到上楼需求，将右侧楼梯旋转方向布置于10kV开关室右下角。5优化前优化后6二层电气平面优化思路：将左侧生产附房进行整合，去除多余房间，将主控室左移，35kV开关室同样左移；参照首层布置调整右侧楼梯间布置。优化前优化后7电气总平面优化思路：警卫室调至进站大门附近，方便观察大门情况；增加消防泵房和消防水池，与警卫室排成一列，便于设施维护。优化前优化后83.2节能设计北京地区气候分区属于寒冷地区，但夏季炎热，建筑物平面布置宜采用规整形态，外围护结构采用250mm厚加气混凝土砌块，外门窗采用双层中空玻璃保温、隔热结构，屋面为保温隔热屋面，可以有效减少建筑物能耗。变电站的变压器、电抗器、电容器、通风机等设备均布置在户内，可以充分利用厂房墙体的隔音和吸音功能，减少设备运行噪声的对外传递。为减少对周围环境的影响，降低通风系统噪音，本站风机均采用低噪声风机，进出风口安装消声百叶，以满足环保要求。变电站的主变压器、电容器、电抗器、站用变压器、照明灯具等均采用低损耗节能设备和产品。南梨园110kV变电站建成后主要为阎村镇供电，站址选择靠近负荷中心，优化地区供电网络，大大减少的输电线路的电能损耗。3.3环保设计南梨园110kV变电站的变压器、电抗器、电容器、通风机等设备均布置在户内，可以充分利用厂房墙体的隔音和吸音功能，减少设备运行噪声的对外传递，对降低变电站厂界噪声起到良好作用。为减少对周围环境的影响，降低通风系统噪音，本站风机均采用低噪声风机箱，进出风口安装消声百叶，以满足环保要求。通过一系列降低噪声措施，保证变电站厂界噪声水平控制在国家环保一级标准允许的45dB范围内。3.4设计创新本站优先采用了较为先进的小型10kV开关柜，在保证不增加用地前提下，很好的解决了规划部门要求建筑物退红线5米的要求，优化了主厂房布置，达到了预期目的。另外，主变10kV出口母线采用封闭母线型式，大大降低了相间短路、人员触电等安全事故概率。4.全寿命周期管理理念本工程在设计阶段贯彻全寿命周期管理理念，以全寿命周期成本管理思想为指导，综合考虑工程的经济性、安全性及可靠性、可维护性、可施工性、节约环保性、防灾和突发事件处理性等主要指标。在工程经济性方面，设计除考虑建设成本等一次性投资外，还考虑远期改扩建的方便利用，以及变电站后期运行、维护成本。设备选型结合工程所在地区地理位9置特点、城市规划、电力系统需求合理选取；站区布置结合区域发展规划、用电负荷需求确定，且需避免大量占地及拆迁；站址选择及规模结合系统规划、负荷预测及地理位置特点，避免盲目建设、重复建设，达到充分利用、合理利用的目标。在工程安全性及可靠性方面，主厂房结构型式和施工工艺要结合站区的地勘报告合理选取，降低施工危险；电气设备选型要在结合环境特点、满足系统需求的同时，尽量选取运行业绩丰富、安全可靠的产品。在工程的可维护性方面，厂房内设备布置应尽量简洁、流畅，减少事故发生概率，各种设备的安装应充分考虑人的因素，方便人员巡视、维修、更换；增加必要的监测设备及附属设施，更好对设备进行监控。在工程的环保方面，设备类型和厂房外装和周围环境相适合，减少对周边环境的影响；施工工艺尽量减少工程对土层结构的污染及破坏；设备选型应避免环境污染，其安装方式利于回收再利用。综合考虑上述因素，本变电站从设计入手，全面贯彻全寿命管理理念，在设备选型、主厂房内设备布置、站区布置、规模及施工方法、设备监测及附属设施的建设等方面，统筹考虑经济性、安全性及可靠性、可维护性、可施工性、节约环保性、防灾和突发事件处理性等主要指标，努力做到成本最低、可靠性最高、环境友好。5、总结在南梨园110kV变电站工程设计中，我们充分发挥自身优势，根据项目特点，结合北京电力公司客观实际和发展需要，立足于全寿命周期开展设计，为建设资源节约型、环境友好型、整体效益最优的国家电网做出贡献。