方勁松,鄭長青,張朝輝,項華敏,張影俠
(溫州龍灣永強供電公司,浙江 溫州 325000)
浙江省溫州市龍灣空港新區(qū)是2018年國家發(fā)改委第一批公布的增量配電區(qū)域,永強供電公司是業(yè)主單位。該區(qū)域內(nèi)有20 kV和10 kV電力用戶,區(qū)域內(nèi)惟一電源點的溫州沙園變電所是110/20 kV,因此在龍灣空港新區(qū)增量配電區(qū)域內(nèi)必須建1座20/10 kV降壓變電站,即為永強港城變電站,以滿足用戶用電的需求。根據(jù)需求,港城20/10 kV變電站設定容量為50 MVA,第一期在2019年已建3臺12.5 MVA容量主變,2020年上半年再擴建1臺12.5 MVA容量主變。20/10 kV港城變電站從110 kV沙園變電所輸進20 kV線路4條,經(jīng)降壓后10 kV饋線8條輸出。
建設4×12.5 MVA 20/10 kV變電站及其接線方式布置模式等,在現(xiàn)有國家和行業(yè)規(guī)范里沒有可具體參考的資料,也沒有這么大容量的現(xiàn)場實例可參照。因此我們自己規(guī)劃,用創(chuàng)新和摸索的舉措設計一個既要安全可靠又簡易實用的方案;即采用分體廂式變電站,與常規(guī)室外變電所的構(gòu)架裝設有些不同。港城變電站安裝投運以后已經(jīng)過1年多運行實踐,情況良好。
港城變電站有20 kV進線4條,配置12.5 MVA20/10kV Ddo接線的油浸式主變4臺,輸出10 kV饋線8條,每條輸送容量6.25 MVA。
(1)一次系統(tǒng)主接線為單元式,20 kV和10 kV開關室?guī)浇M裝、變壓器單獨室外安裝、設備之間電纜連接。1個接線單元含20 kV進線1條,配12.5 MVA 20/10 kV主變1臺,輸出10 kV饋線2條(見圖1)。
圖1 港城變一次系統(tǒng)單元式接線示意
對圖1說明如下:
①20 kV進線側(cè)選用西門子SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜8DJH型,共計進線電纜柜、壓變柜、斷路器柜3個柜,組裝在1個長2.0 m、寬1.5 m、高2.8 m的廂式開關室內(nèi)。
②10 kV側(cè)選用鎧裝移開式交流金屬Kyn—28型真空斷路器中置柜,共計總柜、壓變柜、饋電柜等4個柜,也組裝在1個長4.5 m、寬3.5 m、高3.0 m廂式開關室內(nèi)。
③主變分別安裝在室外混凝土基礎上,共4個間隔,中間用防火墻隔離。20 kV進線、10 kV出線、各廂式開關室、主變等設備用電纜連接。
④10 kV單母線,每條母線饋電2條10 kV線路。此2條線路與其他系統(tǒng)10 kV線路之間通過聯(lián)絡線斷路器進行環(huán)網(wǎng)可實現(xiàn)線路之間熱倒網(wǎng),實現(xiàn)相互備用,以滿足(N-1)供電需求。
⑤10 kV母線上不裝設補償電容器。因為10 kV母線空載運行的機會很小,只要帶上10 kV線路以后,用電側(cè)用戶配電房都設計安裝有補償電容器。
運行實踐證明,運行中實時變壓器的功率因數(shù)在0.9以上。
⑥選擇主變壓器的容量為12.5 MVA主要考慮兩個因素:一是為了和1條20 kV線路及2條10 kV線路的輸送容量融合。二是當主變20 kV側(cè)空載合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流不會引起上一級110 kV沙園變電所的出線斷路器跳閘(運行實踐確認情況良好)。主變采用Ddo接線組別是為了本10 kV系統(tǒng)與其他10 kV系統(tǒng)熱倒網(wǎng)相位一致。
⑦目前站內(nèi)用電是通過10 kV線路外接100 kVA 10/0.4 kV臺變供電實現(xiàn)的。今后將改裝成廂式變,安裝在變電站4號20 kV開關室旁邊。
(2)二次系統(tǒng)設備組裝廂式集控室,不建土建房屋。
①變電站的設計標準是無人值班,定期巡檢。由永強供電公司調(diào)度中心調(diào)控,溫州森脈電力設備有限公司管理,并定期巡檢和維修。
②4臺12.5MVA 20/10kV主變配保護屏4面,每面屏安裝PCS—9671變壓器差動保護裝置、PCS—9681變壓器后備保護裝置、PCS—9661變壓器非電量保護裝置,南京南瑞繼保電氣有限公司產(chǎn)品。保護版本由PCS—9671 DV2、PCS—9681 D2.36和V2.31組成。裝設有差動、差動速斷、輕重瓦斯、低電壓閉鎖過電流、零序過電流、主變過溫等保護,保護動作斷開主變20/10 kV兩側(cè)斷路器,并發(fā)警告信號。
③公用自動化屏安裝PCS—9799運動通訊屏、PCS—9794通訊管理裝置、電力數(shù)據(jù)網(wǎng)屏等。能對20 kV線路、主變、10 kV饋線等設備實現(xiàn)遙測、遙信、遙控等三遙功能。采集各信息及模擬量有三相電流、三相電壓、有功無功功率和電能、系統(tǒng)頻率、斷路器位置狀態(tài)、直流電源電壓、站用交流電電壓、保護動作信號等均可傳輸?shù)接缽姽╇姽菊{(diào)度中心。永強供電公司調(diào)度中心可實時監(jiān)控并實現(xiàn)對各斷路器的遠方分合操作。
④主變保護屏、自動化屏、直流電源屏,交流電源屏等二次設備屏均組裝在1個長5.0 m、寬2.8 m、高2.8 m的廂式集控室內(nèi),集控室與各20 kV開關室、10 kV開關室及主變之間用控制電纜連接。在廂式集控室內(nèi)中間的過道約1.0 m寬,平時巡查、定期保護調(diào)試、設備維護等可以容納3~4人進行工作,并配有照明、空調(diào),能基本滿足工作需求。戶外箱體材質(zhì)采用201不銹鋼、雙層隔熱、國網(wǎng)綠色、四周嵌木條、防護性能良好。
(3)主變高低壓引出線套管由油箱頂部出線改側(cè)面引出,供電纜接線,主變油箱頂部沒有導電接線。
一般變電所油浸主變的高低壓引出線套管都裝設在變壓器油箱頂部,以適應高壓側(cè)導線經(jīng)門型架引接到高壓線卷上及低壓側(cè)銅排引出到室內(nèi)開關室去的方式??紤]到主變的高壓側(cè)進線和低壓側(cè)出線都是用電纜連接,如果主變進出線套管仍裝設在變壓器頂部,那電纜固定架子的空間就很大,使整個主變的外型空間也變大。所以為了接線方便,經(jīng)與制造廠商量同意,把主變高低壓引出線的套管位置從油箱頂部改裝到油箱的兩個側(cè)面上部左右2個散熱器的中間位置。同時,增裝電纜插接頭密封箱,20 kV進線側(cè)采用630 A的插接頭,10 kV出線側(cè)采用1 260 A的雙插接頭,實現(xiàn)全封閉式連接。
密封箱正面可開門,便于運行及檢查維護中可以把門打開(見圖2)。
圖2 主變套管電纜側(cè)面接線
這種接線有2個優(yōu)點:
一是主變高低壓側(cè)用電纜連接接線更方便,使主變的高度降低和空間相對變小。
二是主變高低壓引出線都在箱體內(nèi)沒有裸露的導電接頭部分。由于變壓器外殼和電纜接頭箱的箱體都可以直接接地,接地電阻都能到1 Ω以下,其他20 kV開關廂和10 kV開關箱、二次集控廂的廂體高度都在4 m以下,接地電阻都達到1 Ω以下。變電站的四周是工業(yè)小微園,廠房都很高,且屋頂上都有避雷帶裝置。另外,4臺主變之間的防火墻頂部都安裝有接地扁鐵并引下至接地網(wǎng)??紤]上述諸因素,對整個變電站不安裝獨立避雷針裝置。20 kV電纜進線端和10 kV電纜出線端仍安裝有避雷器。
(4)港城變電站設備平面布置緊湊、省地。
根據(jù)圖1單元式接線示意圖,1號20 kV廂式開關室、1號主變、1號10 kV廂式開關室構(gòu)成1個電氣單元,其他3個電氣單元以此類推。整個變電站的占地面積是長40 m、寬25 m,合計1 000 m2;比本系統(tǒng)內(nèi)的2×20 MVA 35/10 kV的常規(guī)式上璜變電所(35 kV室外構(gòu)架式結(jié)構(gòu))占地面積2 000 m2少了一半,具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少的優(yōu)點(見圖3)。
通過上述對50 MVA 20/10 kV港城變電站的分析與本系統(tǒng)40 MVA 35/10 kV常規(guī)室外上璜變電所相比,具有下列特點:
(1)變電站沒有設備構(gòu)架,沒有進出線門型架,沒有土建房屋,沒有獨立避雷針。除主變外,其余電氣設備的組裝廂式結(jié)構(gòu)成模塊化。它的最大優(yōu)點是從制造廠設備組裝調(diào)試以后運抵現(xiàn)場,直接可以安裝到混凝土基礎上。通過電纜連接,就可以完成整個變電站的安裝,施工比較方便。今后擴容或搬遷都方便,而且占地少,是1座簡易實用且節(jié)省土地的變電站。
圖3 港城變電所設備平面布置示意
(2)主變壓器高低壓線卷引出線套管裝設從頂部改進到側(cè)部,且裝設帶門的終端電纜接頭箱;使電纜進出線安裝更方便,主變接線沒有裸露的導電部分,而且密封,主變頂部更加安全。放瓦斯繼電器內(nèi)空氣更安全。
(3)變電站實現(xiàn)無人值班,由永強供電公司調(diào)度中心實時監(jiān)控。變電站有三遙功能,安全性能滿足運行要求。變電站從2019年初安裝投運以來,經(jīng)過1年多的運行考驗,一二次設備運行正常,10 kV線路與其他10 kV系統(tǒng)之間環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡熱倒網(wǎng)都正常,確保了對用戶的正常供電;整個工程達到優(yōu)良標準。
(4)港城50 MVA 20/10 kV變電站從規(guī)劃設計到安裝投運,都是永電職工自力更生完成的,充分體現(xiàn)了永電職工的積極向上、創(chuàng)新改革的精神,為龍灣永強空港增量配電區(qū)域提供了1座50 MVA 20/10 kV廂式結(jié)構(gòu)變電站的實側(cè),也填補了本市在變電站規(guī)范上50 MVA 20/10 kV廂式結(jié)構(gòu)的空白,有一定的實用意義。