城市电网220kV变电站建设的技术要点探讨
作者：佚名； 更新时间：2016-02-05
摘 要：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
1 引 言
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。
关键词：变电站；技术要点；城市电网
1 引 言
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。
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