关于110千伏全户内城市变电站结构形式的探究

黎婉珣

摘 要 110千伏全户内城市变电站是提高电网的供电能力的重要基础。随着经济发展及居民生活水平的提高，用电负荷的持续快速增长，个别变电站供电任务重，负载率高，难以保证工业及附近居民的供电可靠性，严重影响了人们日常生活的用电需求及经济开发工业的发展壮大，成为制约城市用电的一个瓶颈。通过对110千伏全户内变电站和户外变电站进行比较，户内相较于户外变电站的优势在于占地面积小，安全性能高，使用检修更方便。因此，对110千伏全户内城市变电站结构形式进行分析和研究，可以使相关人员对变电站结构有更加全面的了解，从根本上改善城市的电网结构，优化电网送出能力，对变电站进行合理布点，加快110千伏电网建设步伐，扩大电网建设规模，从而满足城市的负荷增长需要，缓解居民和经济开发的供电压力，提高城市供电能力，为城市居民用电和经济发展提供充足的电力保障，以促进经济快速健康发展。

关键词 城市变电站;需求量;结构形式

前言

近年来，许多城市都将城网改造作为促进社会经济发展的主要手段，对变电站建设工作也提出了更加严格的要求。基于此，本文对110kV全户内城市变电站结构形式进行分析和研究。

1110千伏全户内城市变电站结构形式

1.1 装配式普钢结构

装配式普钢结构，简单来说就是以受力构件为主要的结构，打造专有的建筑。组成该维护建筑结构的材料为体积较轻的围护材料。此种轻型装配式钢结构具有多重优势，不仅可以有效抵抗震感，同时安全性较高，可以承受较大的重量。而且该结构构建尺寸较小[1]，可以减轻建筑结构的自重负担，质量也是钢筋混凝土建筑的一倍以上。该结构整体刚度较强，延展性好，且用于抗震措施的费用相对来说比较少，非常适用在地震多发地区。而且建筑造型简洁美观，钢材强度高，外形结构绿色环保，与国家可持续发展要求基本相符合[2]。

1.2 混凝土框架机构

混凝土框架结构采用混凝土柱和混凝土梁等共同拼接而成，起到一定的承重作用。该结构在布置方面具有极大的灵活性，可以获得较大的空间，一般在多层工业厂房和民用建筑办公楼中非常适用[3]。该结构所有材料非常容易取得，整体性好，构建简单，可以长时间进行使用。在施工过程中没有任何的烦琐性，只需要花费极少的施工资金就可以完成。框架结构为柔性结构，但是抗震效果相对比较差。并且该框架结构产生的截面比较大，在现场施工过程中程序非常的复杂，需要使用大量的模板，施工时间较长[4]。同時，框架结构自重较大，对支座不均匀沉降相对比较敏感。

框架节点区构造复杂，需要进行混凝土浇筑，并且钢筋绑扎等对结构安全性会产生一定的制约，配筋面积大，节点区钢筋分布相对比较密集，进行混凝土施工时会遇到很多的困难，对节点区质量产生安全方面的影响。混凝土框架施工还会受到季节天气变化的影响，绝大多数需要进行现场作业，施工条件相对比较特殊，很容易对环境造成污染[5]。因此，该变电站不采用该结构进行设计。

装配式钢结构与钢筋混凝土结构相比空间布置更加灵活，同时抗震性能优越，但是钢筋混凝土结构可以有效防火，使用时间较长。因此，钢结构的防腐和防火问题在设计过程中必须加强注意。装配式钢结构施工虽然只需要较少的时间，可以有效减少施工工期，但是在工程建设过程中，整体造价相对于混凝土结构来说较高。110千伏全户内城市变电站结构设计，需要与电气、建筑等进行整体性的协调，科学进行创新，积极进行探索，才能使结构方案更加的优化，为电气设备使用提供安全保障。

2110千伏全户内城市变电站结构布置

2.1 平面布置

在对变电站进行平面布置时必须以提高用地面积为主要的原则，避免浪费空间，如果规划部门没有具体的要求，可以将主变设置在户外环境中，当必须采用全户内布置时，需要对消防和通风等设施进行分析和考虑。为了避免电容器对监控系统形成感染埃，二次设备室与电容室在进行布置时应该避免垂直。如图1所示为变电站结构层次图，在不同层包括不同的设备。

110kV配电装置具有多种选择，可以选择组合电器和敞开式电器在户外进行布置。对于现有的变电站来说，建筑面积会受到配电装置影响，因此可以采用GIS对占地面积进行控制。从经济方面进行考虑，装配式配电装置只需要投入较少的资金即可，而且使用稳定性较强的断路器就可以满足运行方面的要求。在无优化方面，电流互感器可以使用穿墙套管内置式。因此，装配式配电装置最为适合。在经济水平比较高，土地面积有限的市中心，为了对今后维护工作提供便利，当技术经济都比较良好时，也可以适当使用GIS。但是，GIS设备在运行的过程中，一般在设备使用初期最容易发生故障，所以，当GIS设备投入使用后，需要在日常生活中加强护理，并进行针对性的检测和维修。

2.2 电气主接线

变电站按照如图2所示的方式进行接线，可以减少设备投入，同时可以对保护配置进行简化，与城市电力网接线的要求相符合，满足两个变电站的连接需要，如果能在变电站两侧配备电源，将会为城变供电提供稳定的基础。

在电气主接线中，将110kV配置接线进行简化，以主变套管电流互感器代替独立式电流互感器。因为10kV出线为电缆，每台主变又与不同的线路进行连接，Ⅰ= U ÷ R为各回路电流计算公式。所以在进行仔细的计算后，确定10kV系统采用经消弧线圈接地方式。

2.3 保护监控

无人值班变电站设计与以往变电所设计具有明显的不同，其可以应用自动综合化系统，对二次设备进行有效的监控。

随着科学技术的不断创新，综合自动化设备性能更加良好，可以作为变电站选择的主要系统进行应用。应用综合自动化，设备以分布式结构进行分布，使设备可以保持长久的稳定性，避免二次设备电缆的烦琐性，使整体投入资金得到有效的控制，并且分布式保护装置可以对配电装置室的散热通风机电磁干扰问题进行针对性的改善。

作为无人值班的变电站，变电站内不需要设置专门的设备进行监视，但是需要设置方便与现场维护计算机相符合的接口。此外，为了增加维护的便利性，变电站遥信和遥控量需要以变电站设计规程为依据，进行科学的设置，并对其统一管理。

2.4 电气布置

设计全户内型变电站，需要采取切实有效的措施解决变压室通风散热问题。保证主变在稳定的环境中持续运行，满足全户内型城市变电站设计方面的需要。在查阅相关资料，并对变电站实际进行分析后发现，需要对排风口高度和面积等参数进行合理的控制，并提出科学、规范的设计方案。

每个变压器都需要配置用于散热的装置，将其安装在变压器不同的位置，并在散热装置下面设置进风道，为运行人员观察变压器运行状态提供便利，使变压器内部进入大量的自然风。

变压器需要在较高的位置布置，为获取最多的自然风提供方便。变压器室内地坪需要比室外地坪高出一部分，并在其下部设置进风口，并用网栅进行隔离。

在进行布置时可以在综合楼一层布置多个变压器室，并在四周合适位置设置排风口，使变压器室内始终可以有大量的自然风进入。

在其他层可以布置多个设备间隔。为了提高隔离效果，二次控制電缆可以采用电缆竖井桥架，与主控室继电器屏下的活动地板相连接。

综合楼一层布置电缆室和自动跟踪补偿装置，并对布置方向进行控制，使布置格局更加简洁，一目了然，改变以往电缆层控制电缆的凌乱分布，使隔离效果得到显著的提升。而此次布置10kV配电装置，以10kV开关柜高度为参考。

综合楼内的布置房间布置工器具室和消防室等辅助用房，根据相关消防要求设置消防车道，整体变电站占地面积可以控制在两千平方米左右。

3结束语

综上所述，随着科学技术的不断创新，全户内城市变电站应用了多种创新性的技术进行设计，结构稳定性更强。其中，GIS设备性能得到了良好的优化，可以有效保证电力系统运行的安全和稳定，可以逐渐提高其应用效率。同时，为了保证其结构的稳定性，需要合理布局，准确接线，加强保护监控。

参考文献

[1] 任然，田甜，候瀚霖.220kV全户内城市变电站紧凑化布置设计[J].云南电力技术，2017，45（4）：51-53.

[2] 王红，贾丽敏.110kV全户内城市变电站通风设计的改进[J].供用电，2009，26（6）：46-48，59.

[3] 应志玮，包海龙.上海中心城区220 kV终端变电所无功补偿解决方案[J].供用电，2018，03（6）：114-116，153.

[4] 张云莉.110kV城区变电所综合自动化系统设计[J].西北电力技术，2018，05（3）：100-102.

[5] 吴烈.110kV城区变电所设计技术探讨[J].电力建设，2000，（3）：37-40.