欧美一体式箱变在站用电备用电源中应用研究

（中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司 福建福州 350003）

为使变电站站用电设计符合国家的技术经济政策，做到安全可靠、经济适用、符合国情，本文针对常规500 kV变电站备用站用变回路设计方案、施工电源永临结合方案存在的问题，提出优化采用箱式变电站予以解决的改进措施。

1 概述

按DL/T 5155—2016《220 kV～1000 kV变电站站用电设计技术规程》规定：“330 kV～750 kV变电站站用电源应从不同主变压器低压侧分别引接2回容量相同，可互为备用的工作电源，并从站外引接1回可靠站用备用电源。当初期只有1台（组）主变压器时，除从其引接1回电源外，还应从站外引接1回可靠的电源。”[1]关于站外可靠电源的可靠性规程没有相关规定，一般采用专线供电。根据国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中的相关规定，备用站用变电源应在500 kV变电站全站失电的情况下保证供电。目前国家电网项目，考虑从就近的220 kV或110 kV变电站的10 kV电压等级，引接专用线至500 kV变电站。

按照国网500 kV变电站通用设计，备用站用变（#0站用变）一般采用油浸式变压器布置于35 kV配电装置区，备用电源高压进线电缆由围墙外引到站区内备用电源进线回路（10 kV开关柜或35 kV户外AIS设备），再引到站内的备用站用变（#0站用变）处，最后从备用站用变低压侧通过1 kV低压电力电缆或母线桥引到400 V一体化电源柜。上述方案各设备分散布置在变电站各个配电装置区，使得现场安装工作量大，施工单位、设计单位、设备厂家之间的配合工作量大，现场施工安装完毕后，还需要进行现场调试。另外考虑站外电源35 kV或10 kV动力电缆需与控制电缆同沟布置，必须采用相关电缆沟防火措施，才能提高供电可靠性，或通过设置独立的动力电缆通道（埋管敷设）。上述方案均需要额外增加投资。

从提高设备利用率出发，站用变压器宜先行订货，兼作临时施工变压器。施工时需为站用变压器配套隔离开关、跌落式熔断器、避雷器、计量箱等设备，一方面跌落式熔断路器操作和保护800 kV站用变可靠性差，另一方面这类设备施工结束后无法在站内利用，造成资源浪费。

针对上述问题，本文提出一种技术更合理、造价更低、更方便站外电源引接和实现永临结合的方案。

2 通用设计与箱变方案比较分析

箱式变电站是一种把变压器、高低压开关设备以及电能计量设备和无功设备等组合在一个或多个箱体内，实现紧凑型配电设备。箱变从结构上主要分为欧式箱变、美式箱变和欧美一体式箱变三种。近年来，欧美一体式箱变结合欧式箱变及美式箱变的结构及可靠性的优点，在工程中也得到广泛应用。以下针对国网通用设计方案与采用欧美一体式箱变方案进行对比分析。

方案一：国网通用设计方案

国网通用设计中，500 kV变电站内设2台工作站用变，分别接于2台500 kV主变的低压侧，另外设置1台#0站用备用变压器接外引电源。正常工作时400 V工作Ⅰ、Ⅱ段分别由2台工作站用变压器供电，当其中任1台工作站用变故障或检修时，通过ATS设备切换，实现备用站用变与工作站用变互为备用。

如图1所示，架空线引到变电站一角，在站内35 kV无功补偿区利用空余场地布置一个35 kV AIS备用电源进线间隔，采用35 kV电缆进出线，出线电缆引至站区中央的0#备用站用变压器。间隔设备包括：双柱水平开启式隔离开关、瓷柱式断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器等。

方案二：欧美一体式箱变成套装置实现

从技术上分析，站用变压器及其进线回路可以通过箱式变压器来实现。箱式变压器的设计理念就是紧凑型装配式设备及高度工厂预制化，这与国家电网公司推行的模块化建设完全契合。同时备用站用变采用箱变也可以简化现场土建部分的施工，减少设备安装和调试，实现“工厂化生产，装配式施工”。

欧美一体式箱变具有紧凑、体积小等特点，可充分利用配电装置区中空余的场地进行设备布置，同时也方便35 kV或10 kV电源由站外引入。结合500 kV通用设备总平面布置，在两台主变压器中间布置35 kV箱变1座，见图2。

两个方案经济比较见表1。

表1 经济比较表

备用站用电源采用箱式变电站，技术合理，造价分别可节省15万元。综上，500 kV工程推荐采用欧美一体式箱变方案。

3 500 kV变电站箱变备用电源设计方案

3.1 负荷开关保护配置

采用负荷开关加高遮断容量的后备式限流熔断器组合的保护配置，具备操作负荷电流、开断短路电流、开合空载变压器的能力，可有效保护配电变压器[2]。

3.2 变压器低压侧进线电缆短路保护

采用箱变后，可将备用站用变的进线开关前移，安装在箱变的低压部分，实现低压侧进线电缆单相短路的保护灵敏度[2]。

3.3 箱变一次接线

箱变高压部分设置一面SF6半绝缘开关柜，作为变压器出线柜。变压器隔室内设1台油浸式全密封变压器，容量与工作站用变压器相同，低压侧设置1台断路器，上述配置一方面可以保护低压进线电缆，更重要的是400 V一体化电源屏可不再设进线断路器，直接经两台低压隔离开关接入2套ATS快速切换装置，与国网通用设计配置方案相比可减少1台400 V框架式断路器。

3.4 箱变内部结构

箱变总体上分为高压室、低压室、变压器三个组成部分，变压器仿美式箱变结构采用散热器户外布置，高低压设备以类似开关柜的结构，采用空气绝缘，在箱变各隔室内布置[3]。

4 箱变方案更有利于实现施工电源“永临结合”

变电站的施工需要外接站用电源，设置施工变压器满足施工临时电源要求，每个工程施工临时电源投入约15万元。为节约工程投资，建设单位一直以来提出站用变“永临结合”的要求，即站用变压器兼作临时施工变压器，施工结束后恢复用作备用站用变[4]。

若采用常规方案，施工时需为站用变压器配套隔离开关、跌落式熔断器、避雷器、计量箱等设备，一方面跌落式熔断路器操作和保护800 kV站用变可靠性差，另一方面这类设备施工结束后无法在站内利用。箱变中包括了完整的高压柜、计量设备、变压器、低压设备，现场基础施工简单，安装方便，更有利于实现永临结合。施工结束后，箱变移位到站内基础，箱内无保护设备，接入高、低压电缆即可，比常规方案节约了大量的安装和调试工作量。

因此，备用站用变采用箱变方案使施工电源“永临结合”更易实现，减少了永临结合转换过程大量的安装和调试工作量，可节约临时施工电源投资15万元。

5 结论

（1）备用站用变采用箱变也可以简化现场土建部分的施工，减少设备安装和调试，实现“工厂化生产，装配式施工”。

（2）欧美一体式箱变具有布置紧凑、体积小、变压器散热好等优点。

（3）备用站用变采用负荷开关加高遮断容量后备式限流熔断器组合的保护配置，简单、可靠、经济、免维护。

（4）备用站用变采用箱变方案使施工电源“永临结合”更易实现，可节约临时施工电源投资15万元。