永强港城变电站创新特点分析

方劲松，郑长青，张朝辉，项华敏，张影侠

(温州龙湾永强供电公司，浙江 温州 325000)

1 概 述

浙江省温州市龙湾空港新区是2018年国家发改委第一批公布的增量配电区域，永强供电公司是业主单位。该区域内有20 kV和10 kV电力用户，区域内惟一电源点的温州沙园变电所是110/20 kV，因此在龙湾空港新区增量配电区域内必须建1座20/10 kV降压变电站，即为永强港城变电站，以满足用户用电的需求。根据需求，港城20/10 kV变电站设定容量为50 MVA，第一期在2019年已建3台12.5 MVA容量主变，2020年上半年再扩建1台12.5 MVA容量主变。20/10 kV港城变电站从110 kV沙园变电所输进20 kV线路4条，经降压后10 kV馈线8条输出。

建设4×12.5 MVA 20/10 kV变电站及其接线方式布置模式等，在现有国家和行业规范里没有可具体参考的资料，也没有这么大容量的现场实例可参照。因此我们自己规划，用创新和摸索的举措设计一个既要安全可靠又简易实用的方案；即采用分体厢式变电站，与常规室外变电所的构架装设有些不同。港城变电站安装投运以后已经过1年多运行实践，情况良好。

2 变电站创新特点分析

港城变电站有20 kV进线4条，配置12.5 MVA20/10kV Ddo接线的油浸式主变4台，输出10 kV馈线8条，每条输送容量6.25 MVA。

(1)一次系统主接线为单元式，20 kV和10 kV开关室厢式组装、变压器单独室外安装、设备之间电缆连接。1个接线单元含20 kV进线1条，配12.5 MVA 20/10 kV主变1台，输出10 kV馈线2条(见图1)。

图1 港城变一次系统单元式接线示意

对图1说明如下：

①20 kV进线侧选用西门子SF6气体绝缘环网柜8DJH型，共计进线电缆柜、压变柜、断路器柜3个柜，组装在1个长2.0 m、宽1.5 m、高2.8 m的厢式开关室内。

②10 kV侧选用铠装移开式交流金属Kyn—28型真空断路器中置柜，共计总柜、压变柜、馈电柜等4个柜，也组装在1个长4.5 m、宽3.5 m、高3.0 m厢式开关室内。

③主变分别安装在室外混凝土基础上，共4个间隔，中间用防火墙隔离。20 kV进线、10 kV出线、各厢式开关室、主变等设备用电缆连接。

④10 kV单母线，每条母线馈电2条10 kV线路。此2条线路与其他系统10 kV线路之间通过联络线断路器进行环网可实现线路之间热倒网，实现相互备用，以满足(N-1)供电需求。

⑤10 kV母线上不装设补偿电容器。因为10 kV母线空载运行的机会很小，只要带上10 kV线路以后，用电侧用户配电房都设计安装有补偿电容器。

运行实践证明，运行中实时变压器的功率因数在0.9以上。

⑥选择主变压器的容量为12.5 MVA主要考虑两个因素：一是为了和1条20 kV线路及2条10 kV线路的输送容量融合。二是当主变20 kV侧空载合闸时产生的励磁涌流不会引起上一级110 kV沙园变电所的出线断路器跳闸(运行实践确认情况良好)。主变采用Ddo接线组别是为了本10 kV系统与其他10 kV系统热倒网相位一致。

⑦目前站内用电是通过10 kV线路外接100 kVA 10/0.4 kV台变供电实现的。今后将改装成厢式变，安装在变电站4号20 kV开关室旁边。

(2)二次系统设备组装厢式集控室，不建土建房屋。

①变电站的设计标准是无人值班，定期巡检。由永强供电公司调度中心调控，温州森脉电力设备有限公司管理，并定期巡检和维修。

②4台12.5MVA 20/10kV主变配保护屏4面，每面屏安装PCS—9671变压器差动保护装置、PCS—9681变压器后备保护装置、PCS—9661变压器非电量保护装置，南京南瑞继保电气有限公司产品。保护版本由PCS—9671 DV2、PCS—9681 D2.36和V2.31组成。装设有差动、差动速断、轻重瓦斯、低电压闭锁过电流、零序过电流、主变过温等保护，保护动作断开主变20/10 kV两侧断路器，并发警告信号。

③公用自动化屏安装PCS—9799运动通讯屏、PCS—9794通讯管理装置、电力数据网屏等。能对20 kV线路、主变、10 kV馈线等设备实现遥测、遥信、遥控等三遥功能。采集各信息及模拟量有三相电流、三相电压、有功无功功率和电能、系统频率、断路器位置状态、直流电源电压、站用交流电电压、保护动作信号等均可传输到永强供电公司调度中心。永强供电公司调度中心可实时监控并实现对各断路器的远方分合操作。

④主变保护屏、自动化屏、直流电源屏，交流电源屏等二次设备屏均组装在1个长5.0 m、宽2.8 m、高2.8 m的厢式集控室内，集控室与各20 kV开关室、10 kV开关室及主变之间用控制电缆连接。在厢式集控室内中间的过道约1.0 m宽，平时巡查、定期保护调试、设备维护等可以容纳3～4人进行工作，并配有照明、空调，能基本满足工作需求。户外箱体材质采用201不锈钢、双层隔热、国网绿色、四周嵌木条、防护性能良好。

(3)主变高低压引出线套管由油箱顶部出线改侧面引出,供电缆接线，主变油箱顶部没有导电接线。

一般变电所油浸主变的高低压引出线套管都装设在变压器油箱顶部，以适应高压侧导线经门型架引接到高压线卷上及低压侧铜排引出到室内开关室去的方式。考虑到主变的高压侧进线和低压侧出线都是用电缆连接，如果主变进出线套管仍装设在变压器顶部，那电缆固定架子的空间就很大，使整个主变的外型空间也变大。所以为了接线方便，经与制造厂商量同意，把主变高低压引出线的套管位置从油箱顶部改装到油箱的两个侧面上部左右2个散热器的中间位置。同时，增装电缆插接头密封箱，20 kV进线侧采用630 A的插接头，10 kV出线侧采用1 260 A的双插接头，实现全封闭式连接。

密封箱正面可开门，便于运行及检查维护中可以把门打开(见图2)。

图2 主变套管电缆侧面接线

这种接线有2个优点：

一是主变高低压侧用电缆连接接线更方便，使主变的高度降低和空间相对变小。

二是主变高低压引出线都在箱体内没有裸露的导电接头部分。由于变压器外壳和电缆接头箱的箱体都可以直接接地，接地电阻都能到1 Ω以下，其他20 kV开关厢和10 kV开关箱、二次集控厢的厢体高度都在4 m以下，接地电阻都达到1 Ω以下。变电站的四周是工业小微园，厂房都很高，且屋顶上都有避雷带装置。另外，4台主变之间的防火墙顶部都安装有接地扁铁并引下至接地网。考虑上述诸因素，对整个变电站不安装独立避雷针装置。20 kV电缆进线端和10 kV电缆出线端仍安装有避雷器。

(4)港城变电站设备平面布置紧凑、省地。

根据图1单元式接线示意图，1号20 kV厢式开关室、1号主变、1号10 kV厢式开关室构成1个电气单元，其他3个电气单元以此类推。整个变电站的占地面积是长40 m、宽25 m，合计1 000 m2；比本系统内的2×20 MVA 35/10 kV的常规式上璜变电所(35 kV室外构架式结构)占地面积2 000 m2少了一半，具有结构紧凑、占地少的优点(见图3)。

3 结 语

通过上述对50 MVA 20/10 kV港城变电站的分析与本系统40 MVA 35/10 kV常规室外上璜变电所相比，具有下列特点：

(1)变电站没有设备构架，没有进出线门型架，没有土建房屋，没有独立避雷针。除主变外，其余电气设备的组装厢式结构成模块化。它的最大优点是从制造厂设备组装调试以后运抵现场，直接可以安装到混凝土基础上。通过电缆连接，就可以完成整个变电站的安装，施工比较方便。今后扩容或搬迁都方便，而且占地少，是1座简易实用且节省土地的变电站。

图3 港城变电所设备平面布置示意

(2)主变压器高低压线卷引出线套管装设从顶部改进到侧部，且装设带门的终端电缆接头箱；使电缆进出线安装更方便，主变接线没有裸露的导电部分，而且密封，主变顶部更加安全。放瓦斯继电器内空气更安全。

(3)变电站实现无人值班，由永强供电公司调度中心实时监控。变电站有三遥功能，安全性能满足运行要求。变电站从2019年初安装投运以来，经过1年多的运行考验，一二次设备运行正常，10 kV线路与其他10 kV系统之间环网联络热倒网都正常，确保了对用户的正常供电；整个工程达到优良标准。

(4)港城50 MVA 20/10 kV变电站从规划设计到安装投运，都是永电职工自力更生完成的，充分体现了永电职工的积极向上、创新改革的精神，为龙湾永强空港增量配电区域提供了1座50 MVA 20/10 kV厢式结构变电站的实侧，也填补了本市在变电站规范上50 MVA 20/10 kV厢式结构的空白，有一定的实用意义。