周曉萱

1 工程概況

機場110kV專用變電站站址位于某國際機場一、二跑道之間,在建的第三航站樓東側,距第三航站樓約1km。北側與機場已有跑道垂直距離約為1.15km,南側與機場在建的跑道垂直距離約為0.95km。北靠東航食品公司,南臨在建的東進場高速公路,東、西兩側隔路與在建機場綜合辦公樓、場內(nèi)高架橋路相伴,交通方便。地處機場電力負荷中心。專用變電站一期工程于2002年建成投運。電氣設備全部屋內(nèi)布置,系一座3層建筑,主立面及大門朝西。本期工程在其南側擴建一綜合樓。

2 電氣主接線及電氣設備選擇

2.1 電氣主接線

1)主變壓器。主變壓器最終容量為:保留原有2kVA×12500kVA主變壓器,擴建2kVA×50000kVA主變壓器。

2)主接線。專用變110kV采用“三線、四變、雙橋形”接線。擴建的2臺主變10kV側采用雙單母線分段結線,每臺主變10kV引線以分支形式接入兩段母線。

2.2 電氣設備選擇

因機場一特、一級負荷多(約占87%),要求安全可靠性高,裝載比按主接線設計。設備選型以方便運行、管理、維護,減少備品備件,提高自動化水平,達到技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。

110kV選用126kV GIS全封閉SF6組合電器,10kV選用金屬鎧裝式高壓開關柜,配真空斷路器。10kV智能型限壓消弧裝置、高壓并聯(lián)電容器成套裝置均選用干式無油化設備。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用成熟先進的分層分布、開放式計算機監(jiān)控系統(tǒng)。配置圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)系統(tǒng),火災探測報警系統(tǒng)。

3 建筑設計

專用變電站采用室內(nèi)布置,占地面積小,110kV,10kV均采用電纜出線。電氣設備室包括:主變壓器室、GIS室、10kV配電裝置室、無功補償裝置室、接地變壓器室及監(jiān)控室等。新建綜合樓與一期變電站綜合樓7.50 m層采用天橋連接,以方便運行管理。

建筑規(guī)模按一次建成,按少人值班、有人守衛(wèi)設計。無論就工程的性質(zhì)和建筑規(guī)模,對站區(qū)面貌具有一定影響,設計方案力求做到:建筑要適用,經(jīng)濟,要有效利用地形條件,節(jié)省投資,對近期遠期統(tǒng)一考慮,創(chuàng)造出良好的環(huán)境氛圍,為站區(qū)面貌增色。

綜合樓地上3層;地下半層(電纜夾層)2.5 m高;建筑物地上高度13.4 m。東西長49.50 m,南北寬32 m。1層設有變壓器室、10kV配電裝置室、消弧線圈室、員工宿舍等;2層設有10kV GIS室、吊裝平臺、電纜夾層等;3層設有監(jiān)控室、繼電器室,層高均為5 m;變壓器室層高12.50 m(屋頂設有3 m高通風氣器);10kV GIS室層高8 m。

安全疏散為一部室內(nèi)鋼筋混凝土樓梯和一部室內(nèi)消防鋼梯。在7.5 m層考慮運行人員衛(wèi)生要求,設有男女衛(wèi)生間,在4.5 m層GIS配電裝置室端頭設有吊裝檢修平臺,為了安裝及維護方便,室內(nèi)設有吊點。主變壓器室布置在綜合樓的東側,高位布置(1.20 m),每個變壓器室端墻留6.0 m×5.1 m主變的運輸大門。

為保證變壓器正常使用周圍空氣溫度不超過45℃,本工程通風采用自然通風的方式,每個變壓器室采用鋁合金單層防雨電動百葉窗進風,屋頂通風器自然排風的通風方式。

4 結構抗震設計

建筑地基處理采用整片灰土墊層,基礎埋深-3.0 m,開挖至基礎底下3.0 m,從坑底向上到基礎底做 3 m厚的2∶8灰土分層回填夯實?；A采用鋼筋混凝土單獨基礎或條形基礎。較好地防止建筑物沉降對電力設備運行帶來的不利。結構體系為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面。地下電纜層部分采用鋼筋混凝土擋土墻結構。由于10kV GIS設備布置在2層,且荷載較重,每平方米恒載、活載均達到10 kN。根據(jù)satwe-8計算,梁、板、柱配筋率均很大,考慮抗震設計的概念——“強柱弱梁、強剪弱彎”,設計中加大了柱的截面尺寸,避免梁、板、柱超筋。

5 消防設計

1)電纜選用阻燃電纜,電纜敷設采取分段隔離、封堵等措施,以控制火災蔓延。電纜溝按要求進行防火分區(qū),以限制火災范圍。2)主變壓器采用自動報警系統(tǒng),發(fā)生火災時自動報警。3)電氣設備全部采用無油化,發(fā)生火災的可能性極小。4)各建筑物的消防根據(jù)房間面積和規(guī)范要求配置手提式干粉(磷酸銨鹽)滅火器。5)配有工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng),各層與主變壓器室均裝設攝像頭,以監(jiān)視整個變電所的主要部位。6)在各設備間及監(jiān)控室均設置火災探測報警系統(tǒng),發(fā)生火災時自動報警?；鹁綔y系統(tǒng)通過微機通訊與微機監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系。7)綜合樓周圍設有環(huán)形道路;在綜合樓室內(nèi)外設消火栓。

6 變電站的屏蔽防雷接地措施

6.1 屏蔽措施

1)110kV設備采用GIS,與變壓器連接采用電纜或GIS套管直接連接。2)電氣設備采用全屋內(nèi)布置,土建結構鋼筋起一定屏蔽作用。3)110kV進線及10kV出線全部采用電纜,并埋于地下。

6.2 防雷措施

1)電氣綜合樓屋頂裝設避雷帶,并通過引下線與主接地網(wǎng)相連。2)110kV GIS的雷電侵入波保護,采用進線處裝設110kV氧化鋅避雷器,母線不再裝設氧化鋅避雷器。3)110kV主變壓器中性點安裝氧化鋅避雷器,保護主變壓器。主變壓器中性點裝設間隙保護,以防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)弧立不接地系統(tǒng)時產(chǎn)生較高的工頻過電壓的異常情況。4)10kV母線設置氧化鋅避雷器保護。10kV開關柜真空斷路器在切斷并聯(lián)電容補償裝置及電纜線路時,可能產(chǎn)生過電壓,在10kV饋線出口裝設氧化鋅避雷器保護。

6.3 接地

全站電氣設備的交流工作接地、保護接地和防雷接地共用一個接地網(wǎng),接地網(wǎng)采用以水平接地體為主和垂直接地體為輔的環(huán)行閉合式復合接地裝置。屋外主接地網(wǎng)水平接地體采用-60×8的鍍鋅扁鋼,垂直接地體采用φ 50鋼管。

按本工程110kV單相接地電流為12.26 kA,根據(jù)估算要求本變電站接地電阻不大于0.2 Ω。

由于站區(qū)面積較小,需充分利用基礎挖土深埋接地裝置,并與原有接地系統(tǒng)及電纜溝道接地系統(tǒng)連成一體,以降低工頻電阻,使接地電阻滿足要求。

GIS布置于室內(nèi)2層,GIS采用多點接地方式,并在GIS基座下設置一條貫穿所有GIS間隔的接地母線,將GIS配電裝置的接地引線引至接地母線,由接地母線再與接地網(wǎng)連接。

計算機接地不設單獨接地網(wǎng),二次設備、計算機系統(tǒng)采取一點接地方式與主接地網(wǎng)相連。

7 節(jié)能環(huán)保設計

本變電所電器設備封閉在金屬外殼之內(nèi),并采用屏蔽吸音材料,裝上防火隔音門,達到了環(huán)保要求。為了降低變電所噪聲對周圍環(huán)境的影響,主變(包括本體及冷卻器系統(tǒng))的噪聲限制在65 dB以下,主變壓器室內(nèi)墻壁做輕鋼龍骨掛貼吸音板貼墻。

本變電按照建設“兩型一化”變電站要求,站內(nèi)建筑全部采用節(jié)能型建筑材料,建筑墻體在墻體材料改革的情況下,積極采用節(jié)能產(chǎn)品。在設計中注意節(jié)能型建筑門窗的選用,節(jié)能玻璃的選擇,以節(jié)能為目的的中空玻璃,限制使用玻璃幕墻。建筑細部最重要的是要解決窗臺、陽臺、雨棚、空調(diào)外機板、凸窗上下混凝土板等外露混凝土的薄弱部位的熱橋問題。

8 結語

專用變電站的成功設計,離不開國網(wǎng)公司的“兩型一化”變電站的設計理念,離不開“四化”設計(標準化、差異化、精益化、最優(yōu)化設計)的全面開展,離不開工程技術人員長期創(chuàng)新與實踐的經(jīng)驗積累,“沒有創(chuàng)新,就沒有發(fā)展,就沒有生命力”。今后的電力工程建設將沿著標準化道路向縱深推進,并貫穿于規(guī)劃設計、初步設計、施工圖設計之中,實現(xiàn)社會綜合效益最大化。

[1] GB 50059-92,35kV～110kV變電所設計規(guī)范[S].

[2] GB 50229-2006,火力發(fā)電廠與變電站防火規(guī)范[S].

[3] GB 50140-2005,建筑滅火器配置設計規(guī)范[S].