南梨园110kV变电站工程设计与创优介绍

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1、南梨园 110kV 变电站工程设计及创优简介郭锋1. 站址概况及建设必要性南梨园 110kV 变电站拟建于北京市房山区阎村镇，现状为规划市政设施用地。站区南北长 49m，东西长90m，含站外道路总用地面积 4684m2，其中包括围墙四周1 米保护用地范围。南梨园 110kV 变电站于 2023 年 11 月开工建设，2023 年 6 月建成投产，担负阎村镇中心重要负荷供电。阎村镇处于房山东部城镇群的中心，处于房山区总体规划中的“两城”、“两廊”的重要部位，是连接良乡、燕房卫星城的桥梁，是北京通向西南部的交通枢纽，是全区规划良、房路珠链式城市带布局的重要组成局部，在房山区经济的进展中具有重要的战

2、略地位。良乡与紫草坞变电站距离工程供电距离约 6 公里，供电质量相对较低。同时由于承受 10kV 电压等级供电，供电线路输送容量有限，很难满足阎村镇中心镇区负荷的快速增长。在阎村镇内建设 110kV 变电站格外必要。2. 变电站概况2.1 建设规模2.1.1 终期规模安装 110/36.6/10.5kV 50MVA 油浸式有载调压自冷变压器 2 台1、3变， 110/10.5kV 50MVA 油浸式有载调压自冷变压器 1 台2变；110kV 进线 3 回，扩大内桥接线；35kV 出线 6 回，单母线分段接线；10kV 出线 34 回，单母线四分段接线；10kV 电力电容器 6 组，3000kv

3、ar 和 6000kvar 各 3 组，均串 12电抗器。2.1.2 本期规模安装 110/36.6/10.5kV 50MVA 油浸式有载调压自冷变压器 2 台1、3变； 110kV 进线 2 回，内桥接线；35kV 无出线；10kV 出线 20 回，单母线接线；10kV 电力电容器 4 组，3000kvar 和 6000kvar 各 2 组，均串 12电抗器。2.2 接入电源一期110kV电源自榆管营福庄110kV双回架空线路T接；终期电源暂考虑由阎村北焦庄110kV双回架空线路T接，第三电源T接自榆管营福庄110kV架空线路， 经电缆线路引入本站。2.3 设备选型2.3.1 主变压器选用分

4、体式低损耗有载调压油浸自冷变压器，为保定保菱变压器产品。主变容量为 50MVA，电压变比为 1108x1.25/36.6/10.5kV，阻抗为 U1210.5，U1317.5，U236.5；接线组别为 YN,yn0,d11。2.3.2 主变中性点设备2套，放电间隙距离105110mm，中性点接地开关选用东北电气沈阳高压开关产品，接地开关型号G为W13-63W，额定电流为630A。主变35kV侧及35kV中性点均安装北京电力设备总厂电器厂生产的35kV避雷器保护， 避雷器型号为HY5WZ-51/122。2.3.3 110kV 配电装置承受 SF6 气体绝缘全封闭组合电器GIS，为山东鲁能恩翼帕瓦

5、电机产品。组合电气承受内桥接线，共 3 个断路器间隔，2 个主变刀闸间隔，2 个 PT 间隔，1 个分段刀闸间隔。母线额定电流为 1250A，断路器额定电流为 1250A，隔离开关额定电流为 1250A，额定短路耐受电流为 31.5kA。线路侧避雷器布置在户外，隔离开关选用东北电气沈阳高压开关生产的GW5-110DW 型，额定电流为 1250A；避雷器选用北京电力设备总厂电器厂生 产的 HY10WZ-100/248 型产品。2.3.4 10k 配电装置承受北京潞电电气生产的金属铠装全封闭中置式手车开关柜，内装VD4-12 型真空开关。主进及母联柜开关额定电流为 3150A，额定短路开断电流为

6、31.5kA；馈电柜开关额定电流为 1250A，额定短路开断电流为 25kA。10kV 接地变和消弧线圈选用广州智光电气股份生产的自动调谐接地补偿成套装置。其中接地变兼站用变型号为 DKSC-800/10.5-200/0.4kV，消弧线圈型号为 XHDCZ-600/10.5，调流范围 20100A。本站一期 10kV 侧安装 3006kvar 和 6012kvar 并联补偿电容器各 2 组，均串 12% 电抗器。10kV 电容器组承受成套装置，选用西安西电电力电容器产品， 每套装置均由 BAM12/3-334-1W 的单台电容器组装，其中 2、6电容器组容量为 3006kvar，串 12电抗器

7、，承受顺特电气生产的 CKSC-360/10-12 型干式铁芯串联电抗器，放电线圈型号为 FDR3-12/3-4.0-1W；1、5电容器组容量为 6012kvar，串 12电抗器，承受顺特电气生产的 CKSC-720/10-12 型干式铁芯串联电抗器，放电线圈型号为 FDR3-12/3-4.0-1W。2.4 电气布置南梨园 110kV 变电站拟建于北京市房山区阎村镇，为地区负荷变电站，参考国网典设北京电力公司实施方案 B-1-3 模式调整，本站除主变压器散热器和110kV 架空进线终端设备外，其余均布置在主厂房中。主厂房地上局部二层，地下一层。地下一层为电缆夹层，夹层高 3.0m，在北墙设有

8、2 处电缆隧道出口，供 10kV 电缆引出，南墙设 1 处电缆隧道出口，用于终期 35kV 电缆引出。110kV GIS 产房夹层南、北墙各设 1 处电缆隧道出口，用于终期 110kV 电缆引入。地上一层设有 GIS 室、主变压器室、10kV 开关室、10kV 电容器室、35kV 消弧线圈室和 10kV 消弧线圈室。其中 110kV GIS 是和主变压器室为单层独立构造，与主厂房贴建。地上二层设有通讯室、主控室、35kV 开关室和值班附属房间。站区东侧靠北位置设警卫附房，靠南位置设水池和水泵房，事故油池设在站区西侧偏北位置。2.5 主要设备运输在主变间、GIS 厂房外墙预留设备运输孔洞，待设备

9、运入就位后再行封堵，其余全部设备间均设有设备运输门，供设备运输安装使用。在二层设备间的南墙外设有吊装平台，35kV 开关柜、二次和通信屏可通过此平台运进屋内。2.6 道路站内北侧靠东位置设大门 1 处。进站道路与站外大路连接，转弯半径不小于11m；站内环形运输道路宽度为 4 米，转弯半径 9m。2.7 过电压和防雷保护本站为郊区户内变电站，主配电装置楼、水泵房和警卫室设置建筑避雷线做为防直击雷设施，110kV 线路架空避雷线引至终端架构，利用架空避雷线可以保护线路侧隔离开关、避雷器和 GIS 户外终端局部，满足防雷要求。在主变压器 10kV 侧引线上、35kV 出口和 10kV 电压母线上均设

10、有避雷器以防止雷电侵入波引起的感应过电压。本期在110kV 侧架空进线与 GIS 空气套管连接处设避雷器以防止雷电侵入波引起的过电压，终期第三电源依据电缆进线考虑，电源侧设置防雷电侵入波过电压保护装置。2.8 接地装置本站站区内承受由水平接地体和垂直接地体构成的复合接地网，接地网以水平接地体铜带为主，加局部垂直地极镀铜钢钎组成的复合环形封闭式地线网。建筑物内部接地体选用热镀锌钢材。2.9 站用电系统380V 站用电系统由两台 DKSC-800/200 、ZN,yn11 型变压器供给，承受单母线分段接线型式。正常状况下，两台站用变分列运行，当一台故障时，手动操作双投刀闸，将负荷倒入另一台站用变。

11、2.10 土建工程主要经济指标序号工程单位数值总用地面积m246171其中：建筑物占地面积m21453道路及广场面积m22351总建筑面积m233672其中：地上二层m21847地下一层m213703建筑高度m地上 11.54容积率0.746建筑密度337总投资万元45393. 主要设计优化创3.1 削减变电站占地面积本工程严格执行国网公司“两型一化”条款要求，简约设计。站区布置参考国网公司典型设计方案北京电力公司实施方案中 B-1-3 户内 110 千伏负荷变电站设计思路，同时依据规划意见书要求退规划红线 5 米，优化主厂房内部设备布置。与典设相比，调整后的主厂房建筑面积削减 290 平方米

12、。优化站区平面布置，在增加水泵房及消防水池后，整个站区占地面积是一样规模全户外 110 千伏典设变电站A-1占地面积的 84.34%，节约占地面积 819 平方米，比典设B1-3 节约占地 270 平方米。首层电气平面优化思路：将 1和 2 10kV 消弧线圈移入 10kV 开关室内，同时将 10kV 电容器组整体左移；35kV 消弧线圈和 2主变所带的 10kV 消弧线圈布置于同一房间内，紧贴电容器布置；考虑到上楼需求，将右侧楼梯旋转方向布置于 10kV 开关室右下角。优化前优化后二层电气平面优化思路：将左侧生产附房进展整合，去除多余房间，将主控室左移，35kV 开关室同样左移；参照首层布置

13、调整右侧楼梯间布置。优化前优化后电气总平面优化思路：警卫室调至进站大门四周，便利观看大门状况；增加消防泵房和消防水池，与警卫室排成一列，便于设施维护。优化前优化后3.2 节能设计北京地区气候分区属于严寒地区，但夏季炎热，建筑物平面布置宜承受规整形态，外围护构造承受 250mm 厚加气混凝土砌块，外门窗承受双层中空玻璃保温、隔热构造，屋面为保温隔热屋面，可以有效削减建筑物能耗。变电站的变压器、电抗器、电容器、通风机等设备均布置在户内，可以充分利用厂房墙体的隔音和吸音功能，削减设备运行噪声的对外传递。为削减对四周环境的影响，降低通风系统噪音，本站风机均承受低噪声风机，进出风口安装消声百叶， 以满足

14、环保要求。变电站的主变压器、电容器、电抗器、站用变压器、照明灯具等均承受低损耗节能设备和产品。南梨园 110kV 变电站建成后主要为阎村镇供电，站址选择靠近负荷中心，优化地区供电网络，大大削减的输电线路的电能损耗。3.3 环保设计南梨园 110kV 变电站的变压器、电抗器、电容器、通风机等设备均布置在户内， 可以充分利用厂房墙体的隔音和吸音功能，削减设备运行噪声的对外传递，对降低变电站厂界噪声起到良好作用。为削减对四周环境的影响，降低通风系统噪音，本站风机均承受低噪声风机箱，进出风口安装消声百叶，以满足环保要求。通过一系列降低噪声措施，保证变电站厂界噪声水平掌握在国家环保一级标准允许的 45d

15、B 范围内。3.4 设计创本站优先承受了较为先进的小型 10kV 开关柜，在保证不增加用地前提下，很好的解决了规划部门要求建筑物退红线 5 米的要求，优化了主厂房布置，到达了预期目的。另外，主变 10kV 出口母线承受封闭母线型式，大大降低了相间短路、人员触电等安全事故概率。4. 全寿命周期治理理念本工程在设计阶段贯彻全寿命周期治理理念，以全寿命周期本钱治理思想为指导，综合考虑工程的经济性、安全性及牢靠性、可维护性、可施工性、节约环保性、防灾和突发大事处理性等主要指标。在工程经济性方面，设计除考虑建设本钱等一次性投资外，还考虑远期改扩建的便利利用，以及变电站后期运行、维护本钱。设备选型结合工程

16、所在地区地理位置特点、城市规划、电力系统需求合理选取；站区布置结合区域进展规划、用电负荷需求确定，且需避开大量占地及拆迁；站址选择及规模结合系统规划、负荷推测及地理位置特点，避开盲目建设、重复建设，到达充分利用、合理利用的目标。在工程安全性及牢靠性方面，主厂房构造型式和施工工艺要结合站区的地勘报告合理选取，降低施工危急；电气设备选型要在结合环境特点、满足系统需求的同时，尽量选取运行业绩丰富、安全牢靠的产品。在工程的可维护性方面，厂房内设备布置应尽量简洁、流畅，削减事故发生概率，各种设备的安装应充分考虑人的因素，便利人员巡察、修理、更换；增加必要的监测设备及附属设施，更好对设备进展监控。在工程的

17、环保方面，设备类型和厂房外装和四周环境相适合，削减对周边环境的影响；施工工艺尽量削减工程对土层构造的污染及破坏；设备选型应避开环境污染，其安装方式利于回收再利用。综合考虑上述因素，本变电站从设计入手，全面贯彻全寿命治理理念，在设备选型、主厂房内设备布置、站区布置、规模及施工方法、设备监测及附属设施的建设等方面，统筹考虑经济性、安全性及牢靠性、可维护性、可施工性、节约环保性、防灾和突发大事处理性等主要指标，努力做到本钱最低、牢靠性最高、环境友好。 5、总结在南梨园 110kV 变电站工程设计中，我们充分发挥自身优势，依据工程特点， 结合北京电力公司客观实际和进展需要，立足于全寿命周期开展设计，为建设资源节约型、环境友好型、整体效益最优的国家电网做出奉献。