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摘要: 为解决辉县市城区负荷不断增长、变电容量严重不足的情况,从经济效益上、技术上对在城区建设地下变电站进行可行性分析,为电网建设规划拓宽思路。
关键词: 城区;地下;建设变电站
1 常规变电站建设难度增大
随着辉县市旧城改造的力度不断加大、人们生活水平的逐步提升,城区用电呈现负荷集中、高峰持续等特点,用电量持续攀升,承担电力供应的多个变电站主变都出现满负荷运行,增加变电容量刻不容缓。
城区周边的变电站远离负荷中心,供电距离过大,给线路架设、电能输送带来一定难度,有必要在城区负荷中心地带建设变电站,但遇到以下问题:
1)建设地面常规变电站不但土地征迁费用巨额,前期动迁、拆迁工作的进展是否顺利也会影响变电站建设工期;同时还会受建设面积、周围环境限制主变容量及附属设备的选择,建设难度很大。
2)目前辉县城区负荷中心为繁华地域,寸土寸金,多个大型购物商场、高档写字楼已经开工建设。建一座设计容量为20MVA的35kV变电站,占地面积至少应在2000平方米以上,这么大面积的土地用来建变电站,空间得不到充分利用,商业价值得不到体现;并且变电站与周围环境、景观很难达到和谐、融为一体。
3)随着社会文明的不断发展,人们对防火、防爆、防噪声的意识不断增强,越来越追求低碳、环保、节约的生活理念,因此建设常规变电站须增加防火、防爆、防噪声等安全和环保的设施投入。
以上问题都在不同程度上增加了建设投资成本,提高了变电站的单位容量造价。
2 建设地下变电站优势明显
为了统筹解决变电站建设与土地的综合利用之间的矛盾,在国外很多发达国家,都在拓展一种新型的建设变电站模式――地下变电站,既可以让变电站建设不再受地域限制,建设周期大大缩短,又充分体现了土地的商用价值,还在一定程度中降低了投资费用。在我国上海、北京、烟台、大连等发达城市已开始发展地下变电站。
1)占地面积大大减少。地面常规变电站由于考虑高压设备间、设备与地之间的安全距离、站内必要的通道、建筑,同时为协调周边环境需投入景观设计,建筑面积通常过大;而地下变电站高压设备绝缘程度高,安全距离相对较小,无需投入绿化等景观,占地面积大大减少。
2)变电站建设与民用建筑合理搭配,有机结合,充分利用空间。在我国,很多民用建筑地下资源利用仅限于开发地下商场、娱乐场所、停车场,如用来建设地下变电站,一方面充分利用了建设空间,节省了土地资源;另一方面大大缩短了供电半径,很好地改善了电能质量。从长远可持续发展方面来看,有很好的社会效益。
3)地下变电站35kV、10kV进出线线路全部采用地下电缆敷设。城区实现强电入地,不仅节省了地面电力线路走廊用地,改善了城市景观;也避免了架空线路受外界环境影响事故发生率高的情况发生。这也是城市文明程度的体现。
4)变压器、断路器等高压电气设备设在地下,明显减少了噪声、辐射等对人们生活的影响,消除了人们以往对生活在电力设施周边安全方面的担忧,优化了城市环境。
5)地下变电站可选择建在离负荷中心近的地方,可以大大缩短供电半径、提高供电质量,极大满足用户对供电电能质量的要求,消除低电压等现象;同时有效降低电能损耗,体现节能、绿色、环保的理念。
3 技术设计要求高,突出高科技亮点
变电站建设在繁华的负荷集中区,对消防、噪声的设计要求特别高,可从以下几点作为主要设计原则:
1)受站内空间所限,选择接线方式应尽可能简单,但必须保证稳定的可靠性。通常设两台主变,35kV侧双回进线,单母线接线;10kV母线采用单母线分段接线。当1台主变或1条线路故障时,可保证不间断供电,提高供电可靠性。
2)站内主变可选择干式变压器,既减少占用空间、又增加运行可靠性。
3)在选择断路器、互感器、分路开关等设备时,均采用无油化组合式设备,减少维护、提高运行安全性能,操作简单,避免运行人员出现误操作。既可以减少消防设施投入,又使突发性危险局限在地下,不致危及地面安全。
4)尽可能设计为智能化变电站,智能化变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能,可减少操作次数、维护工作。
5)站内设备布置采用平面与立体布置有机结合,尽可能减少设备布置层数,充分利用空间。另外,尽可能简化消防、通风系统,为将来的运行维护创造良好的条件。
6)如能与开发商联合开发建设,与民用建筑同时建设,不仅可增加土地的利用价值,也可减少重复建设投资,可以一举数得。
4 设计建设一座35kV终端变电站
4.1 变电站站址建设方案
总占地面积为1200平方米,为全户内型布置,站址设在某商厦的地下室东侧,商厦地面总面积达3000平方米。
变电站进出线、主变压器、高压室布置在东侧,主控制室和电容器室、站用变室等布置在西侧。站内设供运行维护人员巡视通道。除主变压器设置在地下8米层外,其余设备均设置在地下6米层,设备层以下设计电缆层,以利于电缆敷设。东、西两侧各设步梯通到地面,用于平时的设备巡视和紧急情况下的逃生之用,并加装门、锁以及警示标志。
地面上建筑使用产权归开发商,开发25~30层的集商业、住宅为一体的大型高层大厦。
4.2 变电站建设规模
该变电站主要承担辉县市区的繁华商业区及周边住宅区负荷,约12~20MW,选择主变容量为两台10MVA。
4.3 变电站主设备主要设备选型
1)主变压器选用35kV干式电力变压器。
2)35kV采用交流金属封闭开关开关柜,备布置更简明紧凑。
3)10kV选用中置式手车柜。 4)无功补偿容量选择2×1200kVar,选用干式成套电容器装置。
5)蓄电池选用阀控式全封闭酸性电池。
6)变电站用变压器、接地变压器两者功能合为一体,选用干式变压器,减少设备用房。
7)全站实现无人值班,采用微机保护装置,装设综合无功自动调压装置。
4.4 总体布置与建筑结构的考虑
首先,应考虑一次主设备间的连接,为提高供电可靠性,35kV进线采用双回电缆敷设,分别从两个110kV变电站接入,接入同一段母线,实现备自投切换。10kV母线采用单母线分段接线,出线采用电缆敷设。
其次,考虑大型设备的运输通道,既要满足地面上运输和消防通道的要求,同时满足垂直通道的要求。垂直通道可在人行道、绿化带预留吊物井,方便吊装运输,井口设可拆装盖板。将吊物井设在绿化带上还可作为通风系统的风口。
最后,考虑地下变电站的结构与地面上民用建筑结构的协调关系。变电站应优先建设,如与民用建筑同时开发,可与地下停车场、地下室建设同时进行,可大大节省投资。
5 整体效益分析
综上所述,建设地下变电站,选用高性能、小型化、无油化、智能型设备,包括电缆的大量使用,增加了设备购置费,设备总投资约为常规地面站的2倍。但与民用建筑合作建设,或采用购买、或采用租赁形式获得地下土地的使用权,可大大减少土地征迁费用、建设成本。综合统计,总投资比常规站投资费用还要低。
6 结束语
辉县城区建地下变电站,不但提高了土地利用率,优化城市环境,消除不安全因素,促进社会和谐发展;也能降低电能损耗,提高电能质量,节约工程建设费用。从长远考虑,直接建设110kV变电站,可以扩大供电区域,提高供电能力,减少变电投资。
总之,辉县城区建设地下变电站具有可行性,可产生巨大的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]《农村电力网规划设计导则》(DL/T5118-2000).
[2]《国家电网公司系统县城电网建设与发行技术导则》(Q/GDW125-2005).
[3]《河南省城市中低压配电网技术导则》,河南省电力公司,2007,3.
[4]《35kV-220kV城市地下变电站设计规定》DLT5216-2005.
[5]《电力工程电气设计手册》水利电力部西北电力设计院编,中国电力出版社,2011,1.
关键词: 城区;地下;建设变电站
1 常规变电站建设难度增大
随着辉县市旧城改造的力度不断加大、人们生活水平的逐步提升,城区用电呈现负荷集中、高峰持续等特点,用电量持续攀升,承担电力供应的多个变电站主变都出现满负荷运行,增加变电容量刻不容缓。
城区周边的变电站远离负荷中心,供电距离过大,给线路架设、电能输送带来一定难度,有必要在城区负荷中心地带建设变电站,但遇到以下问题:
1)建设地面常规变电站不但土地征迁费用巨额,前期动迁、拆迁工作的进展是否顺利也会影响变电站建设工期;同时还会受建设面积、周围环境限制主变容量及附属设备的选择,建设难度很大。
2)目前辉县城区负荷中心为繁华地域,寸土寸金,多个大型购物商场、高档写字楼已经开工建设。建一座设计容量为20MVA的35kV变电站,占地面积至少应在2000平方米以上,这么大面积的土地用来建变电站,空间得不到充分利用,商业价值得不到体现;并且变电站与周围环境、景观很难达到和谐、融为一体。
3)随着社会文明的不断发展,人们对防火、防爆、防噪声的意识不断增强,越来越追求低碳、环保、节约的生活理念,因此建设常规变电站须增加防火、防爆、防噪声等安全和环保的设施投入。
以上问题都在不同程度上增加了建设投资成本,提高了变电站的单位容量造价。
2 建设地下变电站优势明显
为了统筹解决变电站建设与土地的综合利用之间的矛盾,在国外很多发达国家,都在拓展一种新型的建设变电站模式――地下变电站,既可以让变电站建设不再受地域限制,建设周期大大缩短,又充分体现了土地的商用价值,还在一定程度中降低了投资费用。在我国上海、北京、烟台、大连等发达城市已开始发展地下变电站。
1)占地面积大大减少。地面常规变电站由于考虑高压设备间、设备与地之间的安全距离、站内必要的通道、建筑,同时为协调周边环境需投入景观设计,建筑面积通常过大;而地下变电站高压设备绝缘程度高,安全距离相对较小,无需投入绿化等景观,占地面积大大减少。
2)变电站建设与民用建筑合理搭配,有机结合,充分利用空间。在我国,很多民用建筑地下资源利用仅限于开发地下商场、娱乐场所、停车场,如用来建设地下变电站,一方面充分利用了建设空间,节省了土地资源;另一方面大大缩短了供电半径,很好地改善了电能质量。从长远可持续发展方面来看,有很好的社会效益。
3)地下变电站35kV、10kV进出线线路全部采用地下电缆敷设。城区实现强电入地,不仅节省了地面电力线路走廊用地,改善了城市景观;也避免了架空线路受外界环境影响事故发生率高的情况发生。这也是城市文明程度的体现。
4)变压器、断路器等高压电气设备设在地下,明显减少了噪声、辐射等对人们生活的影响,消除了人们以往对生活在电力设施周边安全方面的担忧,优化了城市环境。
5)地下变电站可选择建在离负荷中心近的地方,可以大大缩短供电半径、提高供电质量,极大满足用户对供电电能质量的要求,消除低电压等现象;同时有效降低电能损耗,体现节能、绿色、环保的理念。
3 技术设计要求高,突出高科技亮点
变电站建设在繁华的负荷集中区,对消防、噪声的设计要求特别高,可从以下几点作为主要设计原则:
1)受站内空间所限,选择接线方式应尽可能简单,但必须保证稳定的可靠性。通常设两台主变,35kV侧双回进线,单母线接线;10kV母线采用单母线分段接线。当1台主变或1条线路故障时,可保证不间断供电,提高供电可靠性。
2)站内主变可选择干式变压器,既减少占用空间、又增加运行可靠性。
3)在选择断路器、互感器、分路开关等设备时,均采用无油化组合式设备,减少维护、提高运行安全性能,操作简单,避免运行人员出现误操作。既可以减少消防设施投入,又使突发性危险局限在地下,不致危及地面安全。
4)尽可能设计为智能化变电站,智能化变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备,以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求,自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能,并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能,可减少操作次数、维护工作。
5)站内设备布置采用平面与立体布置有机结合,尽可能减少设备布置层数,充分利用空间。另外,尽可能简化消防、通风系统,为将来的运行维护创造良好的条件。
6)如能与开发商联合开发建设,与民用建筑同时建设,不仅可增加土地的利用价值,也可减少重复建设投资,可以一举数得。
4 设计建设一座35kV终端变电站
4.1 变电站站址建设方案
总占地面积为1200平方米,为全户内型布置,站址设在某商厦的地下室东侧,商厦地面总面积达3000平方米。
变电站进出线、主变压器、高压室布置在东侧,主控制室和电容器室、站用变室等布置在西侧。站内设供运行维护人员巡视通道。除主变压器设置在地下8米层外,其余设备均设置在地下6米层,设备层以下设计电缆层,以利于电缆敷设。东、西两侧各设步梯通到地面,用于平时的设备巡视和紧急情况下的逃生之用,并加装门、锁以及警示标志。
地面上建筑使用产权归开发商,开发25~30层的集商业、住宅为一体的大型高层大厦。
4.2 变电站建设规模
该变电站主要承担辉县市区的繁华商业区及周边住宅区负荷,约12~20MW,选择主变容量为两台10MVA。
4.3 变电站主设备主要设备选型
1)主变压器选用35kV干式电力变压器。
2)35kV采用交流金属封闭开关开关柜,备布置更简明紧凑。
3)10kV选用中置式手车柜。 4)无功补偿容量选择2×1200kVar,选用干式成套电容器装置。
5)蓄电池选用阀控式全封闭酸性电池。
6)变电站用变压器、接地变压器两者功能合为一体,选用干式变压器,减少设备用房。
7)全站实现无人值班,采用微机保护装置,装设综合无功自动调压装置。
4.4 总体布置与建筑结构的考虑
首先,应考虑一次主设备间的连接,为提高供电可靠性,35kV进线采用双回电缆敷设,分别从两个110kV变电站接入,接入同一段母线,实现备自投切换。10kV母线采用单母线分段接线,出线采用电缆敷设。
其次,考虑大型设备的运输通道,既要满足地面上运输和消防通道的要求,同时满足垂直通道的要求。垂直通道可在人行道、绿化带预留吊物井,方便吊装运输,井口设可拆装盖板。将吊物井设在绿化带上还可作为通风系统的风口。
最后,考虑地下变电站的结构与地面上民用建筑结构的协调关系。变电站应优先建设,如与民用建筑同时开发,可与地下停车场、地下室建设同时进行,可大大节省投资。
5 整体效益分析
综上所述,建设地下变电站,选用高性能、小型化、无油化、智能型设备,包括电缆的大量使用,增加了设备购置费,设备总投资约为常规地面站的2倍。但与民用建筑合作建设,或采用购买、或采用租赁形式获得地下土地的使用权,可大大减少土地征迁费用、建设成本。综合统计,总投资比常规站投资费用还要低。
6 结束语
辉县城区建地下变电站,不但提高了土地利用率,优化城市环境,消除不安全因素,促进社会和谐发展;也能降低电能损耗,提高电能质量,节约工程建设费用。从长远考虑,直接建设110kV变电站,可以扩大供电区域,提高供电能力,减少变电投资。
总之,辉县城区建设地下变电站具有可行性,可产生巨大的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]《农村电力网规划设计导则》(DL/T5118-2000).
[2]《国家电网公司系统县城电网建设与发行技术导则》(Q/GDW125-2005).
[3]《河南省城市中低压配电网技术导则》,河南省电力公司,2007,3.
[4]《35kV-220kV城市地下变电站设计规定》DLT5216-2005.
[5]《电力工程电气设计手册》水利电力部西北电力设计院编,中国电力出版社,2011,1.