35kV前卫变电站原址升压110kV变电站变电一次设计难点分析

发表时间：2020-12-17T05:30:18.677Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第20期 作者： 陶葵

[导读] 通过对实施过程难点的分析和解决方案的比较选择，形成结论以便在后续工作中其他类似工程借鉴与参考。云南能投电力设计有限公司 云南昆明 650000

摘要：在35kV前卫变电站升压110kV变电站改造过程中，变电一次面临站址面积受限、全部负荷需要站内转供、接地网接地电阻不满足要求、进出线困难等难题，通过对实施过程难点的分析和解决方案的比较选择，形成结论以便在后续工作中其他类似工程借鉴与参考。 关键词：35kV；110kV；变电站；原址升压；转供电 1引言

35kV前卫变电站位于昆明市晋宁县宝峰镇，本供电区现状由35kV前卫变和35kV法古甸变供电，该两站的主变容量分别为为2×10MVA和10+3.15MVA，35kV前卫变承担宝峰的负荷供电，35kV法古甸变承担夕阳乡和双河乡的负荷供电，2013年供电片区最大负荷为

19.23MW，其中，35kV前卫变最大负荷15.97MW，35kV法古甸变最大负荷5.4MW。根据新增的用户的报装情况，到2016年，该片区最大负荷36.39MW，现有33.15MVA的主变容量不能满足负荷发展及供电可靠性的需要，在线路方面，受制于35kV前卫线极限输送容量（导线型号为LGJ-150，极限输送容量23.8MVA），已不能满足宝峰片区中远期负荷的发展，此外，政府规划建设宝峰工业园区，其区域位于宝峰青水河，规划占地2.01km2，重点发展产业以光学仪器和生物资源加工为主，随着工业园区的建设，现状供电网络及变电容量已经不能满足负荷发展需求。因此，需要在宝峰附近新增变电容量，建设1座110kV变电站，以解决该地区供电状况。宝峰镇片区遍布建筑物，重新选址困难。

根据供电局要求，本期需将35kV前卫变所在原站址围墙内用地进行升压改为为1座110kV变电站，即110kV叶箐变电站。 2工程概况

本期增容改造后，变电站将有110kV、35kV、10kV三个电压等级，本期规模按2回110kV出线、4回35kV出线、10回10kV出线、2台50MVA主变设计；终期规模按4回110kV出线、4回35kV出线、30回10kV出线、3台50MVA主变设计。

本站建成后，电力供应针对宝峰镇供电片区进行改善，既能满足宝峰片区负荷增长的需求，又能提高片区供电可靠性及供电质量，同时也实现片区分层分区供电。 3难点分析与解决方案

在35kV前卫站升压改造过程中，变电一次设计遇到了站址面积受限、站内已供负荷需要全部转供、接地网接地电阻不满足要求、进出线困难等难题，以下将对这些问题进行分析并提出技术可靠、经济合理解决方案。 3.1站址面积受限

本站原站址围墙内面积为2783m2，变电站守站人员生活区域占地面积932m2，本期工程的围墙内总的可用面积为3715m2，且本站围墙内用地地形极其不规则，不便于大型构建筑物的布置。在现场收资后，根据系统提资规模、相关设计规程规范，参照南方电网公司最新设计模块“南方电网公司35kV～500kV变电站标准设计V2.0典型设计”设计相关设计模块，结合现场实际情况准备初步合适电气方案，初步可行方案比较如下表。

表3.1-1变电站平面布置方案选择比较表

根据以上南方电网公司典设设计方案对比，在保证规模与本工程要求规模相符合前提下，CSG-110B-G2b(A)(全户内GIS方案)与110B-G2b(B)(半户内GIS方案)占地面积基本满足本工程现场实际情况要求，全户内GIS方案占地面积小，但是楼层多且高，地上两层半、地下半层，总的配电综合楼高度为19米，土建造价高，且运维不便、设备搬运困难，被供电局否定。

最后在110B-G2b(B)(半户内GIS方案)的基础上进行优化，将双层10kV配电综合楼与单层35kV配电综合楼进行合并，根据场地尺寸，将配电综合楼加长布置，同时本工程实际规模比典设设计方案略小，其余电容器组、10kV出线塔、泵房水池等消防设施根据场地形状选择空地灵活布置。最终在现有场地围墙内面积受限的条件下，完成新站的总平面布置。 3.2转供电方案

35kV前卫站升压改造需要全站停电后拆除现有所有电气设备及构建筑物后，再在现有场地上进行建设，35kV前卫站负荷重，所在宝峰镇供电片区电网结构薄弱，站内10kV负荷基本不能从站外10kV联络线转移，只能通过新建临时变电站来转供现有负荷，整个110kV变电站建设周期长，大约是10个月的建设工期，必须考虑全站停电后本站所带10kV负荷能全部转移供电。 经过与昆明供电局的沟通，在技术可靠、经济节约的前期下设计出本站的转供电过渡方案。方案如下

（1）转供电设备放置区域选择：将现有变电站守站人员932m2的生活区域先平整处理，作为转供电设备摆放区。

（2）高低压设备选择：在转供前完成35kV、10kV转供设备的采购、安装、调试，本工程35kV、10kV部分均采用预装式高压开关柜，具有电缆接线简单，设备可重复利用、设备运输方便的优点。

（3）根据10kV负荷重要程度，选择性停掉一些三级负荷，将原35kV变电站内#1主变停运拆除并搬运至转供电区域，连接至已有高低压开关柜，完成安装、调试，并与站外线路同时投运，将原35kV前卫站内#2主变所带二级负荷全部转移给新安装的#1主变。

（4）将原35kV变电站内#2主变停运拆除并搬运至转供电区域，连接至已有高低压开关柜，完成安装、调试，并与站外线路同时投运，此时可将35kV前卫站所带负荷全部转移至临时转供电变电站。

（5）原35kV前卫站变电站区域所有设备停运，全部拆除、场地处理，完成110kV叶箐变电站110kV配电装置、主变、35kV与10kV配电综合楼、构支架的建设，以及设备的安装调试工作。

（6）投运新站，并将临时转供电区域的10kV、35kV线路分别改接至新建变电站35kV、10kV侧馈线柜。 （7）拆除临时转供电设备，将退运35kV主变、临时转供电预装式高低压柜回收进昆明供电局物资库。

（8）完成最终需要布置在临时过渡转供电场地的新建站附属设施建设、安装与调试，如泵房、水池、10kV电容器组、10kV出线铁塔。

（9）将未投运设备投运，整个新站全部竣工投运。

在整个转供电期间内，涉及到多次停电、多次复电，需在在项目实施前制定详细的施工计划、停电申请计划，确保停电时间最短、停电造成的损失最小、以及施工现场安全施工。 3.3全站接地网降阻

接地可靠对变电站的安全可靠运行有极其重要的作用，每年都会有因变电站接地网腐蚀老化，接地网接地电阻值超出规定值造成运维人员触电、电力设备被雷电反击损害的事故事件，设计阶段需要对变电站的接地设计工作高度重视。根据国家电力规程规范《交流电气装置的接地设计规范GB/T50065-2011》要求，35kV变电站的接地网接地电阻值要求是不大于4Ω，110kV及以上电压等级变电站的接地网接地电阻值工程上通常要求不大于0.5Ω。 本站在降阻前接地电阻计算公式如下：

其中：ρ为变电的表层0.8米处土壤电阻率平均值，现场勘测值为435Ω/m；S为变电站接地网接地面积，约等于围墙内面积，为3715m2。

根据以上计算结果，升压后的变电站接地电阻不能满足规程规范对110kV变电站的要求，需要采取降阻措施，目前变电站主流的降阻措施有：

（1）使用降阻剂：具有施工简单、降阻效果好、防腐性能好、整体经济，缺点是降阻剂中的重金属物会随着雨水稀释融入地下土壤和水体，造成环境污染，同时随着降阻剂的稀释，降阻作用下降，面临后期需要重新开挖重新增放降阻剂。从绿色环境友好变电站的角度否定了这个方案。

（2）土壤换填：即将本站土壤换成土壤电阻率更低的土壤，换填后需要夯实，工程量大，另外根据云南地区的土壤性质，土壤电阻率普遍在400Ω/m左右，除非人工加工，很少有更低土壤电阻率的土壤能满足要求。该方案工程量大，不经济。

（3）接地外引：接地外引本质上是增加接地面积，主要适用于工厂、小区内变电站，偏远地区变电站，或者靠近河流、水库、池塘的变电站，本降阻方案具有效果明显、费用低的特点，缺点是接地外引直接布置在变电站外，容易因站外其他工程施工遭到破坏，破坏后不易察觉，且本站周边均为建筑物，不具备接地外引的条件。

（4）深井接地：即在变电站内打深井，在深井中敷设接地导体，本质上与接地外引一致，适用于土壤深处电阻率比土壤表层土壤电阻率低的情况，根据地勘土壤电阻率测试结果，本站越往深处土壤电阻率越低，故该降阻方案不适用本工程。

（5）物理接地模块：物理接地模块采用金属导体外包裹碳粉后压制成圆柱或者方块，增加了接地体与土壤的接触面积，在以往的工作中被证实了是一种经济有效的降阻措施，同时碳粉制品在降阻的过程中不会对土壤水体造成污染，价格也比较便宜。非常适合本工程的实际情况。

从可靠性、经济性、环保性角度，本方案选择物理接地模块降阻作为本工程的降阻方案。 3.4进出线困难问题

原变电站10kV出线8回、35kV出线2回出线，均采用架空出线，升压改造后110kV终期4回出线，35kV终期6回出线，10kV终期出线30回出线，原有的电力通道不能满足进出线要求，本期在充分利用现有电力通道又同时兼顾远期的情况下，对本期出线远期出线统筹考虑，最终4回110kV出线采用站内架空直出，35kV采用站内电缆出线，10kV站内6回架空出线，剩下的10kV采用电缆出线，在变电站三侧均预留电缆沟出口，方便后期电缆出线均能朝各个方向出线。以适应远期出线要求。 4结束语

原址升压建设变电站常用于重新选址困难、负荷集中、负荷密度大、转供电困难城区城郊，通过对本工程实施过程方案分析比较选择过程的总结，为以后同类型的变电站建设改造提供了一种可靠可行的指导思路。 参考文献

[1]檀青松.高土壤电阻率地区变电站接地网设计及降阻措施研究[D].华北电力大学,2018. [2]朱毅.变电站接地网降阻方法研究及优化设计[D].华北电力大学,2017. [3]李明.110kV变电站接地网降阻改造方案[J].农村电气化,2014 (03):60. [4]查燕飞.探索变电站深井接地网的降阻方法[J].通讯世界,2013 (23):72-73. [5]陈伟军.变电站接地网新型降阻技术研究与应用[D].华南理工大学,2016. 作者简介

陶葵（1987-），男，本科工学学士，工程师，发输变电注册电气工程师，主要从事变电一次设计方面工作。