模块化变电站介绍和未来发展趋势.docx
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1、 摘要:本文将模块化变电站与传统变电站建设方式比较,通过具体建站方式、设备选型特点、方案设计、投资性价比等方面的深入分析。解决常规变电站在建设过程中遇到的实际问题,为用户提供一种全新的建站选择方式。 关键词:模块化变电站、经济性能 1传统变电站建设方式 1.1户外型变电站 该建站方式高压开关设备采用户外中型或半高型等布置形式,变压器放置在户外, 10kV设备采用户内开关柜布置在开关室中,各电气设备采用敞开式( AIS)连接方式,即各电气设备之间采用裸露导线或母排,利用户外架构的支撑进行连接。此种变电站由于高压绝缘对空间的需要,使电力设备的体积和设备间距比较大,因此占用土地较多。且由于高压设备及
2、其连接直接暴露在户外,对环境及绝缘配合要求较高。另外按此方式建设的变电站通常时构架高耸,高压线如网,与周边环境很不协调,经常遇到选择变电站建设地点的困难。但由于此种方式在我国有多年的建设经验,设备供应厂家众多,故建设成本较低。 1.2户内型变电站 为解决户外型变电站占用土地多,环境不协调等造成选择变 电站建设地点困难的问题,出现了户内型变电站,其电气设备全部或部分安装在户内。为有效地节约空间,其高压开关设备多选用气体绝缘封闭式开关设备( GIS),各电气设备之间的连接多采用电缆方式。但此种方式需要现场建房,且安装、调试工作量较大,施工周期长,导致建设成本较高。总体造价约比户外变电站高出一倍多,
3、此模式适用于城市中心区变电站的建设,可较大程度的节约土地资源。 1.3地下或半地下型变电站 此模式与户内型变电站较为相似,其是将各电气设备全部或部分安装在地面以下,更为有效的节省了土地 占用面积,但此类型变电站建设及运行费用更高,只适用于土地资源极为紧张的城市中心地区。以上变电站建设模式各有优缺点,适用于不同的场所,但这些模式均采取分散将各种电器设备运抵现场后,再分别进行安装调试的建设方式,安装周期长。 如果把变电站设计为模块化结构,工厂化生产,相关设备都在工厂安装在模块内,并完成内部连线和调试,把模块运到现场后,外部连接、整体联调即可。这样可以较好地解决以上各种问题,同时降低综合造价,使不同
4、场合变电站的建设多一些选择方案,也减少各地工程建设队伍专业水平差异对工程质量的影响。 2模块化变电站发展历程 2.1第一阶段 10kV箱式变电站阶段 1997年,国内开始将 10kV开关设备及二次装置在工厂安装在预制的箱体内, 35kV设备仍按常规布置,中压开关设备多选用常规中置式开关柜,该类型柜体体积较大,造成整个箱体运输和吊装不便,运行中的维护工作量大,同时具有箱体内的操作走廊小,维护不便,安全性较低等一些缺点。特别是我国户外设备大部分采用普通钢板、热镀锌钢板、敷铝合金板及夹层彩色钢板材料,外层用 0.8 1.0mm的彩钢板,或者用镀锌钢板,或用钢板在金属底层经过热喷锌及表层喷塑处理,中间
5、夹层采用聚胺脂材料。这种方式存在抗曝晒、抗阳光幅射性差,隔热保温、防潮性能差,且容易产生凝露的缺陷,成为开关设备不能长期稳定可靠运行的隐患。 2000年推出了 YKJ紧凑型一体化站,将 35kV变电站的所有 10kV设备和包括综合自动化在内的二次系统,设计安装在一个预制的箱体内,简化了 35kV变电站的建设, 10kV中压开关设备采用永磁操动机构的真空开关柜,该设备具有操作寿命长、体积小、免维护等显著特点,在同等额定电流和开断容 量前提下,使得箱体内的操作空间大大增加,安装维护更加方便,特别是箱体采用了金邦板这种非金属材质,该箱体具有保温、隔热、防潮,不生锈,解决了环境温差大的地区易造成凝露的
6、现象,提高了设备的可靠运行。 目前在全国十多个省份得到了广泛应用,受到了用户的一致好评。 2.2第二阶段 35kV变电站的两侧箱式 2000年后,把 35kV、 10kV的开关设备都分别在工厂安装在预制箱体内,实现了局部模块化,但仍选用常规开关柜,体积大,运输和吊装不便、操作走廊小,维护不便等问题仍 然存在,变电站依然构架林立、存在高压裸线,易受到外界环境的影响。 2.3第三阶段 66 110kV模块化变电站 2006年提出全封闭、全绝缘的模块化变电站思路;它按电压等级划分可分为 35kV模块化变电站和 66kV及以上模块化变电站两种。基本思路是将变电站按功能划分为高压开关、主变压器、中压开关
7、、综合自动化、中压配套设备等功能模块,高压开关选用封闭式组合电器,进出线用拔插式电缆接头连接,中压( 10kV)采用紧凑型一体化变电站;综自系统安装在非金属箱体内,工厂内调试完毕,现场整 体调试即可完成变电站的建设。采用此种模式可以减小现场的施工及调试的工作量,缩短变电站的施工周期;变电站整体全绝缘、全密封,提高运行的可靠性,并与周围环境协调,容易选择建设地点;节省变电站的占地面积;降低变电站的整体造价。使得变电站中不再构架高耸、高压线如网,与环境协调,符合国网公司提出的 “两型一化 ”的要求。 2008年国内首例 “营口浴场变模块化站 ”成功投运,该工程已作为辽宁省 66kV变电站建设的样本
8、工程,并通过了省局的鉴定验收。 2011年 1月 11日国内第一座 “110kV贵阳市小河区四方变模块化站 ”,正式投运,运行可靠,得到用户的一致认可。 2.4第四阶段 35kV箱式模块化变电站 35kV模块化变电站,是将 35kV变电站划分为进线模块、变压器模块、中压开关模块、综自模块及补偿模块,各功能模块箱式化。进线模块采用 35kV气体封闭式开关柜( C-GIS),即单元站模式;变压器模块、自动化模块可以在公司内生产、补偿模块外购;中压开关模块采用24kV气体封闭式开关柜。各模块在设计中可以进行整合,如将进线模块中的单元站与变压器整合成进线变压器模块,中 压开关模块与综合模块整合成中压控
9、制模块等。自动化装置分散布置在各模块中,形成完整意义上的功能模块。各模块分别在工厂内预制完成,并通过相应的试验,现场安装时只需将一二次电缆简单连接即可完成变电站建设。其采用的气体绝缘封闭式组合电器使得变电站整体耐候性较强,实现根据地形灵活布置站内设备,真正意义上的全工况、全绝缘、全封闭、特别适应于多山、选站址困难、高海拔地区。 3模块化变电站设备特点及分析 3.1进线模块 各种封闭式组合电器可以作为进线模块的基础,如果进出线采用 工厂预制的整体式电缆套管及可插拔式电缆插接头将更能体现模块化的特点,可更方便于安装及运行中的维护。目前, 110kV以上电压等级的封闭式组合电器国内已有不少产品可供选
10、择,但都无一例外的采用现场制作电缆连接套管,这样会增加封闭电器现场工作量,同时工作质量难以达到工厂生产的水平,因此套管仓尺寸一般比较大,对运行也是有一定的质量风险。拔插式电缆附件的出现为解决以上问题提供了一个很好的选择,现阶段国内此类电缆附件主要采用的有德国、意大利、日本及台湾的技术,产品质量比较稳定。国内部分高压开关厂家已经将此类电缆附件应用到 封闭式组合电器中,但至今还没有厂家实现进线模块的工厂预制。 35kV模块化变电站的进线模块主要采用拼装式,即将户内开关柜或气体绝缘封闭式开关柜拼装到一个预制的金邦板非金属材料箱体内,箱体采用覆铝锌板等双层金属材料或金邦板等非金属材料,中间填充隔热材料
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