禇 強(qiáng)，葉 軍

(上海電力設(shè)計院有限公司，上海 200025)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不少大中型城市供電負(fù)荷迅猛增長，一方面為滿足電網(wǎng)客觀要求，越來越多的變電站需要深入市中心，另一方面，城市土地資源稀缺，城市變電站設(shè)計在優(yōu)化創(chuàng)新布置、節(jié)約用地、優(yōu)化土地利用方面開展研究。城市緊湊型戶內(nèi)變電站一般位于市區(qū)負(fù)荷中心，宜采用大容量的主變壓器，增加變電容量，降低單位造價，提高建設(shè)城市戶內(nèi)變電站的效益。

常見的戶內(nèi)型變壓器的布置方式有一體式、水平分體式和上下分體式。當(dāng)容量較大時，一體式變壓器體積較大，不宜放置在戶內(nèi)，因此戶內(nèi)變電站的主變布置方式多采用分體式，其中水平分體式最為常見。同時，全戶內(nèi)變電站更接近于居民住宅區(qū)等對噪聲敏感的區(qū)域，主變壓器選擇的關(guān)鍵因素是散熱和降噪，變壓器位于建筑內(nèi)，如何較好地散熱并降低變壓器噪聲影響是戶內(nèi)變電站設(shè)計的關(guān)鍵之一。采用變壓器本體和散熱器分體布置，本體密閉于戶內(nèi)，散熱器自冷布置于半戶外是較好的解決方案，在城市戶內(nèi)變電站設(shè)計中已廣泛采用。本文所討論主變室尺寸即為水平分體式的主變。在容量方面，110 kV城市戶內(nèi)變電站的宜采用50 MVA變壓器，同時考慮遠(yuǎn)景變壓器容量達(dá)到80 MVA；220 kV城市戶內(nèi)變電站的宜采用240 MVA變壓器，同時考慮遠(yuǎn)景變壓器容量達(dá)到300 MVA。本文通過調(diào)研多個國內(nèi)外常見主變廠家的產(chǎn)品，從主變運輸通道尺寸、試驗凈高要求、巡視及檢修通道尺寸、吊裝尺寸等方面進(jìn)行分析及在優(yōu)化，在主變室尺寸，主要是凈高方面，較典型的變電站主變室有所減小，室變電站整體尺寸更適應(yīng)緊湊型的要求，同時也能降低造價，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

1 220 kV主變室尺寸優(yōu)化

1.1 220 kV主變室運輸通道的優(yōu)化

主變由平板車運抵現(xiàn)場后，使用滑板、千斤頂?shù)冗M(jìn)行主變卸車就位。由此可知，因主變都是單臺布置在獨立的主變室內(nèi)，所以運輸通道只需考慮有千斤頂安放空間和施工人員操作空間即可，這兩種需求空間都不大，對運輸通道并無特別要求。

1.2 220 kV主變室巡視檢修通道優(yōu)化

國家電網(wǎng)有限公司相關(guān)典型設(shè)計中，220 kV主變室長寬尺寸為15.0 m×10.0 m，散熱器室長寬尺寸為15.0 m×7.0 m[2]。

根據(jù)調(diào)研，考慮油枕安裝在本體上，容量為240 MVA的220 kV主變本體一般長小于12.0 m(含油枕)，寬小于3.0 m。首先在主變室寬度方向上，考慮主變高中壓側(cè)本體至電纜頭支架、電纜頭支架至墻各預(yù)留1.5 m的巡視通道，則主變室寬度可由10.0 m縮至9.0 m，考慮220 kV中性點帶電距離要求，按1.0 m核算，9.0 m也可滿足要求；在長度方向上，主變兩頭各預(yù)留1.5 m巡視通道，現(xiàn)行典設(shè)滿足要求，若房間長度有限制，可以考慮縮短油枕至墻的距離，巡視人員從油枕下方可以通過。若考慮變電站以后存在主變擴(kuò)容的可能性，300 MVA主變本體長寬均與240 MVA主變并無太大差異，因此15.0 m×9.0 m依然可以滿足要求。其次，240 MVA的220 kV主變散熱器一般長小于12.0 m，寬約為3.5 m，因此在散熱器室寬度方向上，同樣考慮散熱器兩側(cè)各預(yù)留1.5 m巡視通道，現(xiàn)行典設(shè)7.0 m的房間寬度滿足要求。但若考慮變電站以后存在主變擴(kuò)容的可能性，300 MVA主變散熱器長度不變，寬度約4.1 m，因此可以適當(dāng)將散熱器室寬度擴(kuò)大至7.5 m；在長度方向上，依然考慮15.0 m比較合理，因此建議主變散熱器房間尺寸為15.0 m×7.5 m。

1.3 220 kV主變吊裝對主變室層高的影響

1.3.1220kV主變室典型高度

考慮220 kV主變?nèi)萘繛?40 MVA，電壓等級為220/110/35 kV。本文主變布置僅考慮水平分體布置形式，由于主變散熱器室上方敞開布置，因此不存在高度問題，再此可僅考慮主變本體房間的高度。典型的220 kV變電站中GIS布置在一層、二層兩種方案中，主變室剖視圖如圖1和圖2所示。主變屋頂均采用坡屋面，圖1中，主變房間最低點高度10.9 m，主變室內(nèi)梁高按0.8 m考慮，主變室凈高在10.1 m以上；圖2中，主變房間最低點高度10.6 m，主變室內(nèi)梁高按0.8 m考慮，主變室凈高在9.8 m以上。

圖1 220 kV主變室剖視圖一

圖2 220 kV主變室剖視圖二

1.3.2主變吊裝所需空間尺寸

由于主變運輸質(zhì)量非常大，一般在170 t左右，一般主變室預(yù)留門洞尺寸為5.0 m×6.0 m，另外在主變室6.0～7.0 m高的地方有一道結(jié)構(gòu)圈梁，若采用吊車吊裝，需采用大型吊車吊裝，除經(jīng)濟(jì)上不合適外，吊臂也無法直接深入主變室直接進(jìn)行主變就位。因此，主變運輸安裝一般采用平板車運至主變室外墻邊位置，然后采用導(dǎo)軌或滾木，配合千斤頂及主變室預(yù)留主變拉環(huán)將主變慢慢推進(jìn)主變室就位。而主變套管及油枕則利用主變室梁底預(yù)留吊鉤進(jìn)行吊裝。經(jīng)過選取國內(nèi)外常見廠家主變進(jìn)行調(diào)研可知，主變運輸高度一般在5.5 m以下，因此主變本體安裝所需高度并不是決定主變室高度的關(guān)鍵因素，由此只需考慮套管及油枕吊裝所需高度即可。圖3為主變套管吊裝示意圖，對220 kV主變而言，220 kV套管長度最大，長度L約2.1 m，安裝時套管底部離法蘭面最小高度h需大于100 mm。在常見主變廠家的產(chǎn)品中，西門子主變220 kV套管法蘭面最高，達(dá)到5.5 m左右，因此主變套管吊裝離主變室地面最小高度H不超過7.6 m，考慮吊鉤底部預(yù)留一定的吊裝空間，按1 m考慮的話，主變室凈高不大于8.6 m。另外，經(jīng)比較，220 kV主變油枕高度一般不超過主變最高套管的高度，因此8.6 m亦滿足主變油枕吊裝要求[3-5]。

圖3 主變套管吊裝示意圖

1.4 220 kV主變試驗對主變室層高的影響

主變試驗一般在出廠前在廠內(nèi)進(jìn)行，若該站比較重要，需要在現(xiàn)場做試驗。一般情況下，220 kV主變現(xiàn)場試驗只做局放試驗，不做耐壓試驗，可以考慮經(jīng)低壓側(cè)套管進(jìn)行試驗。試驗套管就考慮采用原先套管，經(jīng)比較可知，并同時考慮典型站中，主變110 kV側(cè)套管可能含有套管流變，因此有較高的升高座，套管高度最高的為東芝公司的產(chǎn)品，高度達(dá)到5.4 m，其他廠家產(chǎn)品都要低于該高度。同樣，根據(jù)主變耐壓試驗要求，考慮局放試驗是從低壓側(cè)進(jìn)行，帶電距離控制在0.5 m以上，因此主變35 kV套管位置房間凈高需要5.9 m，要求較低，現(xiàn)有220 kV典型站方案均能滿足要求。

由分析可知，220 kV主變室高度相對于典型站來說還有1.3 m空間可以優(yōu)化，即使土建嚴(yán)格按照典型220 kV主變室吊鉤底部離地8.5 m考慮，參照最大主變尺寸的話，也剛好可以滿足要求。因此，在外部條件限制的情況下，若主變室無法按常規(guī)布置，對高度有一定限制時，可適當(dāng)減小吊裝空間，最多可降低約0.5 m，這樣主變室吊鉤底部凈高可以控制在8.0 m左右，因此提供了壓縮主變室空間的可能性，可以適當(dāng)予以考慮[6]。

2 110 kV主變室尺寸優(yōu)化

2.1 110 kV主變室運輸通道的優(yōu)化

110 kV主變運輸就位方案基本同220 kV主變，運輸通道只需考慮有千斤頂安放空間和施工人員操作空間即可，對運輸通道并無特別要求。

2.2 110 kV主變室巡視檢修通道優(yōu)化

國家電網(wǎng)公司110 kV變電站最新的典設(shè)方案中，主變室長寬尺寸為10.0 m×7.5 m，主變散熱器室長寬尺寸為10.0 m×6.0 m，如圖4所示。上海110 kV變電站典型設(shè)計中，主變室長寬尺寸為9.6 m×6.4 m，主變散熱器室長寬尺寸為9.6 m×5.5 m，如圖5所示[3]。

圖4 國網(wǎng)方案110 kV變電站主變及散熱器室布置

圖5 上海典型50 MVA 110 kV變電站主變及散熱器室布置

經(jīng)調(diào)研，常見主變廠家110 kV/10 kV電壓等級，容量為50 MVA的變壓器長寬尺寸不大于6.5 m×2.5 m，若油枕安裝于本體之上，長寬尺寸不大于7.2 m×2.5 m。主變室寬度方向上，考慮主變高壓側(cè)主變本體至110 kV電纜頭支架、電纜溝支架至墻距離分別考慮1.2 m的巡視通道，主變低壓側(cè)支架較多，預(yù)留1.5 m的巡視通道，則主變室寬度可控制在6.4 m左右；在長度方向上，考慮主變兩頭各留1.5 m巡視通道，則房間長度9.5 m可以滿足要求，即使考慮油枕安裝在本體上的情況下，油枕下方可以供運行維護(hù)人員通過，9.5 m亦能滿足要求。若考慮主變存在擴(kuò)容的可能性，常見容量為80 MVA的變壓器長寬尺寸一般在7.6 m(含油枕)×2.5 m左右，寬度方向不變，長度方向考慮兩頭各留1.0 m的巡視檢修通道的話，則房間長度9.6 m可以滿足要求。綜合分析，因主變室寬度方向上管線較為集中，并且80 MVA主變低壓側(cè)一般需采用封閉固體絕緣母線作為主變引線，占用空間相對銅母排來說更大，6.4 m寬度的主變房間就顯得較為擁擠，可適當(dāng)擴(kuò)大0.4 m左右。同時，考慮裝配式變電站的特點，為了提高預(yù)制板的通用性及便于加工，建議模數(shù)為整數(shù)，因此推薦主變房間尺寸為10.0 m×7.0 m。

對于主變散熱器房間，容量為50 MVA的主變散熱器長寬尺寸不大于7.2 m×3.0 m，容量為80 MVA的主變散熱器長寬尺寸不大于7.2 m×3.5 m?？紤]散熱器兩側(cè)、兩頭各預(yù)留1 m巡視檢修通道，且存在主變擴(kuò)容的可能性，散熱器房間長度9.2 m，寬度5.5 m即可滿足要求。因主變散熱器與本體為水平分體布置，散熱器房間長度方向應(yīng)與主變房間保持一致。因此，推薦主變散熱器房間尺寸為10 m×5.5 m。50 MVA、110 kV變電站主變及散熱器室推薦布置如圖6所示。

圖6 50 MVA、110 kV變電站主變及散熱器室推薦布置

2.3 110 kV主變吊裝對主變室層高的影響

2.3.1110kV主變室典型高度

考慮110 kV主變?nèi)萘繛?0 MVA，電壓等級考慮110/10 kV。主變布置同220 kV主變，僅考慮水平分體布置形式，僅考慮主變本體房間的高度，給出了典型的110 kV變電站中主變室剖視圖，如圖7所示。主變屋頂采用坡屋面，主變房間最低點高度9.6 m，主變室內(nèi)梁高按0.6 m考慮，主變室凈高在9.0 m以上。

圖7 50 MVA、110 kV主變室剖視圖

2.3.2主變吊裝所需空間尺寸

110 kV主變運輸質(zhì)量一般在60 t左右，主變室預(yù)留門洞尺寸為4.0 m×4.2 m，另外在主變室4.5～5.5 m高的地方有一道結(jié)構(gòu)圈梁。同樣，與220 kV主變一樣，采用吊車吊裝并不合適，主變運輸安裝采用平板車運至主變室外墻邊位置，然后采用導(dǎo)軌或滾木，配合千斤頂及主變室預(yù)留主變拉環(huán)將主變推進(jìn)主變室就位。而主變套管及油枕則利用主變室梁底預(yù)留吊鉤進(jìn)行吊裝。選取國內(nèi)外常見廠家主變進(jìn)行調(diào)研可知，主變運輸高度一般在4.0 m以下，因此只需考慮套管及油枕吊裝所需高度即可。參考圖7中主變套管吊裝示意圖，對110 kV主變而言，110 kV套管長度最大，長度L約1.6 m，安裝時套管底部離法蘭面最小高度h需大于100 mm。在常見主變廠家的產(chǎn)品中，西電主變110 kV套管法蘭面最高，可達(dá)到4.1 m左右，因此，主變套管吊裝離主變室地面最小高度H不超過5.7 m，考慮吊鉤底部預(yù)留一定的吊裝空間，按1 m考慮的話，主變室凈高不大于6.7 m。另外，如圖所示，110 kV主變油枕高度一般不超過主變最高套管的高度，因此6.7 m亦滿足主變油枕吊裝要求[7-9]。

2.4 110 kV主變試驗對主變室層高的影響

110 kV主變110 kV側(cè)一般無套管流變，因此不存在升高座，套管高度最高的西安西電的產(chǎn)品，高度達(dá)到5.7 m，其他廠家產(chǎn)品都要低于該高度。同樣，一般情況下，110 kV主變需在現(xiàn)場進(jìn)行耐壓試驗，且耐壓試驗必須在110 kV側(cè)進(jìn)行，根據(jù)耐壓試驗要求，充分考慮裕量，110 kV耐壓試驗帶電距離控制在1.5 m左右，此時主變110 kV套管位置房間凈高需要7.2 m?，F(xiàn)有110 kV典型站方案均能滿足要求[6]。

若考慮未來主變更換為80 MVA容量的可能性，以某一國內(nèi)廠家產(chǎn)品為例，其尺寸如圖8所示。高壓側(cè)套管比50 MVA主變高約300 mm，因此主變110 kV套管位置房間凈高需要7.5 m。

圖8 某國內(nèi)80 MVA主變尺寸

由圖8分析可知，110 kV主變室高度相對于典型站來說還有優(yōu)化空間，至少還有1.5 m以上空間可以壓縮，即便是土建嚴(yán)格按照常規(guī)110 kV典型站吊鉤底部凈高8.0 m的要求來進(jìn)行主變房間設(shè)計，仍可有0.8 m以上壓縮空間，即使考慮主變增容至80 MVA的可能性，仍有0.5 m以上的壓縮空間。但考慮到變電站外立面的規(guī)整及通風(fēng)散熱效果更好，現(xiàn)行典型方案中主變室高度可不做修改。在外部條件限制的情況下，若主變

室無法按常規(guī)布置，對高度有一定限制時，本結(jié)論提供了壓縮主變室空間的可能性，可以適當(dāng)予以考慮。

3 結(jié)語

(1)主變房間的凈高要求主要受主變現(xiàn)場試驗及吊裝所需高度制約。

(2)對不同主變廠家的產(chǎn)品尺寸及現(xiàn)場試驗要求進(jìn)行調(diào)研后，提出可將220 kV主變房間、110 kV主變房間高度可在有外部條件限制的情況下凈高要求分別下調(diào)0.5 m。

主變房間凈高要求降低后，可進(jìn)一步壓縮變電站的層高，使之更加適應(yīng)城市型變電站的要求。