北京電力設(shè)計院地下變電站交流

1、地下變電站設(shè)計建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)交流匯報,北京市電力公司北京電力設(shè)計院2010年8月24日,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)三、地下站建設(shè)需要解決的問題,隨著城市的發(fā)展，電力需求持續(xù)增長，需要建設(shè)更多市區(qū)變電站。而市區(qū)土地資源極為寶貴，環(huán)境要求嚴(yán)格，尤其對于北京、上海等國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達的大型城市核心區(qū)域，變電站站址選擇日趨困難。對環(huán)境影響較小，可以綜合利用土地資源的地下變電站型式越來越得到政府、企業(yè)的重視。國家

2、電網(wǎng)公司“兩型一化”變電站設(shè)計建設(shè)導(dǎo)則中也提出了“環(huán)境友好型”的技術(shù)要求，而地下變電站“節(jié)地、和諧、簡約”的設(shè)計原則也正好契合了這一要求。發(fā)達國家如日本、法國等都具有豐富、成熟的地下變電站的建設(shè)及運行經(jīng)驗。,前 言,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,1、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀,北京地區(qū)自1969年東城35kV戰(zhàn)備用地下變電站建成投運起，經(jīng)過四十年的建設(shè)，截止到2009年底,北京地區(qū)地下站數(shù)量如下：,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,2

3、、我院在地下站方面所取得的成果,1）起草編制《35kV～220kV城市地下變電站設(shè)計規(guī)定》(DL/T 5216-2005）。2）編制《國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計110kV變電站分冊》（2005年版）“C-2”半地下變電站方案。3）王府井220千伏變電站工程獲得2001年度國家優(yōu)秀工程設(shè)計銅獎。4）北太平莊110千伏變電站工程獲得北京市第四屆優(yōu)秀工程設(shè)計二等獎 （2002年）。,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,5）開陽里110

4、千伏變電站獲得2004～2005年度全國電力行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎 。6）成壽寺110千伏變電站工程獲得2006年度全國電力行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計二等獎。7）朝陽門220千伏變電站獲得2007年度全國電力行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計一等獎。8）北新橋110千伏變電站工程獲得北京市2007年度優(yōu)秀工程設(shè)計三等獎 。9）慧祥110千伏變電站獲得2008年度全國電力行業(yè)優(yōu)秀設(shè)計一等獎。,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,右圖所示為王府井220kV全地下變電

5、站。建設(shè)容量3x250MVA。,變電站地面出風(fēng)口,消防隊（與變電站鄰建）,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,右圖所示為朝陽門220kV全地下變電站。建設(shè)容量3x250MVA。,變電站上方為民用辦公樓,主變冷卻器室,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,右圖所示為慧祥110kV全地下變電站（奧運場館配套供電工程）。建設(shè)容量4x50MVA。,周邊為居民密集區(qū),變電站吊裝兼通風(fēng)口,變電站通風(fēng)口,變電站上方為共用綠地,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成

6、果,右圖所示為成壽寺110kV半地下變電站。建設(shè)容量2x50MVA。,周邊為居民密集區(qū),變電站警衛(wèi)室,變電站地面變壓器室,一、北京地區(qū)地下變電站現(xiàn)狀及成果,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),地下變電站包括半地下變電站及全地下變電站，其建筑可以獨立建設(shè)、也可與其他建（構(gòu)）筑物結(jié)合進行建設(shè)。 半地下變電站：以地下建筑為主，部分建筑在地上，主變壓器及其它電氣設(shè)備分別置于地上或地下建筑內(nèi)。 全地下變電站：主變壓器及其他主要電氣設(shè)備均布

7、置于地下建筑內(nèi)，地面上僅建有通風(fēng)口和設(shè)備、人員出入口等少量建筑。,1、地下變電站布置形式,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),,2、地下變電站選址,地下變電站站址一般在城市電力負(fù)荷集中但地上變電站建設(shè)受到限制的地區(qū)?？山Y(jié)合城市綠地或運動場、停車場等地面設(shè)施獨立建設(shè)地下變電站，也可結(jié)合其它工業(yè)或民用建（構(gòu)）筑物共同建設(shè)地下變電站，做到盡量不單獨占用或少占用城市用地，體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的思想。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3、電氣部分,3.1 電氣主

8、接線,根據(jù)北京地區(qū)電網(wǎng)的自身特點及地下變電站的特殊性，目前北京地區(qū)所建設(shè)的地下變電站主要采用以下接線形式：,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.2 電氣設(shè)備選擇,3.2.1 主變壓器 通常220kV、110kV地下站主變采用無油型（氣體變）及油浸型均可，但是由于氣體變價格太高，220kV站均采用油浸型，110kV站大部分采用油浸型。,3.2.2 開關(guān)類設(shè)備 地下變電站的110kV、220kV配電裝

9、置宜選用SF6氣體絕緣全封閉組合電器(GIS）。35kV、10kV配電裝置選用開關(guān)柜。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.2.3 無功補償裝置 地下變電站的無功補償設(shè)備宜選擇無油型產(chǎn)品。 并聯(lián)電抗器及串聯(lián)電抗器宜選擇體積較小、漏磁較少的鐵芯干式設(shè)備。,3.2.4 站用電源 地下變電站的站用變壓器應(yīng)選擇無油型設(shè)備。站用電源必須安全可靠。220kV和重要的110kV地下變電站宜引接一回站外電源，供全站停電時通風(fēng)、消防等

10、負(fù)荷使用。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.3 設(shè)備布置,3.3.1 主變壓器布置 半地下變電站通常將主變布置于地上一層，散熱器采用集中布置型。變壓器本體布置于戶內(nèi)，散熱器布置于戶外。這樣即便于主變運輸，又易于主變通風(fēng)散熱，符合全壽命周期的管理理念。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),220kV全地下站主變?nèi)萘恳话阍?20MVA以上，總損耗也在600kW以上，若將冷卻裝置安裝于地下廠房內(nèi)，通風(fēng)量過大，不易實現(xiàn)，同時也不利于主變散熱，故

11、一般采用水冷卻方式。主變本體及油水交換器布置于地下廠房內(nèi)，水冷卻器則布置于地面或建筑物屋頂，通過這種立體布置的方式，既節(jié)省了占地，又易于主變通風(fēng)散熱，同時還減低了通風(fēng)設(shè)備的投資及運行費用，符合全壽命周期理念。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),110kV全地下站目前受油浸式變壓器制造水平的限制，大部分變電站將冷卻器采用披掛式與主變本體一起布置在地下廠房內(nèi)。部分采用氣體變的全地下站，則將本體布置于地下廠房內(nèi)，冷卻器布置于地面或接近地面層(錯層布

12、置為我院電力工程設(shè)計專有技術(shù)成果）。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.3.2 220kV、110kV配電裝置 地下站通常采用GIS設(shè)備，電纜進出線。故GIS設(shè)備的布置主要受規(guī)模、運輸及電纜出線位置的限制，同時考慮到GIS廠房較高的原因，一般情況下，將GIS與主變壓器同層布置，條件允許的情況下，還應(yīng)與變壓器共用運輸通道。 這種布置形式不但可以有效地減小地下變電站的占地面積，同時還可以降低變電站的地下埋深。,二、地下變電站設(shè)

13、計關(guān)鍵技術(shù),3.3.3 其他設(shè)備 35kV、10kV開關(guān)柜應(yīng)按便于與主變連接及易于出線為原則進行設(shè)備布置。 其他電氣設(shè)備如電容器組、并聯(lián)電抗器、限流電抗器及站用變等則利用大型設(shè)備位置確定后的剩余空間進行布置，同時也需綜合考慮設(shè)備連接、運輸?shù)纫蛩亍?二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),10kV開關(guān)室,220kVGIS室,110kVGIS室,主變室（本體）,主變、GIS共用運輸通道,地安門220kV全

14、地下變電站地下主設(shè)備層平面布置圖,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),地安門220kV全地下變電站電氣橫斷面圖,地面冷卻器,10kV電容器室,110kVGIS室,220kVGIS室,主變室（本體）,3.4 設(shè)備吊裝及運輸,根據(jù)北京地區(qū)地下變電站的建設(shè)經(jīng)驗，主變壓器的垂直運輸通常有三種方式，第一種為采用汽車起重機吊運方式，第二種為使用建筑結(jié)構(gòu)起吊的方式，第三種為設(shè)置專用門式起重機吊運方式。 主變壓器及其他大型設(shè)備吊運到地下后，水平運輸方式一般

15、都采用在大型設(shè)備下方鋪設(shè)滾杠或鋼軌。如果條件許可還可利用氣墊平臺或在地面涂潤滑脂使設(shè)備滑動的運輸方法。主變壓器室、GIS室內(nèi)均預(yù)留工字鋼梁，可懸掛電動葫蘆，輔助設(shè)備安裝及檢修。 考慮到地下變電站運輸?shù)奶厥庑约半y度，同時周邊負(fù)荷增長較快的特點，建議地下站一次設(shè)備一次上齊。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.5 吊裝口的設(shè)置 全地下變電站一般設(shè)置大、小設(shè)備吊裝口各一個。大設(shè)備吊裝口供變壓器等大型設(shè)備吊裝使用，吊裝口在設(shè)備吊裝后

16、可恢復(fù)為道路、綠地或在吊裝口上加通風(fēng)百葉及活動屋頂兼作進風(fēng)口常年使用。小吊裝口為常設(shè)吊裝口，供日常檢修、試驗設(shè)備及小型設(shè)備進、出變電站時吊裝使用。,大吊裝口,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3.6 保護控制部分1）地下變電站保護測控裝置可以集中布置于二次設(shè)備室內(nèi)，也可下放布置于GIS設(shè)室內(nèi)。出于節(jié)省占地及節(jié)約控制電纜的原因，北京地區(qū)通常將保護測控裝置下放布置。2）目前北京地區(qū)地下站有兩套監(jiān)控系統(tǒng)，一套與常規(guī)變電站相同；另一套為土建電氣及

17、智能控制系統(tǒng)，包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、細(xì)水霧控制系統(tǒng)、通風(fēng)控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、排水系統(tǒng)控制、電伴熱控制系統(tǒng)等。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),4.1 結(jié)構(gòu)部分4.1.1 結(jié)構(gòu)形式的選擇1）地下及地上主體結(jié)構(gòu)可選用鋼筋混凝土框架－剪力墻或框架結(jié)構(gòu)體系，跨度一般控制在10m～12m以內(nèi)。2）設(shè)計應(yīng)考慮地下水工況對工程的不利影響，要對結(jié)構(gòu)進行抗浮計算及結(jié)構(gòu)強度計算。,4、土建部分,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正常使用極

18、限狀態(tài)下的驗算規(guī)定（如受彎構(gòu)件的撓度、構(gòu)件正截面的裂縫等）按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。4）當(dāng)主體結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土樓板開洞較大，并需考慮樓板對地下外墻的支承作用時，樓板的強度與變形應(yīng)滿足規(guī)范要求，必要時對樓板采取加強措施。當(dāng)?shù)叵虏糠种黧w結(jié)構(gòu)梁板承受較大壓力時，其梁板應(yīng)計入軸向壓力的影響，按壓彎構(gòu)件計算。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),4.1.2 地下工程防水 地下變電站防水設(shè)計應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?，因地制宜，綜合治理”的

19、原則， 220kV、110kV變電站應(yīng)按一級防水設(shè)計,除主體結(jié)構(gòu)采用防水砼外，結(jié)構(gòu)迎水面鋪設(shè)4mm+3mm的雙層彈性體(SBS)改性瀝青防水卷材（其中一層必須為聚酯氈胎）。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),,4.2 通風(fēng) 通風(fēng)系統(tǒng)有兩種型式，一是直接通風(fēng)，采用軸流風(fēng)機，不設(shè)集中風(fēng)機房；二是集中通風(fēng)，采用離心風(fēng)機，通過風(fēng)管道引入風(fēng)機房。地下變電站的通風(fēng)系統(tǒng)從所需要的風(fēng)量、風(fēng)壓選擇風(fēng)機，離心風(fēng)機的運行工況要優(yōu)于軸流風(fēng)機。北京的王府井22

20、0kV地下變電站以及國貿(mào)110kV地下變電站，通風(fēng)系統(tǒng)所用的風(fēng)機就是離心風(fēng)機。但離心風(fēng)機也存在占地大，管道布置復(fù)雜等缺點。而軸流風(fēng)機體積小，易于布置。110kV地下變電站通風(fēng)系統(tǒng)大多選用軸流風(fēng)機。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),地下變電站中的二次設(shè)備室設(shè)置空調(diào)?？照{(diào)常用冷水機組加冷卻塔系統(tǒng)或風(fēng)冷熱泵機組等。 地下變電站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不僅要保證系統(tǒng)有足夠的進排風(fēng)風(fēng)量，還要具備變電站投運初期的換氣除濕能力。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),

21、4.3 地面風(fēng)口布置 進風(fēng)口盡量選擇在夏季主導(dǎo)風(fēng)向，并宜布置在綠地等相對清潔的場所，以減少室內(nèi)進塵量。排風(fēng)口應(yīng)該布置在遠(yuǎn)離噪聲敏感點一側(cè)，以爭取更加寬松的環(huán)評要求。進排風(fēng)口應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離，以免氣流短路削弱系統(tǒng)散熱能力。 條件許可，排風(fēng)口應(yīng)盡量與設(shè)備吊裝口共用。,排風(fēng)口與吊裝口共用,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),4.4 防排煙1）排煙系統(tǒng)宜與通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合設(shè)置，并應(yīng)按規(guī)范要求合理設(shè)置防煙分區(qū)和布置排煙口。2）合理布置防火閥，

22、有效防止火災(zāi)通過通風(fēng)系統(tǒng)蔓延。3）防排煙系統(tǒng)控制應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，地下變電站防排煙系統(tǒng)應(yīng)該在火災(zāi)時為工作人員逃生創(chuàng)造有利條件。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),4.5 消防滅火1）水噴霧滅火系統(tǒng)成熟可靠（王府井220kV站、朝陽門220kV站、新東安110kV站等），但由于地下變電站埋深很深，該系統(tǒng)滅火用水量較大，使滅火后廢水的排除比較困難。2）細(xì)水霧滅火系統(tǒng)已成功應(yīng)用于部分地下變電站工程（人定湖110kV站、國貿(mào)三期110kV站等

23、），采用泵組式系統(tǒng)并以市政給水作為水源時，系統(tǒng)具備一定的二次滅火能力。但系統(tǒng)滅火時需與通風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動關(guān)閉進排風(fēng)口，以保證滅火效果。,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),1）滿足需要的前提下選用低噪聲、低振動的電氣及通風(fēng)設(shè)備。2）合理布置風(fēng)機房位置，使風(fēng)機設(shè)備遠(yuǎn)離進排風(fēng)口等噪聲易泄漏的部位。3）確定合適的系統(tǒng)風(fēng)速計管道截面，以免通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生氣流噪聲。4）按設(shè)備區(qū)設(shè)置隔聲門、消聲百葉等降噪設(shè)備，將噪聲控制在噪聲源所在區(qū)域。5）根據(jù)噪聲源的特性

24、選擇適合的降噪產(chǎn)品，合理設(shè)置消聲器、吸聲板、消聲百葉等設(shè)備。,5、噪聲和控制,二、地下變電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù),三、地下站建設(shè)需要解決的問題,為了盡可能利用地下變電站地面的土地資源，做到“資源節(jié)約”，地下變電站上方可以與其他建筑物合建。但是目前的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50229-226）并未涉及到本部分的內(nèi)容，建議借鑒日本和國內(nèi)地下站相關(guān)成熟的消防經(jīng)驗，在規(guī)范修編時納入地下站防火規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容。,1、消防設(shè)計研究,三、地下站建設(shè)需要解決

25、的問題,目前北京菜市口220kV全地下變電站由于與電力科技館合建，故正在開展相關(guān)的消防專題研究。,三、地下站建設(shè)需要解決的問題,隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，城市規(guī)劃要求的逐步提高，地下站的建設(shè)將越來越迫切。地下站的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)備選型，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等都需要進行進一步的研究及規(guī)范，故建議制定地下變電站的標(biāo)準(zhǔn)體系。,2、完善地下站的標(biāo)準(zhǔn)體系,三、地下站建設(shè)需要解決的問題,由于考慮到自然油循環(huán)變壓器將散熱器高置所產(chǎn)生的壓力過大，對變壓器本體壓力釋放閥等重要

26、元件壽命有損害，易造成漏油等情況，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命，故目前北京地區(qū)220kV全地下站均采用水冷變壓器，110kV全地下站油浸變壓器采用披掛式。 出于節(jié)約設(shè)備投資，優(yōu)化主變散熱等原因，建議設(shè)備廠家對此問題進行研究，提出解決方案。,3、主變壓器散熱器抬升問題,三、地下站建設(shè)需要解決的問題,地下變電站的無功補償設(shè)備宜選擇無油型產(chǎn)品，但是目前國內(nèi)生產(chǎn)的干式電容器沒有成熟產(chǎn)品且價格較高，故地下變電站仍多采用油浸式電容器裝置 出于降