从运行角度解读新建变电站“两型一化”

[摘 要] 从运行角度解读新建变电站试点推广“两型一化”尤为重要。逐步试点推广并在2008年1月1日开始建设“两型一化”变电站的目的是按照变电站的功能要求，进一步明确其工业性设施的功能定位和配置要求，实现变电站全进程、全寿命周期内资源节约型、环境友好型推进典型设计和标准化建设，降低变电站建设和运行成本。深化、完善变电站典型设计，倡导国网公司变电站工程建设和电网建设的方向。就变电站运行管理单位从运行角度解读新建变电站试点推广“两型一化”尤为重要。

[关键词] 资源节约型　环境友好型　工业化　运行管理

0　引言

按照国家电网公司全面开展“两型一化” (资源节约型、环境友好型、工业化)变电站的建设，是贯彻落实党的十六届五中、六中全会精神，履行公司社会责任，落实科学发展观，建设“资源节约型、环境友好型”社会的具体体现，是加快转变公司和电网发展方式，大力实施集团化运作、集约化发展、精细化管理、标准化建设，提高变电站建设效益和效率的有效途径。

以往变电站存在设计、建设标准不统一，设备形式多，建设和运行成本较高，其中变电站庭院化、主控制楼民居化、装修材料高挡化、建筑面积较大，功能配置重复、冗余，施工工艺复杂，设计优化不够等情况。

根据《国家电网公司“两型一化”试点变电站建设设计导则》，结合试点变电站的建设经验，上海市电力公司编制“两型一化”变电站实施细则。(共分10章。包括从站址选择、电气、土建等各方面)。

1　范围

细则适用于500kV及以下变电站的设计和建设，并规定了电力公司系统内建设“两型一化”变电站的技术原则和设计要求。

2 总则

建设“两型一化”变电站的目的见摘要。原则是：以用为先、简洁适用节约资源，以人为本、环境友好。

(1)设计理念上，落实科学发展观，贯彻标准化设计，推行全过程和全寿命周期最优化设计，提高变电站建设的效率和效益。

(2)功能定位上，明确变电站作为工业性设施的定位，分析变电站的功能需求，追求变电站的基本功能和核心功能，剥离无用、重复、多余功能。

(3)性能指标上，安全可靠、技术先进、合理造价，不片面追求高性能、高配置，不盲目攀比，追求性能价格比最优。

(4)建筑风格上，体现工业性产品或设施的特点，提倡工艺简洁、施工方便、线条流畅，与环境协调，非民居、非公用建筑。

(5)装修材料上，应采用环保、节能材料，摒弃高档、豪华、个性化、特殊化的装修。

(6)施工工艺上，推行工厂化加工、集约化施工、模块化组合，积极采用大宗材料。

(7)设计标准上，不突破现有设计规程、规范，遵循公司典型设计总体原则。

3　站址选择

(1)站址选择应根据电力系统规划设计的网络结构、负荷分布、城市规划、征地拆迁等要求全面综合考虑。通过技术经济比较和经济效益分析，择优选择站址。

(2)根据城市规划，充分考虑变电站出线条件，统一规划线路走廊，避免或减少架空线路相互交叉跨越。整合线路走廊，变电站进出线宜直进直出，排列整齐。

(3)站址应不占或少占耕地和经济效益高的土地，宜利用劣地、荒地、坡地，并应尽量减少土石方量。

(4)站址应避让重点保护的自然区和人文遗址，避让有重要开采价值的矿藏，避免或减少破坏林木环境自然地貌。

(5)站址与周围道路、建筑物和架空线的退界应符合《上海市城市规划管理技术规定》，并应满足环评报告的要求。

4　电气部分

4.1　电气主接线

(1)各电压等级电气主接线应满足《国家电网公司输变电工程典型设计》110～500kV变电站各分册有关要求。

(2)对于终端变电站，当满足运行可靠性要求时，应简化接线型式，采用线路变压器组或桥型接线。当有联络要求时可采用环入环出支接变压器接线。

(3)对于GIS、HGIS等设备，宜简化接线型式，减少元件数量。

(4)对于一个半断路器接线，当变压器台数超过两台时，其他几台变压器可不进串，直接经断路器接母线。

(5)对于双母线或单母线接线，不应设置旁路母线。

4.2　电气设备选择

(1)变电站主要电气一次设备的选择应遵照《国家电网公司110～500kV变电站通用设备典型规范》。选取适当的参数要求。如不采用，应专题论证，并提交项目批复单位审核通过后方可采用。

(2)短路电流应按照变电站远景的系统阻抗进行计算，主变压器的并列情况应按照系统确定的最大运行方式进行计算。

(3)应采用全寿命周期内性能价格比高的设备。积极采用占地少、维护少、环境友好设备。

(4)在系统条件允许情况下，应加大无功补偿设备分组容量、减少分组组数。

(5)应积极稳妥地采用新技术、新设备，促进技术进步。采用节能型设备。

(6)变电站配电装置的选型应综合考虑节约占地、设备小型化无油化、提高可靠性、满足环保要求、协调景观和节省投资等各方面因素，根据在上海市范围内所处的位置和重要性，采用设备的类型可按表1分成三类地区进行选择。

(7)断路器的选择

①110kV及以上断路器应选用SF6断路器。

②35kV断路器优先选用SF6断路器。在选用真空断路器时必须进行过电压计算，计算条件不仅考虑目前电网情况，还应按电网发展进行校核，尤其注意35kV真空断路器投切并联电抗器(电容器组)过程中产生的截流过电压、重燃过电压等情况。

③220kV及以上的断路器优先选用弹操或液压机构，110kV及以下的断路器应优先选用弹操机构(含液压弹簧机构)。

(8)隔离开关的选择，应选用检修周期长、质量可靠的优质产品，防止出现机械卡涩、触头过热、绝缘子和拉杆断裂等事故的发生。

4.3　总平面布置和配电装置

(1)在可行性研究的基础上，优化总平面布置，减少变电站占地面积，应以最少的土地资源达到变电站建设要求。

(2)变电站布置、进出线方向、进线道路等条件允许时，变电站大门应直对主要运输道路。

(3)当变电站占地面积较大时，二次设备应就地布置，以减少电缆长度。

(4)对于HGIS配电装置，当采用一个半断路器接线时，完整串应采用“3＋0”方式，不完整串采用“2＋1”方式。

(5)应采用管母分相中型或软母线改进半高型配电装置。

(6)独立避雷针宜布置在变电站内。

(7)变压器宜采用户内分体式布置，变压器本体和散热器分别布置在不同房间，本体室封闭以隔离噪音， 友好环境，散热器宜采用自冷型式。

(8)户内变电站的设计应根据城市规划、工程规模、电压等级、功能要求、自然条件等因素，综合考虑电气布置、进出线方式、建筑、防火、环保等要求，合理解决建筑物的平面布置和空间组合，处理好交通、防火、环保、防震、绿化、防水等之间的关系。

4.4　计算机监控系统

(1)应由计算机监控系统完成对全站设备的监控，不设常规控制屏和模拟屏。

(2)变电站内数据应统一采集处理，站内监控后台与远程设备信息资源共享。

(3)全站应只配置一套公用的GPS对时系统，主机可以冗余配置。

(4)提高变电站自动化水平，推行无人值班。500kV变电站分阶段实施少人值守运行。220kV变电站应按规划选定为集控站或受控站，集控站应包括运行人员的工作、生活设施。220kV变电站原则上除集控站外均应按无人值班(少人值守)设计，实行无人值班(少人值守)运行。110kV变电站均按无人值班设计。

(5)220kV变电站自动化系统应优先采用分层、分级处理，按变电站间隔分散采集的系统。整个自动化系统一般可按双层结构的原则来设计，上层为站控层计算机系统、下层为间隔层测控系统。

(6)计算机监控系统宜采用统一的站内电源UPS电源，不宜分散配置。

4.5　电气二次线

(1)宜整体考虑控制、保护、远动和通信等二次设备的布置，运行条件相似的应合并房间布置。

(2)通信机房可不设置独立的动力和环境监测系统，应与全站视频安全监视系统统一考虑。

(3)二次设备(保护、通信、自动化、直流系统、UPS等)应具备充分的防止雷电流、接地故障电流，引起地电位升高造成设备损坏的措施。

(4)220kV及以上主变、线路应配置双重化的快速微机保护。继电保护配置应随电网接线简化而简化。新建10～110kV的线路保护应采用微机保护，并应缩短过电流保护的时间级差。

(5)220kV、500kV线路纵联保护和远方跳闸装置的通道应选用专用光纤芯通道，不宜再使用载波、专用导引电缆。光纤通道应优先选用48芯及以上OPGW光纤。应实现保护光纤通道的双重化。110kV、重要的35kV线路若要配置纵联保护时，在条件允许的情况下可以采用光纤通道。

(6)电网应根据运行需要，装设必要的安全自动装置，有重合闸、备用电源自动投切、低频减载、低压减载、自动解列装置等。新建电业变电站每回35kV用户专线和每回10kV出线均应装有低频减载跳闸回路。

(7)为保证对中、低压电力用户供电的可靠性和连续性，应在各电压等级变电站的中、低压侧各母线之间的断路器上配置自切装置。

4.6　直流系统

(1)220kV变电站及以上的直流系统应采用双重化配置原则。

(2)直流系统的电压宜采用110V和220V。

(3)推广使用高频开关式直流充电装置。

(4)通信用直流电源可选用专用直流电源和开关式直流充电电源装置，一般可采用48V(＋接地)系统。

4.7　电缆设施

对于500kV变电站，采用保护下放布置方案时，保护小室电缆敷设应采用电缆沟方式，不设电缆夹层。对于220kV和110kV户外变电站，保护设备宜布置在一层，采用电缆沟敷设方式，不设电缆夹层。

5　土建部分

5.1　站区总布置与交通运输

(1)总平面设计应结合站址自然地形地貌、周围环境、地域文化、建筑环境、城市规划和环保要求，因地制宜的进行规划和布置。应优化设计，减少占地，减少工程投资。

(2)总平面设计应注重保护周边自然植被，自然水域、水系，自然景观等。

(3)变电站功能区域应划分明确、工艺流畅、连接合理，不应设置建筑小品、花坛等，不应设置独立站前区。

(4)站区围墙外征地范围宜为1m，如需设置挡土墙时，宜根据挡土墙基础外边缘确定征地范围，并需满足城市规划和环保的要求。

(5)在满足防洪防涝的前提下，变电站应采用站区内土方自平衡方式，不宜弃土。变电站站址标高应满足城市规划的要求。

(6)对远景预留场地，应考虑远景设备基础的挖土方量，适当降低远景场地的标高，避免远景施工土方外运。

(7)根据上海市的地形特点，自然地形坡度小于5％，场地的地面形式应采用平坡式布置。

5.2　道路、围墙

(1)进站道路宜利用现有的道路或路基，尽量减少桥、涵及人工构筑物工程量。

(2)进站道路应采用公路型混凝土路面。500kV变电站进站道路路面宽应为6m，220kV变电站进站道路路面宽应为4.5m；110kV变电站进站道路路面宽应为4.0m。进站道路路肩宽度每边均为0.5m，进站道路两侧可根据需要设置排水沟。

(3)站内道路应采用公路型或城市型混凝土路面，不设巡视小道。

(4)站内外道路应根据文明施工的要求，在施工时进行硬化。

(5)围墙应采用环保材料，高度宜为2.3m，宜采用清水墙。城市中心变电站围墙的形式，应满足城市规划的要求并与周围的环境相协调。

(6)站内外高差不大于0.5m时，挡土墙宜采用砌体挡土墙；站内外高差为O.5～2.5m时，宜采用块石挡土墙；站内外高差大于2.5m时，可采用钢筋混凝土挡土墙。

5.3　绿化

(1)户外配电装置场地应根据绿化率要求确定绿化的面积，其余场地宜采用碎石地坪，不设置操作地坪。

(2)站内绿化应满足城市规划的要求，并应考虑养护管理，选择经济合理、适合本市生长的植物，不应选用高级乔木、草皮或花木。

(3)当城市规划或环境需要时，可采用屋顶绿化。

5.4　电缆沟、管

(1)站内电缆沟、管布置在满足安全及使用要求下，应力求最短线路、最少转弯，可适当集中布置，减少交叉。

(2)站内电缆沟、管材料应根据地质、地下水位及荷载等级综合确定具备条件时，宜选择使用工厂化预制构件，现场装配使用。

(3)电缆沟宽度应采用400mm、600mm、800mm、1000mm和1200mm，以便盖板标准化制作，盖板应采用成品沟盖板。

(4)站内电缆沟、管在满足工艺要求下应减少埋深。

(5)不宜设置电缆支沟，宜采用埋管结合电缆井方式。

5.5　建筑设计

5.5.1　一般规定

(1)站内建筑应按工业建筑标准，应以统一标准、统一模数布置，做好建筑“四节” (节能、节地、节水、节材)工作。

(2)站内建筑设计应在满足生产要求的前提下，合理配置功能房间，优化房间设置，确保功能房间数量、大小合理。

(3)变电站的建筑外观应与城市周围景观相协调，符合城市规划的要求。

(4)应采用节能、环保型建筑材料，墙体应采用小型砌块，防火墙采用小型砌块或混凝土墙体。不应采用粘土砖。

(5)建筑物体型应紧凑，凹凸面不宜过多。

(6)建筑物围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料，并体现国网公司企业标准色彩。

(7)建筑物外门窗面积不宜过大，满足气密性要求，采用节能型外门窗。

(8)建筑物东、西向有空调房间的窗应采用有效的遮阳措施。

(9)提高变电站建筑设计标准化水平。

5.5.2　主体建筑

(1)合理设置功能房间，房间设置不应超出变电站典型设计的有关要求，减少建筑面积。

(2)建筑平面布局应分区明确、紧凑规整，建筑使用率不应小于78％。

(3)屋面应采用平屋顶形式，结构找坡，减少找坡填充材料，应设置保温隔热层。当变电站周围的建筑物为坡屋顶时，变电站可采用坡屋顶形式。

(4)控制建筑物的体积，在满足设备要求的前提下，减小层高，顶棚不宜设置吊顶。对于独立设置的主控通信楼(不包括配电装置室)，二次设备室净高不应大于3.0m，其它房间层高不应大于3.0m。

(5)楼地面不应采用花岗岩、大理石等高档装饰材料，宜采用普通环保型材料，如普通地砖、环氧树脂漆或无砂混凝土楼地面，楼地面面层做法按上海市电力公司《35～220kV变电站(土建)建设标准(试行)》执行。

(6)无人值班或设备、设施较少的变电站，在变电站中心部位集中布置设备间，表盘(屏)集中布置，减少房间分割，减少门厅、公共走廊及竖向楼梯面积。

5.5.3　墙体

(1)墙体材料根据上海地区的实际情况，不应采用粘土砖，应以砌块为主，如混凝土小型空心砌块(防火墙采用混凝土实心砌块)等材料。

(2)外墙材料应符合保温、隔热、防火、防水强度及稳定性要求。变压器室、散热器室等有散热要求的房间不宜采用墙体保温措施。

(3)外墙面宜采用普通弹性涂料，外墙装饰不应采用玻璃幕墙、铝塑板、花岗岩等材料。

(4)户外带油设备之间的防火墙宜采用混凝土框架、砌体填充结构或混凝土墙体，粉届Ⅱ水泥砂浆本色。

5.5.4　楼梯、坡道

(1)楼梯尺寸设计应经济合理。如不需运输设备，室内楼梯开间尺寸不宜超过3.30m，室外楼梯梯段尺寸不宜超过2.70m。踏步高度不宜小于0.15m，踏步宽不宜大于0.30m。

(2)楼梯栏杆扶手不应采用不锈钢等高档装饰材料。室外采用非金属材料栏杆，室内采用金属栏杆加木扶手。

5.5.5　门窗

(1)门窗应设计成规则形式，不应采用异型窗。

(2)门窗应设计成以3m为基本模数的标准洞口，尽量减小门窗尺寸，一般房间外窗高度不宜超过1.50m，宽度不宜超过1.50m。

(3)外门窗宜采用铝合金门窗或塑钢门窗，有空调房间的外门窗玻璃宜采用双层中空玻璃，铝合金窗型材要满足节能要求。

5.6　装修工程

5.6.1　一般规定

(1)变电站为工业性设施，装修工程应以简洁适用为原则，严格控制装修标准，不应采用高档装修材料和复杂工艺。

(2)装修不应破坏结构主体，不应增加土建其他费用。

(3)室内装修应改进装修节点，提高外墙保温隔热性能和外门、窗的气密性。宜采用中档、环保型、可循环使用、无毒、无环境污染的装饰材料和产品。

(4)应采用节电、节水器具。

5.6.2　装修材料

(1)内墙装修应以保护墙体、延长墙体的耐用性为目的，一般房间宜采用普通弹性乳胶漆涂刷。不应采用花岗岩、大理石、铝塑板等材料，不宜大面积采用木装修。内墙装修标准按上海市电力公司《35～220kV变电站(土建)建设标准(试行)》执行。

(2)卫生间宜采用PVC扣板吊顶，普通瓷砖墙面，其它房间不宜设吊顶。

5.6.3　室内设施

(1)不应采用高档家具、电器、洁具、灯具等。

(2)室内家具应采用标准化设计、工厂化制作、统一采购。家具设计宜简洁实用，家具材料宜采用经济、环保、耐用复合材料。

(3)灯具选用以安全可靠、经济实用为主，应选用构造简单、高效节能产品。

(4)照明方式应以直接照明为主，不应采用间接照明方式，如无特殊需要，应采用节能灯具。

5.7　结构

5.7.1　建筑物

在满足工艺要求的条件下，应采取措施降低建筑物层高。

5.7.2　屋外构架

(1)构架防腐处理应在加工厂完成。

(2)设备支架应采用钢结构或钢筋混凝土环形杆。

(3)基础型式应有利于立模、施工，应减少品种。

(4)钢结构构架宜采用螺栓连接。

6　采暖通风

(1)不宜采用集中空调，宜采用变频分体空调或电暖。

(2)SF6气体不应直接排放，应进行回收处理。

7　水工部分

(1)室内排水管宜采用PVC-U排水管，室外埋地排水管宜采用PVC-U径向加筋管或PVC-U波纹管。

(2)室外排水应采用雨污水分流。生活污水应排入站外市政污水管或采用地埋式污水处理装置处理达标后排放。

(3)主变压器事故排油必须回收处理。每台主变压器下应设置一座主变油坑。电压等级110kV及以下主变油坑容积宜按油量的100％设计；电压等级220kV及以上主变油坑容积宜按油量的20％设计，同时有油水分离措施的总事故油池，其容量宜按最大一个油箱容量的60％确定。贮油池内的事故排油由具备相应资质的专业单位运出站外处理。

(4)应采用全地下式雨水泵站，不设置雨水泵房。

8　消防部分

(1)上海变电站站址面积小，电气设备布置集中，建筑物体积较大，根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》，变电站内应设置室外消火栓系统，火灾危险性达到丙类的建筑物内应设置室内消火栓系统。

(2)油浸主变压器消防方式选用应执行上海市工程建设规范《油浸式电力变压器火灾报警与灭火系统技术规程》，即应遵循以下原则：

1)地上变电站单台容量为125MVA及以上的主变压器

①户外变电站内的变压器应选用水喷雾灭火系统。

②户外变电站当满足下列条件之一时可选用排油注氮防爆型灭火系统：a.扩建和改建的变电站，原变电站的设计未要求变压器安装固定式灭火系统；b.变电站的条件不能满足变压器设置水喷雾灭火系统。

③户内变电站当变压器本体设置在单独的变压器室内，而散热器采用分体布置时，可选用排油注氮防爆型灭火系统。

2)电压等级110kV及以上的地下变电站内的变压器应选用细水雾灭火系统。

(3)根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》，移动消防设备宜选用对大气无污染的干粉灭火器。

9　施工部分

(1)研究应用工厂预制式装配建筑，提高变电站建筑施工的标准化和工厂化水平，缩短建设周期。

(2)土建施工时宜采用可多次使用的钢模板，不宜采用木质模板。

(3)变电站建设宜采用商品混凝土、商品砂浆。

(4)关于变电站户外水表接入站内的要求：

由于历史原因，目前超高压公司所辖变电站的极大部分生活及消防水表在投运前设置在站外，水表设置的距离从几米到一百多米不等，多年来的运行经验集中反映出以下问题：

1)由于水表设置在站外，穿越路基的管道被重压变形或管、表、阀老化发生漏水后运行人员无法及时发现，长时间造成极大浪费；

2)当变电站周边道路、绿化发生变更及水表安装处覆土、垃圾堆积严重时，自来水公司抄表员存在常年累月对水表进行估算情况；

3)由于水表设置在站外，由于疏于管理维护，窨井积水、水表刻度模糊不清、表阀锈蚀严重，特别是当自来水公司更换水表时，运行人员无法及时掌控，不能确认原水表累计数和新水表基数；

4)设置在站外的水表，容易发生站外用户侧管道被外人支接的情况(如锦绣站、浦江站)，如果发生在消防用水管道，将给公司造成更大的经济损失。

上述情况，造成运行人员历年来无法对用水情况进行有效地监控，部分站统计用水量远远超标，给公司带来许多不必要的成本支出。希望建设方将新建变电站的水表在投运前接入站内，并将已投运变电站的户外水表列入专项改造移进站内，从源头上彻底改变变电站水表在站外不受控的状态。