35kV殷镇变电站10kV开关柜消缺策略研究

华梅，苏哲

（南京国联电力工程设计有限公司，江苏 南京 210009）

35kV殷镇变电站位于南京江宁区诚信大道南侧，占地面积2491.8平方米，是江宁区九龙湖地区重要的电源，1999年投运，为半户内变电站。现有35/10kV三相双圈有载调压电力变压器2台，容量均为25MVA。35kV出线2回，内桥接线，户外敞开式布置；10kV出线8回，单母线分段接线，户内箱型固定式开关柜单列布置。

纵观国内现状，10kV开关柜根据断路器的安装方式，主要有固定式和移动式两种，根据柜体结构可分为间隔式、铠装式、箱式，根据内部绝缘介质，又有空气绝缘和SF6气体绝缘形式。

结合近年35kV殷镇变电站10kV开关柜故障情况，本文提出了两种消缺方案，分析设备运行周期（20年）内运维成本及停电损失，计划采用以金属铠装移开式开关柜代替箱式固定式开关柜的改造方案，以解决殷镇变电站开关柜频繁故障的缺陷，为相同工况的变电站消缺提供新思路。

1 工程现状及问题提出

35kV殷镇变电站现有10kV箱型固定式开关柜20面，1999年1月出厂，目前存在以下问题：（1）五防闭锁不完善；（2）断路器操作机构卡涩；（3）柜内绝缘件均存在老化现象，柜内常有凝露。多次发生线圈烧坏、部件卡涩、开关辅助接点不到位故障，年停电检修次数达8次以上，亟需消缺。

2 开关柜消缺方案比选

针对上节所述缺陷，现提出两种消缺方案：

方案一：对现有20面10kV开关柜进行全面更换，选用金属铠装移开式开关柜，五防闭锁完善，产品模块化，备品备件易采购，外观工艺美观，产品性价比高，使用寿命长。

方案二：维持固定柜现状，对现有20面10kV开关柜进行维修：完善五防闭锁；更换卡涩且锈蚀严重的断路器；更换母排绝缘热缩护套、加热除湿装置。

2．1 电网安全性分析

方案一可有效提升设备运行的可靠性，新安装设备制造生产工艺先进，更易操作，进一步降低操作人员安全风险，缩短设备操作时间；方案二仅更换局部配件，未更换的部件运行时间久，普遍存在老化现象。因此，从电网安全性考虑，方案一优于方案二。

2．2 效能分析

方案一新设备故障停电风险降低，设备检修运行维护次数少，等效利用率高，检修运行维护成本减少。方案二开关柜内断路器采用固定安装方式，需多名检修人员配合操作，检修维护停电时间长。因此，效能方面，方案一优于方案二。

2．3 成本比较

根据优秀运维人员工作经验，综合比较原则如下：（1)10kV开关柜设备费：约6万元/台。更换零部件本体费用约3.0万/台；（2）新增设备大修按5年1次，费用约1.0万元/台，临修按每2年1次，费用约0.2万元/台计算；（3）旧设备大修按2年1次，费用约1.2万元/台，临修按每年1次，费用约0.3万元/台计算；（4）10kV开关柜计算设计寿命约20年。方案比较结果详见表1。

2．4 运行比较

方案一采用金属铠装移开式开关柜，相较于方案二箱型固定式开关柜主要具有以下优点：（1）金属铠装移开式开关柜柜宽800mm或1000mm，箱型固定式开关柜柜宽1100mm，占地面积小，具备远景扩建出线条件；（2）金属铠装移开式开关柜断路器安装于手车内，运行检修2个台班即可完成，操作灵活，同类手车更换便捷；（3）金属铠装移开式开关柜防护等级可达IP4X，箱型固定式开关柜防护等级仅为IP2X。

综合比较电网安全性、效能、运维成本、检修维护及停电时间，方案一投资最小，可靠性最高。

下面，详细叙述方案一具体实施方法。

3 工程实施

3．1 电气一次部分

根据电网资料，35kV殷镇变10kV母线最大短路容量195MVA，因此，新增的10kV设备短路电流按不小于10.73kA选取。

表1 方案比选结果

35kV殷镇变1号、2号主变容量均为25MVA，主变回路计算工作电流为1516A。

35kV殷镇变站址区域污秽等级为d1级，10kV户内电气设备绝缘爬电比距按不小于25mm/kV（按系统最高线电压计算）选择。

综上，本期更换20面10kV开关柜，含主变进线柜2面、母线设备柜2面、出线柜10面、电容器柜2面、接地变柜2面、分段开关柜1面、分段隔离柜1面。主变、分段及主母线按额定电流2500A、热稳定电流31.5kA/4s，其余间隔按额定电流1250A、热稳定电流25kA/4s。柜体外形尺寸（宽×深×高）：主变进线柜1000×1800×2300mm；分段开关柜、分段隔离柜、母线设备柜1000×1500×2300mm；出线柜、电容器出线柜、接地变出线柜800×1500×2300mm。

以上工程内容分段措施，减少停电损失：先停1号主变，完成10kVⅠ段母线开关柜的更换工作，1号主变恢复投运，停2号主变，完成10kVⅡ段母线开关柜的更换工作。

3．2 电气二次部分

35kV殷镇变10kV保护测控装置、电压并列装置均集中组屏，布置在二次设备室。本期将10kV保护测控装置全部下放至开关柜。

10kV开关柜防误操作装置采用内带五防功能的机械闭锁或电气闭锁。10kV高压开关柜与电容器成套柜之间采用强制性电气闭锁。10kV高压开关柜在各段母线设置一个接地装置。

配套更换相应的控制电缆，采用电缆沟及穿管敷设方式。

3．3 土建部分

35kV殷镇变10kV开关柜前期为箱型固定式开关柜，占地面积大且基础及一、二次开孔不满足本期改造需求，需做如下改造：

拆除原有10kV开关柜基础30m3，新建开关柜基础25m3，开关柜柜底预埋10号槽钢40m。回填土需重新夯实回填，回填土200m3。

4 结语

针对35kV殷镇变电站10kV箱式固定式开关柜，因局部放电、部件卡涩等问题导致该站频繁停电的情况，结合近年现场故障情况，本文提出了一种开关柜消缺方案。该方案采用金属铠装移开式开关柜代替箱式固定式开关柜，投资低，停电时间短，运行维护简单，可大幅度提高35kV殷镇变电站供电的可靠性。35kV殷镇变10kV开关柜改造后，检修维护便捷，自2018年运行至今，未发生任何故障情况。综上所述，本文所提方案为相同工况的35kV东沟变等变电站改造提供了新思路。