供用电设计技术交流会论文集（2016年）第一部分 变电专业-2
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220kV 全户内城市变电站紧凑化布置方案优化设计
田 甜
（重庆电力设计院）
摘 要：结合现有户内变电站优化技术，对某 220kV 全户内城市变电站采取了一系列优化措施。通过简
化电气主接线、采用上下分体错层式变压器、小型化设备选择、二次组屏优化、站区布置优化等措施，对该变
电站进行紧凑化布置研究。经过优化布置后，可使该变电站在围墙占地面积、总建筑面积等指标方面均优于可
研方案，从而实现减少变电站占地面积、降低工程造价的目的。
关键词：全户内变电站 紧凑化 占地面积 小型化设备
0 引言 内变电站为例，通过主接线优化、空间布置优化、站
随着经济社会的稳步发展，电网工程建设外部环境 区总平面优化等一系列措施，使得该站在土石方平衡
日趋复杂，变电站尤其是城市变电站规划选址的难度不 工程量、围墙占地面积、总建筑面积等指标方面均优
断加大。城市变电站是城市电网中重要的一环，但城市 于可研方案，从而达到减少工程总投资的目的。
的土地资源十分有限、宝贵且规划、环保要求较高，这 1 工程概况
必然要求变电站设计进一步优化。近几年，在不少地区 拟建变电站位于河南省某市东南片区，紧邻居民小
采用紧凑型变电站设计思路，对实现变电站与城市环境 区和商业中心区。220kV 线路向南架空出线，110kV、
的协调、减少变电站用地及对周边环境的影响等方面作 10kV线路全部采用电缆出线。该工程建设规模如下：
了积极的探索[1−4]，并取得了显著的效果，因此，采用 主变压器：最终3×240MVA，本期1×240MVA，
紧凑化设计是一个合理的城市变电站优化设计方案。 电压等级220/110/10kV；220kV出线：终期4回架空
文献［2］通过电气主接线优化、优选大容量小 出线，本期2回架空出线；110kV出线：终期12回
型化设备等措施来论述城市户内小型化变电站设计 电缆出线，本期6回；10kV出线：终期36回，本期
技术。文献［3］重点论述了天津某变电站的主变压 12回。无功补偿：最终3×（4×8）Mvar容性无功，
器及组合电器室的优化布置，但其缺乏对变电站占地 本期1×（4×8）Mvar容性无功。
面积等指标的总体优化。本文以河南某220kV城市户 图1为该变电站站址规划图。
图1 某220kV城市户内变电站站址规划图
3352 电气主接线优化设计 综合楼整栋楼长 65m，宽 36m。站址总用地
按照“两型三新一化”输变电工程建设技术要 面积0.910 3公顷，其中围墙内占地0.563 0公顷。
求，对于 GIS、HGIS 设备，宜简化接线型式，减少 综合楼四周设环形道路，进站道路引自西侧的规
元件数量。因此，通过可靠性、经济性分析，可结合 划路。
220kV 本期及最终规模将电气主接线由双母线接线 3.2 生产综合楼一层布置优化
优化为改进单母线分段接线形式，110kV电气主接线
原可研阶段地上一层（标高±0.00m、−0.15m）设
由双母线接线优化为改进单母线分段接线形式，10kV 置了主变室、散热器室、110kV GIS室、10kV配电装
电气主接线由单母线四分段接线优化为单母线三分 置室、10kV 电容器室以及警卫室等辅助房间。通过
段接线，本期为单母线接线，由于电气接线方式的优 以下方式进行优化：
化，可相应节省部分间隔设备。 （1）通过调研国内GIS设备厂家，110kV GIS采
用紧凑型设备，间隔宽度0.8m，可将110kV GIS室
3 户内变电站紧凑化布置
尺寸由27m×11m优化为17.4m×8.5m，减少了149.1m2；
3.1 可研阶段设计概况
该工程可研方案采用通用设计 220−A2−3 方案 （2）10kV 配电装置采用小型化开关柜（出线柜
[5]：整个变电站采用一幢综合楼建筑，综合楼 0.00m
宽600mm，进线柜及分段柜1000mm），并将开关柜
背面靠墙布置，一次和二次电缆均采用前接线型式。
层为主变压器间（长15m，宽11m）、110kV GIS间
（长27m，宽11m）、10kV电容器室、10kV及站用配 10kV 配电装置室尺寸由 43.5m×9m 优化为
电间（长 43.5m，宽 9m）和门厅等；主变压器采用
27m×6.5m，减少了216m2；
水平分体结构，110kV GIS房间与主变压器垂直布置
（3）10kV容性无功补偿装置采用10Mvar电容器
在变电楼西侧，主变室层高 11m；10kV 电容器室、
组，容量由3×（4×8）Mvar优化为3×（3×10）Mvar，
10kV 及站用配电间、门厅等布置在综合楼南侧，层
从而减少电容器组数，10kV电容器室尺寸由44m×9m
高为5.5m；变电楼南侧5.50m层为220kV GIS间（长
优化为27.2m×8m，减少了178.4m2；
43m，宽12m）。220kV GIS间层高10m，其余房间层
（4）采用变压器分体上下布置[4]，将散热器布置
高5.5m。综合楼西侧11.00m层为二次继电器室、蓄
在主变室上方，本体位于户内，散热器位于户外。
电池室，层高4m。
如图2所示。
图2 优化后生产综合楼一层平面图
336由图2可以看出，地上一层标高与可研一致，建 3.3 生产综合楼二层布置优化
筑面积由约2340m2压缩为约934.5m2，减少建筑面积 原可研阶段地上二层标高 5.50m 设置了 220kV
约 1405.5m2，压缩后的一层建筑面积约占可研的 GIS 室，标高 11.00m 层设置了二次设备室和蓄电池
40%。 室。可通过以下方式进行优化。
图3 优化后生产综合楼二层平面图
（1）220kV GIS 采用紧凑型设备，间隔宽度 用二次设备室，110/220kV按GIS间隔配置预制式智
2m，出线方式采用双列构架正反品字形紧凑架空 能控制柜安装（与GIS组合电器一体化布置），其他
出线，通过将 GIS 架空出线套管按正反品字形相 二次设备及通信设备采用模块化成套组合二次设备。
邻布置，将架空出线间隔宽度由可研的 12m 压缩 公用二次设备室共设47面柜，面积87m2，相比可研
为6m； 方案二次屏柜减少约 39.74%，二次设备室面积减少
（2）将二次设备室从生产综合楼 11.00m 层移至 约56.50%。
0.00m层，取消11.00m层； 3.5 站区优化布置
（3）优化二次设备室的屏位数量，将保护、测控 主要通过以下方式进行优化：
等二次设备下放至各级电压配电室内，二次屏柜的数 （1）站址布置时尽量避开东侧的人工开挖大坑。
量减少到47面（含通信设备柜），二次设备室建筑面 将变电站整体向北侧旋转约15°，基本与西侧规划道
积减少为 98m2左右。经过上述优化后的二层平面图 路平行，使主体结构避开了东侧人工开挖大坑和北侧
如图3所示。 建筑垃圾场，减少南侧棚户区的拆迁量，节约工程造
由图3可以看出，地上二层标高调整为5.40m， 价。
建筑面积由约1845m2（含6.0m层和10.80m层建筑 （2）将事故油池设置于站区东北角的公路下方，
面积）压缩为约697m2，减少建筑面积约1148m2，压 减少征地面积；
缩后的建筑面积约占可研的38%。 （3）将消防水池设置于地下−5.5m层内，减少征
3.4 二次设备布置优化 地面积。
采用模块化理念优化布置二次设备，全站仅设公 经过上述优化后如图4所示。
337图4 优化后站区总平面布置图
4 技术经济比较 续表
通过一系列的优化措施后，变电站的占地面 占地面积 5630m2 2071m2
积、建筑面积等指标数据均优于可研方案。具体如
土石方平衡 500（挖）/ 0（挖）/
表1所示。 工程量 6000（填）m3 1807.2（填）m3
进站道路
表1 变电站总平面优化前后技术 长度 170m 36m
经济指标比较表
站内道路
1100m2 603m2
面积
优化项目 可研方案指标 优化后方案指标
围墙长度 366m 176m
主变压器室 长15m，宽11m 长12m，宽6.5m
田 甜
（重庆电力设计院）
摘 要：结合现有户内变电站优化技术，对某 220kV 全户内城市变电站采取了一系列优化措施。通过简
化电气主接线、采用上下分体错层式变压器、小型化设备选择、二次组屏优化、站区布置优化等措施，对该变
电站进行紧凑化布置研究。经过优化布置后，可使该变电站在围墙占地面积、总建筑面积等指标方面均优于可
研方案，从而实现减少变电站占地面积、降低工程造价的目的。
关键词：全户内变电站 紧凑化 占地面积 小型化设备
0 引言 内变电站为例，通过主接线优化、空间布置优化、站
随着经济社会的稳步发展，电网工程建设外部环境 区总平面优化等一系列措施，使得该站在土石方平衡
日趋复杂，变电站尤其是城市变电站规划选址的难度不 工程量、围墙占地面积、总建筑面积等指标方面均优
断加大。城市变电站是城市电网中重要的一环，但城市 于可研方案，从而达到减少工程总投资的目的。
的土地资源十分有限、宝贵且规划、环保要求较高，这 1 工程概况
必然要求变电站设计进一步优化。近几年，在不少地区 拟建变电站位于河南省某市东南片区，紧邻居民小
采用紧凑型变电站设计思路，对实现变电站与城市环境 区和商业中心区。220kV 线路向南架空出线，110kV、
的协调、减少变电站用地及对周边环境的影响等方面作 10kV线路全部采用电缆出线。该工程建设规模如下：
了积极的探索[1−4]，并取得了显著的效果，因此，采用 主变压器：最终3×240MVA，本期1×240MVA，
紧凑化设计是一个合理的城市变电站优化设计方案。 电压等级220/110/10kV；220kV出线：终期4回架空
文献［2］通过电气主接线优化、优选大容量小 出线，本期2回架空出线；110kV出线：终期12回
型化设备等措施来论述城市户内小型化变电站设计 电缆出线，本期6回；10kV出线：终期36回，本期
技术。文献［3］重点论述了天津某变电站的主变压 12回。无功补偿：最终3×（4×8）Mvar容性无功，
器及组合电器室的优化布置，但其缺乏对变电站占地 本期1×（4×8）Mvar容性无功。
面积等指标的总体优化。本文以河南某220kV城市户 图1为该变电站站址规划图。
图1 某220kV城市户内变电站站址规划图
3352 电气主接线优化设计 综合楼整栋楼长 65m，宽 36m。站址总用地
按照“两型三新一化”输变电工程建设技术要 面积0.910 3公顷，其中围墙内占地0.563 0公顷。
求，对于 GIS、HGIS 设备，宜简化接线型式，减少 综合楼四周设环形道路，进站道路引自西侧的规
元件数量。因此，通过可靠性、经济性分析，可结合 划路。
220kV 本期及最终规模将电气主接线由双母线接线 3.2 生产综合楼一层布置优化
优化为改进单母线分段接线形式，110kV电气主接线
原可研阶段地上一层（标高±0.00m、−0.15m）设
由双母线接线优化为改进单母线分段接线形式，10kV 置了主变室、散热器室、110kV GIS室、10kV配电装
电气主接线由单母线四分段接线优化为单母线三分 置室、10kV 电容器室以及警卫室等辅助房间。通过
段接线，本期为单母线接线，由于电气接线方式的优 以下方式进行优化：
化，可相应节省部分间隔设备。 （1）通过调研国内GIS设备厂家，110kV GIS采
用紧凑型设备，间隔宽度0.8m，可将110kV GIS室
3 户内变电站紧凑化布置
尺寸由27m×11m优化为17.4m×8.5m，减少了149.1m2；
3.1 可研阶段设计概况
该工程可研方案采用通用设计 220−A2−3 方案 （2）10kV 配电装置采用小型化开关柜（出线柜
[5]：整个变电站采用一幢综合楼建筑，综合楼 0.00m
宽600mm，进线柜及分段柜1000mm），并将开关柜
背面靠墙布置，一次和二次电缆均采用前接线型式。
层为主变压器间（长15m，宽11m）、110kV GIS间
（长27m，宽11m）、10kV电容器室、10kV及站用配 10kV 配电装置室尺寸由 43.5m×9m 优化为
电间（长 43.5m，宽 9m）和门厅等；主变压器采用
27m×6.5m，减少了216m2；
水平分体结构，110kV GIS房间与主变压器垂直布置
（3）10kV容性无功补偿装置采用10Mvar电容器
在变电楼西侧，主变室层高 11m；10kV 电容器室、
组，容量由3×（4×8）Mvar优化为3×（3×10）Mvar，
10kV 及站用配电间、门厅等布置在综合楼南侧，层
从而减少电容器组数，10kV电容器室尺寸由44m×9m
高为5.5m；变电楼南侧5.50m层为220kV GIS间（长
优化为27.2m×8m，减少了178.4m2；
43m，宽12m）。220kV GIS间层高10m，其余房间层
（4）采用变压器分体上下布置[4]，将散热器布置
高5.5m。综合楼西侧11.00m层为二次继电器室、蓄
在主变室上方，本体位于户内，散热器位于户外。
电池室，层高4m。
如图2所示。
图2 优化后生产综合楼一层平面图
336由图2可以看出，地上一层标高与可研一致，建 3.3 生产综合楼二层布置优化
筑面积由约2340m2压缩为约934.5m2，减少建筑面积 原可研阶段地上二层标高 5.50m 设置了 220kV
约 1405.5m2，压缩后的一层建筑面积约占可研的 GIS 室，标高 11.00m 层设置了二次设备室和蓄电池
40%。 室。可通过以下方式进行优化。
图3 优化后生产综合楼二层平面图
（1）220kV GIS 采用紧凑型设备，间隔宽度 用二次设备室，110/220kV按GIS间隔配置预制式智
2m，出线方式采用双列构架正反品字形紧凑架空 能控制柜安装（与GIS组合电器一体化布置），其他
出线，通过将 GIS 架空出线套管按正反品字形相 二次设备及通信设备采用模块化成套组合二次设备。
邻布置，将架空出线间隔宽度由可研的 12m 压缩 公用二次设备室共设47面柜，面积87m2，相比可研
为6m； 方案二次屏柜减少约 39.74%，二次设备室面积减少
（2）将二次设备室从生产综合楼 11.00m 层移至 约56.50%。
0.00m层，取消11.00m层； 3.5 站区优化布置
（3）优化二次设备室的屏位数量，将保护、测控 主要通过以下方式进行优化：
等二次设备下放至各级电压配电室内，二次屏柜的数 （1）站址布置时尽量避开东侧的人工开挖大坑。
量减少到47面（含通信设备柜），二次设备室建筑面 将变电站整体向北侧旋转约15°，基本与西侧规划道
积减少为 98m2左右。经过上述优化后的二层平面图 路平行，使主体结构避开了东侧人工开挖大坑和北侧
如图3所示。 建筑垃圾场，减少南侧棚户区的拆迁量，节约工程造
由图3可以看出，地上二层标高调整为5.40m， 价。
建筑面积由约1845m2（含6.0m层和10.80m层建筑 （2）将事故油池设置于站区东北角的公路下方，
面积）压缩为约697m2，减少建筑面积约1148m2，压 减少征地面积；
缩后的建筑面积约占可研的38%。 （3）将消防水池设置于地下−5.5m层内，减少征
3.4 二次设备布置优化 地面积。
采用模块化理念优化布置二次设备，全站仅设公 经过上述优化后如图4所示。
337图4 优化后站区总平面布置图
4 技术经济比较 续表
通过一系列的优化措施后，变电站的占地面 占地面积 5630m2 2071m2
积、建筑面积等指标数据均优于可研方案。具体如
土石方平衡 500（挖）/ 0（挖）/
表1所示。 工程量 6000（填）m3 1807.2（填）m3
进站道路
表1 变电站总平面优化前后技术 长度 170m 36m
经济指标比较表
站内道路
1100m2 603m2
面积
优化项目 可研方案指标 优化后方案指标
围墙长度 366m 176m
主变压器室 长15m，宽11m 长12m，宽6.5m
