城市110千伏变电站环境影响因素分析

城市110千伏变电站环境影响因素分析

作者：陆炜 刘保安 王奕玮

来源：《城市建设理论研究》2013年第03期

摘要：以市区某变电站为例，对变电站的环境影响因素从工频电磁场、无线电干扰、噪声等方面进行了分析，并以此为依据探讨市区变电站建设的可行性以及110kV变电站电气设计的方法 。供同行参考。

关键词：变电站;环境影响;工频电磁场

Abstract: In a substation as an example, the effect of environmental factors on the substation is analyzed from the aspects of power frequency magnetic field, radio interference, noise, and on this basis to explore the feasibility of urban substation construction and method of electrical design of 110kV substation.

Keywords: substation; environmental effects; electromagnetic field 中图分类号：U223

引言:随着经济社会的高速发展，城市化进程加快，城市新增用电量增速迅猛，现有的城市变电站越来越难以满足日益增长的用电需求。由于电力传输的技术限制，城市变电站供电半径一般控制在3公里以内，又因为城市属于居住密集区，所以变电站站址的选择很难完全避开居民住宅区，变电站的环境影响问题日益为人所关注。

在加强电网建设的同时，必须充分考虑变电站周边居民对变电站建设的认可度，本文试就目前市区某110千伏变电站为例，在工程设计上采用先进设备，广泛借鉴国内外城市变电站建设的成功经验，从规划设计、设备选型、技术措施等方面着手，降低变电站对周边环境的影响。

一、变电站环境影响因素概述

变电站环境影响因素主要包括工频电场、工频磁场、无线电干扰、噪声。 1.评价范围：

（1）工频电场、工频磁场

评价范围是110kV变电站厂界向外50m范围内。 （2）无线电干扰

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评价范围是110kV变电站围墙外20m处。 （3）变电站噪声

评价范围是110kV变电站厂界向外100m范围内。 2.评价标准：

各环境影响因素采用的评价标准如表1所示： 表1 评价标准值

二、变电站环境影响因素实测值分析

变电站环境影响因素监测主要分两次进行，分别在变电站建设前进行本底值监测和项目投产后进行竣工验收监测。 1.本底值监测

变电站站址及线路路径及敏感环境保护目标处电磁环境背景值监测结果见表6-1，变电站厂界处噪声现状值监测结果分别见表6-2。 表2电磁环境背景值监测结果 表3 噪声现状值监测结果

由表2可以看出，变电站站址、线路路径及敏感环境保护目标处的工频电场强度、工频磁感应强度垂直分量、工频磁感应强度水平分量和无线电干扰强度分别符合4kV/m、100μT和46dB(μV/m)的标准限值。

由表3可以看出，变电站站址昼间噪声现状值为50.7-53.0（dB(A)），夜间的噪声现状值40.6-43.0（dB(A)），均符合《声环境质量标准》（GB3096－2008）2类标准。 2.竣工验收监测

变电站电磁辐射监测结果见表4；变电站厂界噪声监测结果见表5。 表4 变电站电磁辐射监测结果 表5 噪声现状值监测结果

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由表4可以看出，该110千伏变电站围墙外50m范围内的工频电场强度为1.0-3.7 V/m，工频磁场垂直分量为0.0138-0.0332μT，工频磁场水平分量为0.0286-0.0472μT，变电站围墙外的工频电场、工频磁场均符合《500kV超高压输变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》（HJ/T24－1998）居民区工频电场评价标准4000 V/m和工频磁场对公众全天辐射时的工频限值100μT磁感应强度的评价标准；围墙外20m处的无线电干扰场强度值为42.1 dB（μV/m），符合《高压交流架空送电线无线电干扰限值》（GB15707－1995）的标准限值要求。 由表5可以看出，变电站昼间厂界噪声值为50-58 dB(A)，夜间厂界噪声值为38-39 dB(A)，符合《声环境质量标准》（GB3096－2008）2类标准及《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348－2008）2类标准。 三、城市110kV变电站电气设计的方法 1 选择电气主结线方式

为了保证变电站供电的可靠性和灵活性，在变电站设计中，往往采用较复杂的主接线。主接线的完善运用虽然保证了供电可靠性，但存在接线方式复杂、运行操作烦琐、检修维护量大、投资大、占地面积多的缺点。因此，在变电站电气设计中应根据负荷性质、变压器负载率、电气设备特点及上级电网强弱等因素来确定变电所主接线方式。一般终端变电所高压侧主接线形式选用线路―变压器组接线和内桥接线。线路―变压器组接线是最简单主接线方式。高压配电装置只配置2个设备单元，接线简单清晰，占地面积小，送电线路故障时由送电端变电所出线断路器跳闸。当1台主变或一条线路故障退出运行，只需在变电所低压侧作转移负荷操作，就能确保100%负荷正常用电，且不影响相邻变电所的运行。内桥接线是终端变电所最常用的主接线方式。其高压侧断路器数量较少，线路故障操作简单、方便，系统接线清晰，保护配置整定简单。当送电线路发生故障时，只需断开故障线路的断路器，对其它回路的正常运行不造成影响。因此，对于地方电网中110 kV终端变电所，如主变容量不能满足N-1要求，采用内桥主接线方式有利于提高系统供电可靠性。 2 短电电流计算

短路就是指截流体相与相之间发生非正常接通的情况。短路时电力系统中最经常发生的故障，危害极大。因此，考虑限制Id值是主接线设计中应重点考虑的问题。对电力系统网络而言，一般采用运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻的短路电流，然后取所有短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻和计算电抗情况下的短路电流值。 3 配置主要设备 （1） 主变压器

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从型式上看，变电站主变压器的选择一方面为了尽量减小对周边的噪声污染，偏重于选择噪声水平低的自冷式变压器；另一方面为了节约投资尽量选择以风冷式为主的变电器。主变的调压开关近年来全部国产化，主变储油柜采用金属波纹式储油柜，主变高压侧采用110 kV±8×1.25%调压方式。对于主变35 kV侧电压基准值为多少以及是否调压、10 kV侧电压基准值为多少存在较大分歧。结合全国各地区的实际情况，笔者认为，中、低压侧采用

38.5kV±2×2.5%/10.5kV比较符合现场运行需求，尤其是对于增容改造变电站更为实用。在一台时价300多万元左右的三卷变压器而言，中压侧的均设调压开关，有利于电压质量的提高和满足运行调度的灵活性要求。 （2） 断路器

其实一般断路器选用原则：1）空开额定工作电压大于等于线路额定电压；2）空开额定电流大于等于线路负载电流；3）空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流（负载短路时电流值达到脱扣器整定值时，空开瞬时跳闸。一般D型代号的空开出厂时，电磁脱扣器整定电流值为额定电流的8~12倍。）也就是说短路跳闸而电机启动电流是可以避开的。 4 设计直流系统

全站设一套直流系统，按双充双馈配置，用于站内一、二次设备、通信及自动化系统的供电。直流系统电压采用220V，选用200Ah蓄电池组，108只，分两组，全所事故停电按2小时考虑。直流系统采用单母线分段接线，设分段开关，每段母线各带一套充电装置和一组蓄电池组，充电装置采用高频开关电源，模块按N＋1原则配置，每组充电机选用4块20A模块。蓄电池采用阀控式密封铅酸电池，放置方式采用专用蓄电池室。每套系统设一套微机型绝缘监测装置和蓄电池容量检测仪，采用混合型供电方式。110kV部分采用放射型供电，每一间隔按双回路方式直接从直流馈线屏获取电源。10kV部分则按10kV母线分段情况设置。每一段母线均按双回路配置。 四、结束语

综上所述，110千伏变电站各项环评指标均符合相关标准要求。对于项目建设单位来说，还需要做好相关知识的宣传工作，工作人员加强城市110kV变电站电气设计的方法，争取变电站站址，希望周边居民对促进和支撑经济快速发展的输变电设施给予充分的理解和支持。