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墨西哥城电网翻新工程中 的城市变电站项目
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墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目

October 22, 2015 • Utility Practice & Experience, Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

正如北美和遍及欧洲的许多国家一样,墨西哥的很多 电力基础设施已接近50年,需要实现现代化。对于该 国首府墨西哥城,一座正处于建设热潮中的繁华大都 市来说尤其如此。 直到几年前,服务于2万平方公里广大城区的电网由一 家公营的LuzyFuerzadelCentro公司运营。这 家公司创立于1903年,向近600万用户供电,覆盖 墨西哥城联邦特区以及毗邻州的莫雷洛斯州、伊达尔 戈州和普埃布拉州的2千多万人。然而,2009年10
月,根据总统令,该公司的电网被合并入国家电力系统 运营机构,联邦电力委员会(ComisiónFederalde Electricidad,简称CFE)。从那时起,CFE一直专注 于翻新所接管的正在老化的电网, 提高其可靠性。 翻新过程中遇到的挑战以及解决方案的范例是位于 VeronicaAnzures的维罗妮卡(Veronica)GIS 变电站,这是一个靠近城市历史中心的住宅和商业混 合区。INMR前往墨西哥城,采访了参与这个项目的 CFE的工程师。

“CFE接管的时候, 墨西哥城流域的 系统平均停电持续 时间指数停留在大 约900分钟, 比墨 西哥其他地方高出 近15倍。”
接管了曾由Luz y Fuerza运 营的电网后, CFE一开始面 临的其中一个主要挑战是将其更 好地并入其余电网中。Marcelino Torres是CFE遍布全国的配电和次 级输电线路的主管, 他解释说, 墨 西哥城周围被互联为环形的变电 站所环绕, 将400千伏输入线转换 成230千伏后再向全城供电。然而, 直到最近, 很多Luz y Fuerza电网 仍然运行在85千伏。因为缺乏这一 电压等级的新组件和设备, 使得翻 新工程越来越艰难。实际上, CFE接 管的时候, 85千伏系统仍然占墨西 哥城总电网的约一半。接管之后, 这一比例逐步减少到了大约35%,
Torres预计, 接下来的5年中将只占 大约15%。然后将维持这个水平, 因 为某些工业用户继续需要这一电压 等级的服务。 关于正在老化的Luz y Fuerza电网, CFE面临的另一个问题是历来的可 靠性很差。Torres强调说, “我们接管 的时候, 墨西哥城流域的系统平均 停电持续时间指标(SAIDI)停留在 大约900分钟。这比墨西哥其它地 方高近15倍, 比诸如澳大利亚、英格 兰或法国的通常指数高20至40倍。” 据Torres说, 接管之后的数月中, 没 有新增任何投资, 而仅仅只通过更
Veronica Substation is surrounded by urban development and lack of space was key constraint to any expansion and refurbishment. 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 Untitled 0003

Veronica Substation is surrounded by urban development and lack of space was key constraint to any expansion and refurbishment.

好的运营方法便很快实现了可靠性 的大幅提高。例如2010年,SAIDI减 至约400分钟, 然后进一步减少到 2012年的170分钟和2013年的87分 钟。去年, 墨西哥城的SAIDI继续稳 步改善, 达到低于50分钟。Torres解 释说, “我们通过显著增加电网自动 化并运用CFE在墨西哥其它地方使
用的标准, 实现了上述改进。现在, 墨西哥城的SAIDI已经与该国其它 地方相媲美, 目前停电持续时间保 持在约仅37分钟。” 据Torres称, 老旧设备故障是断电 的主要原因之一, 仅次于物体碰撞 电线和汽车撞击电力公司杆塔, 因
此, 翻新遍及墨西哥城正在老化的 电力基础设施是下一个挑战。80% 的地下电网仍然由油纸电缆组成, 只有20%是XLPE电缆, 设备故障是 停电的首要原因。 CFE当前投资翻新和加强原有Luzy Fuerza电网项目的一个范例是维罗
监管着维罗妮卡23千伏和85千伏系统的控制系统原理图。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 tp 001

监管着维罗妮卡23千伏和85千伏系统的控制系统原理图。

妮卡85/23千伏GIS变电站。该变电 站坐落在城中心附近的一个地区, 被夹在一侧是住宅区而另一侧是 不断扩张高速发展的商业楼中间, 限制之一是缺乏空间。直到工程开 工之时, 维罗妮卡变电站由5回85千 伏油纸馈线电缆及2回更新的85千 伏XLP电缆来供电。变电站具有双 总线, 单一断路器配置。这种配置 允许操作任一总线电路, 从而一线 的故障不会影响另一线。一些用户 继续需要85千伏直接供电, 所以认 为当前的翻新项目之后保持这一部 分变电站运行是必要的。 维罗妮卡最初的GIS系统安置在紧 凑的30m×10m建筑中, 由两代设 备组成, 第一代设备是1981年首 次安装在系统中的, 第二代设备是 2012年增加的。负责这个变电站的 CFE经理Nabucodonosor Solis 解释说, 这两套设备基本上类似, 但更新的那一套设备配有内置监 测功能, 如监测气体压力, 还提供 了较新的设备来操作总线内的隔 离开关。 由于GIS的85千伏进线大多数是 油纸电缆, 在GIS的外部直接将油 纸电缆转变为XLPE电缆以避免 GIS附近有任何油。这是很难将
维罗妮卡目前的85千伏GIS系统 由安装在相同建筑中的两代设 备组成。新的GIS项目完成后将 保留该系统,以供应继续需要 85千伏电力的工业用户。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 tp 002

维罗妮卡目前的85千伏GIS系统 由安装在相同建筑中的两代设 备组成。新的GIS项目完成后将 保留该系统,以供应继续需要 85千伏电力的工业用户。

新组件应用于85千伏的一个例子, 因为这一应用中的瓷终端和XLPE 电缆的额定电压是为更高等级所 设的, 所以对这一应用来说尺寸过 大。Solis说: “我们选择这些终端 只是因为供应商有库存, 而且不存 在绝缘配合方面的问题。” 他还说, 尽管变电站的污染暴露程度被列 为 “中等”, 但仍需要定期清洗过往 车辆扬起并落在瓷绝缘子上的尘 土。清洗约每年一次, 选择在电缆 “不通电”进行测试时清洗, 清洗方 式是用手擦拭而不是高压水冲洗。 本项目中, 另一个过去的设 计受到约束的例子是空间不 足, 从油纸电缆转化为XLPE 电缆的两回进线没有采用避 雷器保护, 而在维罗妮卡其 它有更多可用空间的地方, 同样的电缆转化时避雷器 安装在了馈线上。Solis解 释说, 随着新的XLPE电缆 进线将直接与连接到两台 新230/23千伏变压器的现 场的GIS新设施相连, 这种 临时的状况将很快得以解 决。预先测量过长度的新23 千伏电缆已运抵现场, 精心 铺设在将变电站和相邻的墨 西哥城控制中心隔离开的一 小块地方。Solis说, 这样做 是为了让电缆快速连接到新 的GIS上, 避免增加连接件。
“旧的基础设施已经无法应对城 市及周边对电力需求的增长。我们 的投资体现出我们实现了墨西哥 城的电网扩展目标,即必须 达到230千伏而不是旧的85 千伏的电压等级。”
维罗妮卡当前翻新项目的样版工程 是高大的新建筑物内安装了变电站 很快将通电的230千伏GIS设备。该 项目连接到两台新的230千伏三相 变压器, 到目前为止已耗时大约18 个月, 所涉的投资总计约2千万美元 的本地等值货币。 上述费用约一半为土建工程, 另一 半用于GIS、变压器和新的开关柜。 这一总费用不包括需要将维罗妮卡 连接到230千伏进线的电源侧这一
(上图)电缆技术从油纸到XLPE的转换。Solis面带微笑看着变电站的旧电缆接地系统仍在运行。 终端(右图)显示了维罗妮卡变电站积污的证据。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 000Untitled

(上图)电缆技术从油纸到XLPE的转换。Solis面带微笑看着变电站的旧电缆接地系统仍在运行。 终端(右图)显示了维罗妮卡变电站积污的证据。

额外的工程开销, 这项工程预计今 年7月完成。建设成本高的部分原因 是专门设计了一个单元用于放置特 殊的阻尼减震设备, 从而保护内部 的GIS不会发生任何过度的移动。 使该设施甚至在里氏8级或以上的 地震中仍能幸免于难并保持运作, 在已知墨西哥城周边地处地震多 发地带的情况下, 这是符合现实的 设计方案。建筑物的高度反映了受 到土地的制约, 不仅仅在一层放置 GIS, 而且还需要把铁壳的开关设 备放在上层。 根据Solis说, 正在施工的将维罗 妮卡变电站从85千伏升级到230 千伏的工程也将有助于降低电力 损耗, 以及提高电压稳定性。Solis 说: “这里的旧基础设施已无法满 足城市及周边对电力需求的增长。 我们的投资反映出必须达到230千 伏, 而不是旧等级的85千伏, 才能 实现扩建我们墨西哥城的电网。” 靠近维罗妮卡变电站的另一个 最近的升级项目就在其旁边的控 制中心。项目经理Juan Carlos Verdugo谈到, 尽管该建筑可追 溯到35年前, 2013年对大部分设 备进行了完全的翻新, 使其能够更 好地满足管理城区超过200万人口 的需求
长度经过精确测量的新23千伏XLPE电缆将 连接到两台新的230/23千伏变压器。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 Untid

长度经过精确测量的新23千伏XLPE电缆将 连接到两台新的230/23千伏变压器。

   
在维罗妮卡,230/23千伏三相变压器与内有最新GIS的新建筑物并排。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 tp 004

在维罗妮卡,230/23千伏三相变压器与内有最新GIS的新建筑物并排。

 
维罗妮卡新230千伏GIS的视图。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 01Untitled

维罗妮卡新230千伏GIS的视图。

维罗妮卡新建筑顶层楼上从GIS到开关盒的连接。 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 墨西哥城电网翻新工程中的城市变电站项目 Utitled

维罗妮卡新建筑顶层楼上从GIS到开关盒的连接。

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