易槧槧

（湖南工業(yè)大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

常德市黃土店110 kV變電站的配電裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)

易槧槧

（湖南工業(yè)大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

為響應(yīng)建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)以及“兩型一化”變電站的號(hào)召，對(duì)常德市黃土店110 kV變電站進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。110 kV配電裝置采用戶(hù)外GIS設(shè)備，取消110 kV出線(xiàn)側(cè)及主變110 kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，采用充分利用出線(xiàn)間隔內(nèi)縱向空間的雙層出線(xiàn)模式；35/10 kV配電裝置均采用新型氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜。此方案與常規(guī)設(shè)計(jì)方案對(duì)比可知，本方案中變電站的占地面積比常規(guī)方案節(jié)約68%，使變電站的布置更加緊湊。

110 kV變電站；配電裝置；GIS

0 引言

隨著國(guó)家電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模和覆蓋范圍也在不斷擴(kuò)大。在發(fā)展的同時(shí)出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，如電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量不足、配電裝置占地面積大等[1]。配電裝置是變電站的重要組成部分之一，其合理的選型和布局，可以保證變電站的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，降低施工成本和日常維護(hù)費(fèi)用。常見(jiàn)的高壓配電裝置中，氣體絕緣金屬封閉組合電器（gas insulated metalenclosed switchgear，GIS）多應(yīng)用于各個(gè)城市中心以及負(fù)荷密集的主要地區(qū)，它不僅占地面積小、維護(hù)工作量小，更重要的是具有較高的可靠性，也是未來(lái)電力行業(yè)環(huán)保、節(jié)能、高科技新形象的重要環(huán)節(jié)之一[2-3]。

因此，本文在參照通用設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合常德市黃土店110 kV變電站的特點(diǎn)，對(duì)該變電站的配電裝置選型、布置方案及變電站總平面布置等進(jìn)行了優(yōu)化研究與設(shè)計(jì)，以期為優(yōu)化配電裝置提供一定的理論參考依據(jù)。

1 變電站設(shè)計(jì)方案

1.1 工程概況

黃土店110 kV變電站位于常德市鼎城區(qū)黃土店鎮(zhèn)西北角。站址周?chē)鸀檗r(nóng)田，東側(cè)平行于長(zhǎng)安路，距離長(zhǎng)安路約50 m（直線(xiàn)距離），西側(cè)臨枉水河。110 kV常德市黃土店變電站的建設(shè)規(guī)模如表1所示，其中每臺(tái)主低壓側(cè)配置容性無(wú)功補(bǔ)償電容器4.8+3.6 MVar。

表1 110 kV變電站建設(shè)規(guī)模Table 1 110 kV substation construction scale

1.2 配電裝置選型

作為變電站的重要組成部分，配電裝置按安裝地點(diǎn)，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置；按組裝方式，又可分為敞開(kāi)式配電裝置和成套式配電裝置。配電裝置的選型，必須結(jié)合變電站所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，并考慮安裝、運(yùn)行和檢修的要求，因地制宜，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定[4]。

根據(jù)我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5352—2006《高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第8.2.2及第8.2.4條規(guī)定，一般情況下，110 kV電壓等級(jí)的配電裝置宜采用屋外中型配電裝置或屋外半高型配電裝置；IV級(jí)污穢地區(qū)、大城市中心地區(qū)、土石方開(kāi)挖工程量大的山區(qū)的110 kV和220 kV配電裝置，宜采用屋內(nèi)配電裝置，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可采用氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）配電裝置。因此本設(shè)計(jì)中，110 kV配電裝置采用戶(hù)外GIS設(shè)備，35/10 kV配電裝置均采用新型氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜[5]。

1.3 簡(jiǎn)化電氣接線(xiàn)

GIS是最近幾十年發(fā)展起來(lái)的高、精、尖輸變電設(shè)備，利用SF6氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、避雷器、母線(xiàn)等封閉組裝在一起。該設(shè)備占地面積小，技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)工作量小，運(yùn)行可靠性高，將是未來(lái)變電設(shè)備中重要的組成部分之一。

由于110 kV配電裝置選用戶(hù)外GIS設(shè)備，擬對(duì)110 kV配電裝置電氣一次接線(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)化：取消110 kV出線(xiàn)側(cè)及主變110 kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)。簡(jiǎn)化電氣接線(xiàn)有2個(gè)方面的原因：

1）斷路器兩側(cè)設(shè)置隔離開(kāi)關(guān)，主要是為斷路器現(xiàn)場(chǎng)檢修提供必要的安全隔離[6]。隨著設(shè)備制造水平的提高，斷路器質(zhì)量亦隨之提高，其檢修次數(shù)減少，因此，出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)操作頻次也隨之減少，其存在的必要性降低。另外，斷路器隨被保護(hù)元件（如線(xiàn)路、變壓器）同時(shí)投退，當(dāng)斷路器打開(kāi)時(shí)，被保護(hù)元件的對(duì)側(cè)斷路器亦會(huì)打開(kāi)，故出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)與斷路器同時(shí)帶電或失電，已起不到原有的隔離功能，降低了存在的必要性[7]。困此取消出線(xiàn)側(cè)及主變進(jìn)線(xiàn)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，可以有效減少電器元件，降低成本。

2）當(dāng)采用“T”接線(xiàn)路時(shí)，若取消出線(xiàn)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，檢修維護(hù)斷路器時(shí)，須打開(kāi)“T”接線(xiàn)路中對(duì)側(cè)變電站的另外2臺(tái)斷路器，使“T”接線(xiàn)路停運(yùn)，這樣降低了電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)的可行性研究報(bào)告，本站110 kV線(xiàn)路并不存在“T”接線(xiàn)路的情況。因此，取消變電站內(nèi)110 kV線(xiàn)路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性造成影響。

綜上所述，本設(shè)計(jì)取消GIS設(shè)備內(nèi)110 kV出線(xiàn)側(cè)及主變110 kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)是可行的[8]。

2 配電裝置布置方案

綜合考慮變電站站址情況，按照節(jié)約耕地的原則，參照《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110～750 kV智能變電站部分》A-1-2方案[4]，本設(shè)計(jì)110 kV配電裝置擬采用GIS戶(hù)外布置方案，站內(nèi)設(shè)一棟綜合配電室，所有35/10 kV配電裝置被布置于室內(nèi)，二次屏柜被布置在二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)[9]。

2.1 優(yōu)化要素

通過(guò)對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司110 kV配電裝置的GIS戶(hù)外布置通用設(shè)計(jì)方案及我省已建成110 kV配電裝置的GIS戶(hù)外布置方案進(jìn)行分析，總結(jié)出4個(gè)影響變電站占地面積的因素：1）站內(nèi)建筑物的總體尺寸及合理布置；2）GIS設(shè)備尺寸及出線(xiàn)方式；3）電容器組布置方式及位置；4）站內(nèi)環(huán)形道路的設(shè)置。由此可見(jiàn)，主變壓器室和110 kV GIS設(shè)備的合理布局及110 kV出線(xiàn)方式是影響變電站總體占地面積的主要因素，而站內(nèi)建筑物的布置及站內(nèi)環(huán)形道路的設(shè)置也是影響變電站占地面積的重要因素[10]。

2.2 35/10 kV配電裝置形式及優(yōu)化

在通用設(shè)計(jì)中，35/10 kV配電裝置采用小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜聯(lián)合雙列布置方式布置在同一配電室內(nèi)，配電室的平面布置情況見(jiàn)圖1。配電室的建筑面積（25 .0 m×9.5 m）為237.5 m2。

圖1 常規(guī)小車(chē)式開(kāi)關(guān)柜方案配電室布置示意圖Fig. 1 A schematic diagram of distribution room layout of conventional trolley type switch cabinets

為了有效控制配電室的建筑面積，結(jié)合廠(chǎng)家的設(shè)備制造水平，本設(shè)計(jì)35/10 kV配電裝置均采用了安裝尺寸較小的環(huán)保型氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，并被聯(lián)合布置在同一配電室內(nèi)。其中，35 kV部分采用電纜進(jìn)、出線(xiàn)，10 kV部分采用全絕緣管母線(xiàn)與主變相連，電纜出線(xiàn)。環(huán)保型氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜為終身免維護(hù)產(chǎn)品，不帶斷路器小車(chē)及隔離小車(chē)，操作檢修通道僅需1 500 mm，且柜體尺寸均比常規(guī)中置式小車(chē)柜有大幅減小，從而大大壓縮了配電室的建筑面積[6]。

35/10 kV配電室建筑面積（26.2 m×4.0 m）為104.8 m2，具體布置情況見(jiàn)圖2。

通過(guò)比較可知，此設(shè)計(jì)與常規(guī)布置方案相比，配電室的建筑面積減少了135.5 m2，同比壓縮了57%的建筑面積，更有利于變電站的整體布局。

圖2 氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜方案配電室布置示意圖Fig. 2 A schematic diagram of distribution room layout for gas insulated switchgear

2.3 110 kV配電裝置布置形式選擇及優(yōu)化

本設(shè)計(jì)110 kV GIS設(shè)備布置情況見(jiàn)圖3。

圖3 110 kV雙層出電氣平面布置圖（避雷器內(nèi)置）Fig. 3 A planar layout of 110 kV double discharge of gas and electricity (arrester internal layout)

根據(jù)線(xiàn)路走廊條件，本文優(yōu)化了110 kV配電裝置，減小其橫向尺寸，以減少占地面積。110 kV GIS的布置不同于通用設(shè)計(jì)中出線(xiàn)門(mén)型構(gòu)架采用的“一”字型排列，而是采用充分利用出線(xiàn)間隔內(nèi)縱向空間的雙層出線(xiàn)模式。采用雙列布置可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)間隔寬度內(nèi)出線(xiàn)2回，從而減少配電裝置占地面積[11]。

本設(shè)計(jì)110 kV GIS終期共有9個(gè)設(shè)備間隔。通過(guò)咨詢(xún)國(guó)內(nèi)主要設(shè)備廠(chǎng)家可知，最小間隔寬度按1 m考慮。將出線(xiàn)避雷器布置在GIS設(shè)備內(nèi)，布置場(chǎng)地橫向尺寸為16.5 m，縱向尺寸為14.0 m。相比國(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)中的“一”字型布置方式，本設(shè)計(jì)節(jié)省了母線(xiàn)長(zhǎng)度，減少了占地面積[7]

2.4 其他設(shè)備及設(shè)施布置

結(jié)合此工程建設(shè)規(guī)模及上述各配電裝置布置方式和規(guī)格，2臺(tái)主變壓器采用緊湊形式布置，且2臺(tái)主變壓器之間設(shè)置一堵防火墻；電容器組與站用變布置在戶(hù)內(nèi)，與35/10 kV配電室聯(lián)合構(gòu)成綜合配電室布置在變電站的南面[12]。

主要設(shè)備位置及其占地面積確定后，根據(jù)運(yùn)行、檢修及消防的要求，變電站內(nèi)設(shè)置了一條“T”型道路。這樣既滿(mǎn)足了總平面布置需求，又減少了變電站的占地面積[13-15]。

主設(shè)備及總平面的布置方案已基本確定，再對(duì)其余設(shè)備和功能房間進(jìn)行合理布置。整個(gè)變電站的總平面布置方案見(jiàn)圖4。變電站主進(jìn)出口設(shè)在站區(qū)東側(cè)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，本方案圍墻內(nèi)面積為1 462 m2（34 m×43 m），比常規(guī)方案（69.5 m×65.9 m）少3 118.05 m2，節(jié)約占地面積約68%。

圖4 變電站電氣總平面布置圖Fig. 4 A planar layout of transformer substations

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)常德市黃土店110 kV變電站的配電裝置進(jìn)行了布置，通過(guò)選擇合理的配電裝置形式、優(yōu)化配電裝置以有效減少黃土店110 kV變電站的占地面積。110 kV GIS的布置采用充分利用出線(xiàn)間隔內(nèi)縱向空間的雙層出線(xiàn)模式。通過(guò)采用雙列布置可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)間隔寬度內(nèi)出線(xiàn)2回，從而減少配電裝置占地面積。35/10 kV配電裝置均采用了環(huán)保型氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜，并被聯(lián)合布置在同一配電室內(nèi)。此柜體尺寸遠(yuǎn)小于常規(guī)中置式小車(chē)柜，從而壓縮了配電室的建筑面積。依據(jù)分析結(jié)果可知，本方案是可行的。

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（責(zé)任編輯：鄧 彬）

An Optimized Design of the Distribution Units of 110 kV Substations in Huangtudian, Changde

YI Qianqian
（School of Electrical and Information Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

In response to the call for a“resource-saving and environment-friendly”society, as well as the construction of modernized substations, an optimized design has been proposed for the distribution units of 110 kV substations in Huangtudian, Changde. Outdoor GIS equipment, which has canceled the main transformer outlet side and the incoming line side isolation switch, has been applied in 110 kV distribution units, adopting the double outlet mode to make full use of the vertical space within the outlet space intervals. Novel gas insulated switchgear has been used in 35/10 kV distribution units. The optimized design, with its total land use 68% less than the conventional designs, helps to realize a more compact substation layout than before.

110 kV substation；power distribution unit；GIS

TM64

A

1673-9833(2017)02-0056-05

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.02.010

2016-12-25

易槧槧（1992-），女，湖南岳陽(yáng)人，湖南工業(yè)大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)殡娏W(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用，E-mail：758066259@qq.com