新一代智能變電站平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

史京楠，胡君慧，黃寶瑩，楊小光

(國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京市100052)

0 引言

作為實(shí)現(xiàn)低碳電力的基礎(chǔ)與前提，近年來(lái)智能電網(wǎng)技術(shù)在很多國(guó)家得到快速發(fā)展，已成為電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的新趨勢(shì)［1-4］。面對(duì)新形勢(shì)和新挑戰(zhàn)，2009年5月，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了立足自主創(chuàng)新，以統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)為原則，建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，努力實(shí)現(xiàn)我國(guó)電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)的升級(jí)和跨越，積極促進(jìn)清潔能源發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展提供強(qiáng)大支撐。智能變電站是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換和控制的核心平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源接入電網(wǎng)的重要支撐，是電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令執(zhí)行單元，與其他環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密，是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一部署，自2009年7月起，通過(guò)精心組織、嚴(yán)密論證，公司總部先后組織開(kāi)展了2批工程的試點(diǎn)建設(shè)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)全面分析、認(rèn)真總結(jié)成果經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合通用設(shè)計(jì)、兩型一化、全壽命周期等設(shè)計(jì)理念，本著“安全可靠、成熟適用、經(jīng)濟(jì)合理”的原則，從2011年開(kāi)始全面推廣建設(shè)具備“兩型一化”特征的智能變電站。

隨著規(guī)模增大，智能電網(wǎng)的建設(shè)為智能變電站提出新的需求，2012年國(guó)家電網(wǎng)公司總結(jié)試點(diǎn)工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)備研制和電子技術(shù)的最新成果，進(jìn)一步加強(qiáng)二者融合，由從頂層設(shè)計(jì)入手，開(kāi)展新一代智能變電站概念設(shè)計(jì)，引導(dǎo)設(shè)備研制，提出新一代智能變電站發(fā)展方向，新一代智能變電站的建設(shè)目標(biāo)及功能特點(diǎn)。

平面布置是變電站設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，是體現(xiàn)變電站可靠性高、節(jié)約占地、節(jié)省造價(jià)、方便運(yùn)維的重要方面。新一代智能變電站的建設(shè)需求為變電站平面布置提出了新的要求，主接線的優(yōu)化、新型集成式智能設(shè)備的應(yīng)用及二次系統(tǒng)的整合為新一代智能變電站平面布置的優(yōu)化提供了條件。變電站總平面布置，依據(jù)電氣主接線要求，通過(guò)空間布置，實(shí)現(xiàn)其功能。它與主接線型式、電氣設(shè)備密切相關(guān)，其中電氣設(shè)備的型式是總平面布置的關(guān)鍵。本文根據(jù)戶外變電站電氣設(shè)備選型，配電裝置型式分類(lèi)，研究220 kV、110 kV戶外AIS、GIS變電站的平面布置，選擇通用設(shè)計(jì)方案的邊界條件，提出平面布置優(yōu)化方案。

1 新一代智能變電站建設(shè)目標(biāo)及功能特點(diǎn)

智能變電站技術(shù)是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是區(qū)別傳統(tǒng)電網(wǎng)的主要標(biāo)志之一。截至2011年底，國(guó)家電網(wǎng)公司已成功投運(yùn)41座試點(diǎn)建設(shè)的智能變電站，在原理研究、設(shè)備制造、設(shè)計(jì)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面取得了豐富的創(chuàng)新成果［5-7］。

新一代智能變電站以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理、裝備先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)節(jié)能環(huán)保、支撐調(diào)控一體”為目標(biāo)［8］，具有“全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用功能互動(dòng)化、運(yùn)維檢修高效化”的功能特點(diǎn)，采用“一體化設(shè)備、一體化網(wǎng)絡(luò)、一體化系統(tǒng)”的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)方便、運(yùn)行可靠、控制靈活、先進(jìn)適用、投資節(jié)約的建設(shè)效果。

新一代智能變電站作為技術(shù)發(fā)展的的方向，提出“一體化設(shè)計(jì)、工廠化制造、模塊化安裝”的設(shè)計(jì)理念，結(jié)合目前及遠(yuǎn)期設(shè)備發(fā)展方向，對(duì)變電站平面布置進(jìn)行了充分優(yōu)化，并與通用設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)方案進(jìn)行了比較，提出變電站布置優(yōu)化方向。

2 平面布置優(yōu)化基本思路

2.1 配電裝置布置優(yōu)化

配電裝置的布置尺寸主要由配電裝置間隔縱向尺寸和間隔寬度決定。

2.1.1 優(yōu)化配電裝置間隔縱向尺寸

配電裝置縱向尺寸的確定主要考慮設(shè)備、道路、溝道、架構(gòu)等相互間的距離，除需保證安全運(yùn)行外，還應(yīng)滿足巡視、操作、維護(hù)、檢修、測(cè)試、運(yùn)輸?shù)纫蟆?/p>

配電裝置縱向尺寸的確定主要考慮以下幾個(gè)因素:(1)安全凈距的要求，配電裝置必須滿足安裝、檢修及電氣設(shè)備與帶電部分之間的安全凈距的要求;(2)運(yùn)行方面的要求，運(yùn)行中要對(duì)電氣設(shè)備作定期巡視并進(jìn)行各項(xiàng)操作;(3)導(dǎo)線與設(shè)備連接的要求;(4)設(shè)備端子受力要求。

2.1.2 優(yōu)化配電裝置間隔寬度

滿足帶電距離是配電裝置設(shè)計(jì)最基本的要求，帶電部分對(duì)地和帶電部分之間的距離是各種帶電距離的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)3種條件進(jìn)行校驗(yàn):外過(guò)電壓和風(fēng)偏;內(nèi)過(guò)電壓和風(fēng)偏;最大工作電壓，短路搖擺和風(fēng)偏［9］。在最大風(fēng)速為30 m/s、短路電流為50 kA的情況下，安全凈距一般由外過(guò)電壓和風(fēng)偏或內(nèi)過(guò)電壓和風(fēng)偏決定。

屋外配電裝置的最小安全距離宜以金屬氧化鋅避雷器的保護(hù)水平為基礎(chǔ)確定，根據(jù)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》中的方法，計(jì)算作用在空氣間隙上的放電電壓值，以避雷器的保護(hù)水平為基礎(chǔ)，對(duì)110～220 kV電壓等級(jí)采用慣用法進(jìn)行計(jì)算，確定最小安全距離［10］。

由于目前氧化鋅避雷器的保護(hù)水平?jīng)]有變化，因此近期設(shè)計(jì)方案中采用的空氣間隙距離仍沿用現(xiàn)有電氣凈距的數(shù)值。

2.2 平面布置優(yōu)化

變電站總平面布置設(shè)計(jì)應(yīng)遵守《中華人民共和國(guó)土地管理法》的相關(guān)規(guī)定，符合國(guó)家土地使用政策，因地制宜，合理使用土地，提高土地利用效率。變電站總平面布置應(yīng)按照最終規(guī)劃規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)展要求，宜留有擴(kuò)建空間，并使站區(qū)總平面盡量規(guī)整。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，變電站總平面布置除與站址地形條件，進(jìn)出線走廊等有關(guān)外，站內(nèi)主要影響因素主要包括以下幾個(gè)方面。

2.2.1 主接線優(yōu)化對(duì)平面布置的影響

對(duì)于確定電壓等級(jí)、規(guī)模的變電站，主接線型式?jīng)Q定變電站各電壓等級(jí)間隔數(shù)量，設(shè)備配置，影響配電裝置型式，對(duì)變電站總平面布置影響較大，主接線型式及設(shè)備配置的優(yōu)化將給變電站總平面布置優(yōu)化創(chuàng)造有利條件。

2.2.2 主變低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)主變低壓側(cè)布置的影響

220 kV、110 kV變電站主變低壓側(cè)電壓等級(jí)為35 kV、10 kV，主要采用戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜布置，無(wú)功補(bǔ)償裝置一般采用框架式并聯(lián)電容器。主變低壓側(cè)在總平面布置中占有較大比例。新一代智能變電站選用高度集成的高壓設(shè)備后，低壓側(cè)占地問(wèn)題將更為突出。應(yīng)在滿足系統(tǒng)要求的前提條件下，優(yōu)化電容器的容量、分組、設(shè)備選型，合理優(yōu)化主變低壓側(cè)布置。

2.2.3 主設(shè)備選擇對(duì)配電裝置的影響

高壓電氣設(shè)備對(duì)配電裝置寬度、縱向尺寸均有影響。隨著新型AIS設(shè)備的研制、組合安裝，GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)備進(jìn)一步小型化，設(shè)備的尺寸可以進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2.4 二次系統(tǒng)整合對(duì)平面布置的影響

變電站平面布置除滿足電氣需求外，還要考慮建構(gòu)筑物的要求，隨著新一代智能變電站的二次系統(tǒng)整合，站內(nèi)電纜、光纜數(shù)量減少，為電纜溝的優(yōu)化、主控樓采用集裝箱式建筑創(chuàng)造了條件。

電氣總平面布置應(yīng)從主接線、配電裝置、主設(shè)備選型等方面入手，全面了解各電壓等級(jí)配電裝置的布置特點(diǎn)，結(jié)合變電站站址及自然地質(zhì)地形條件、線路走廊等諸多因素，經(jīng)過(guò)對(duì)各級(jí)配電裝置合理組合并通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定最佳的方案。

以通用設(shè)計(jì) 220-C1－1、220-A1－1、110-C －5、110-A1－1邊界條件進(jìn)行220 kV、110 kV戶外變電站的平面布置優(yōu)化方案研究。

3 電氣主接線及主要設(shè)備選擇

3.1 電氣主接線優(yōu)化

電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電網(wǎng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴(kuò)建等要求。主接線設(shè)計(jì)需要考慮與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)和內(nèi)部設(shè)備的相互影響。智能化設(shè)備功能的集合、可靠性的提高，為主接線及設(shè)備配置的優(yōu)化提供了條件。

根據(jù)建設(shè)規(guī)模情況，220 kV變電站220 kV側(cè)維持雙母線接線不變，110 kV側(cè)主接線在滿足系統(tǒng)要求的情況下由雙母線接線優(yōu)化為單母線分段接線，10 kV側(cè)維持單母線分段接線不變。

110 kV變電站110 kV側(cè)、35 kV側(cè)、10 kV側(cè)都維持單母線分段接線不變。

各側(cè)主接線設(shè)備配置可根據(jù)設(shè)備集成情況進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 220 kV、110 kV戶外開(kāi)關(guān)設(shè)備

目前，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備以真空斷路器和SF6斷路器及其成套設(shè)備為主導(dǎo);發(fā)展方向是通過(guò)一次設(shè)備的功能集成及智能組件、傳感器與一次設(shè)備的一體化集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)備有效集成，功能高度整合，提高工程調(diào)試效率，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化向智能一次設(shè)備轉(zhuǎn)變。

AIS變電站220 kV、110 kV設(shè)備選用集合斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器等功能以及融合有在線監(jiān)測(cè)及二次智能組件功能的新型一體化集成式智能隔離斷路器，集成式智能隔離斷路器功能如圖1所示。斷路器斷口達(dá)到隔離開(kāi)關(guān)的斷口要求，線路側(cè)配置接地刀，可取消線路側(cè)雙接地隔離開(kāi)關(guān)，該設(shè)備應(yīng)具有高可靠性、維護(hù)周期達(dá)15 a以上，檢修可與母線配合進(jìn)行，110 kV單母線接線可取消母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，優(yōu)化變電站內(nèi)設(shè)備配置，提高可靠性，滿足運(yùn)行維護(hù)要求。

圖1 集成式智能隔離斷路器Fig.1 Integrated-smart-isolated circuit breaker

GIS變電站220 kV、110 kV設(shè)備選用集合斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器等功能以及融合有在線監(jiān)測(cè)及二次智能組件功能的新型一體化智能GIS設(shè)備。

3.3 10 kV開(kāi)關(guān)柜

10 kV開(kāi)關(guān)柜采用智能環(huán)境友好型金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。開(kāi)關(guān)柜利用環(huán)保氣體絕緣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與原SF6氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備相同的尺寸，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好、占地面積小、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、周期成本低的目的。

3.4 無(wú)功補(bǔ)償裝置

10 kV選用串聯(lián)電抗器與并聯(lián)電容器一體化設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)緊湊型布置，節(jié)約土地資源，縮短建設(shè)周期，減少運(yùn)行維護(hù)量。

3.5 氣體絕緣封閉母線

氣體絕緣封閉母線主要具有性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，通流能力強(qiáng)，體積小，質(zhì)量小，連接方式靈活等特點(diǎn)，可以通過(guò)套管與架空線連接，油氣套管與變壓器連接，可以與GIS直連，也可以在其線路上增加避雷器、電壓互感器等保護(hù)和測(cè)量設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)緊湊，布置施工方便，占地面積小的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的接線方案［11］。

經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，將氣體絕緣母線應(yīng)用于110 kV母線，鑒于其封閉絕緣性能，可以不考慮帶電距離，同時(shí)由于其免維護(hù)性可簡(jiǎn)化主接線形式，達(dá)到縮小變電站占地面積的目的。

4 集裝箱式建筑

目前，集裝箱式建筑在電力行業(yè)多應(yīng)用于低壓配網(wǎng)的箱式變，在高壓輸變電工程中僅處于試點(diǎn)應(yīng)用階段［12-13］。新一代智能變電站利用集裝箱式建筑標(biāo)準(zhǔn)、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)、保溫、通風(fēng)、散熱、防火等條件后，可與10 kV小型化開(kāi)關(guān)柜、站用變、二次屏柜整合，并可作門(mén)衛(wèi)室、衛(wèi)生間、工具間等功能房間，取消站內(nèi)配電裝置樓，優(yōu)化平面布置。集裝箱式建筑效果如圖2所示。

圖2 集裝箱式建筑Fig.2 Container type building

5 平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

5.1 220 kV戶外AIS變電站

220 kV戶外AIS變電站選取通用設(shè)計(jì)220-C1-1方案進(jìn)行研究對(duì)比。

5.1.1 配電裝置布置優(yōu)化

根據(jù)屋外AIS配電裝置設(shè)備配置的調(diào)整及具體的布置情況，對(duì)影響間隔寬度的主要因素，即上層導(dǎo)線以及構(gòu)架處跳線進(jìn)行各種電壓和風(fēng)偏下的距離校驗(yàn)，確定220 kV出線、主進(jìn)間隔寬度保持在13 m。110 kV出線、主進(jìn)間隔寬度保持在8 m，分段間隔由8.2 m優(yōu)化為8 m。

根據(jù)設(shè)備選擇及配置優(yōu)化，220 kV的AIS配電裝置間隔內(nèi)縱向尺寸由54 m優(yōu)化為40.7 m。110 kV母線采用GIL管型封閉母線，取消母線架構(gòu)。

220 kV AIS變電站斷面優(yōu)化如圖3所示。

5.1.2 總平面布置優(yōu)化

圖3 220 kV AIS變電站斷面優(yōu)化對(duì)比圖Fig.3 Comparison of section optimization of 220 kV AIS substation

220 kV配電裝置布置于站區(qū)北側(cè)，110 kV配電裝置布置于站區(qū)南側(cè)，220 kV及110 kV線路均采用架空出線。220 kV配電裝置采用支持式管型母線中型斷路器單列布置，110 kV采用GIS封閉母線中型斷路器單列布置，10 kV開(kāi)關(guān)柜單列布置。主變與220 kV、110 kV主進(jìn)斷路器采用架空導(dǎo)線直接連接，與10 kV開(kāi)關(guān)柜采用絕緣銅管母線連接。變壓器、10 kV配電裝置布置于站區(qū)中部，原配電裝置樓優(yōu)化為集裝箱設(shè)計(jì)，站區(qū)設(shè)置環(huán)形消防道路，同時(shí)供安裝、檢修、運(yùn)行巡視用［14］。新一代智能220 kV AIS變電站電氣總平面布置如圖4所示。

圖4 電氣總平面布置圖(220 kV新一代智能AIS變電站)Fig.4 General layout of electrical system(new generation 220 kV smart AIS substation)

變電站南北方向尺寸由 128.5 m［15］優(yōu)化為78 m，圍墻內(nèi)減少用地39.3%。優(yōu)化前后對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 220 kV AIS方案優(yōu)化前后對(duì)比Tab.1 Comparison of 220 kV AIS scheme before and after optimization

5.2 220 kV戶外GIS變電站

220 kV戶外GIS變電站選取通用設(shè)計(jì)220-A1-1方案進(jìn)行研究對(duì)比。

5.2.1 配電裝置布置優(yōu)化

近期設(shè)計(jì)方案中考慮了全架空出線和全電纜出線2個(gè)設(shè)計(jì)方案。

在全架空出線方案中，根據(jù)220 kV及110 kV屋外GIS配電裝置設(shè)備配置的調(diào)整及具體的布置情況，對(duì)影響間隔寬度的主要因素，即出線側(cè)上層導(dǎo)線以及構(gòu)架處跳線進(jìn)行各種電壓和風(fēng)偏下的距離校驗(yàn)，確定220 kV、110 kV GIS出線間隔寬度仍分別保持在12.5，7.5 m。

在全電纜出線方案中，考慮了線路與變電站內(nèi)設(shè)備的協(xié)調(diào)配合，采用全電纜出線，可以縮小變電站出線側(cè)橫向尺寸，由此可同時(shí)取消進(jìn)出線門(mén)型架構(gòu)、主變架構(gòu)，簡(jiǎn)化配電裝置型式，進(jìn)一步縮小配電裝置縱、橫向尺寸。由于取消了構(gòu)架及外露帶電連接導(dǎo)線，影響間隔寬度的主要因素也隨之消失，配電裝置的寬度只需由GIS設(shè)備本身的產(chǎn)品尺寸及檢修要求確定。

220 kV GIS變電站斷面優(yōu)化對(duì)比如圖5所示。

圖5 220 kV GIS變電站斷面優(yōu)化對(duì)比圖Fig.5 Comparison of section optimization of 220 kV GIS substation

5.2.2 總平面布置優(yōu)化

220 kV、110 kV配電裝置分別布置于站區(qū)北側(cè)、南側(cè)，采用全架空出線或全電纜出線。10 kV開(kāi)關(guān)柜單列布置于集裝箱式建筑內(nèi)。主變與220 kV及110 kV主進(jìn)斷路器均采用油氣套管、GIL管連接，與10 kV側(cè)開(kāi)關(guān)柜采用絕緣銅管母線連接。10 kV配電裝置及無(wú)功補(bǔ)償電容器裝置布置于站區(qū)東側(cè)，原配電裝置樓優(yōu)化為集裝箱設(shè)計(jì)，變壓器布置在變電站中部，站區(qū)設(shè)置環(huán)形消防道路。新一代智能220 kV GIS變電站電氣總平面布置如圖6、7所示。

對(duì)于全架空方案，變電站東西方向由103 m優(yōu)化為110 m，南北方向尺寸由86 m優(yōu)化為63 m，圍墻內(nèi)減少用地22%。全電纜方案，變電站東西方向由103 m優(yōu)化為65 m，南北方向尺寸由86 m優(yōu)化為45 m，圍墻內(nèi)減少用地67%。優(yōu)化前后對(duì)比見(jiàn)表2。

5.3 110 kV戶外AIS變電站

110 kV戶外AIS變電站選取通用設(shè)計(jì)110-C1-1方案進(jìn)行研究對(duì)比。

圖6 電氣總平面布置圖(220 kV新一代智能GIS變電站(架空出線))Fig.6 General layout of electrical system(new generation 220 kV smart GIS substation(overhead outlet))

圖7 電氣平面布置圖(220 kV新一代智能GIS變電站(電纜出線))Fig.7 Layout of electrical system(new generation 220 kV smart GIS substation(cable outlet))

表2 220 kV GIS方案優(yōu)化前后對(duì)比Tab.2 Comparison of 220 kV GIS scheme before and after optimization

5.3.1 配電裝置布置優(yōu)化

110 kV設(shè)備選擇及配置優(yōu)化，母線采用GIS封閉母線，取消母線架構(gòu)。AIS配電裝置間隔內(nèi)縱向尺寸優(yōu)化如圖8所示。

圖8 110 kV AIS變電站斷面優(yōu)化對(duì)比圖Fig.8 Comparison of section optimization of 110 kV AIS substation

根據(jù)110 kV AIS戶外配電裝置設(shè)備配置的調(diào)整及具體的布置情況，對(duì)影響間隔寬度的主要因素，即上層導(dǎo)線以及構(gòu)架處跳線進(jìn)行各種電壓和風(fēng)偏下的距離校驗(yàn)，確定110 kV出線、主進(jìn)間隔寬度保持在8 m，分段間隔由8.2 m優(yōu)化為4 m。

開(kāi)關(guān)柜單列布置，35 kV進(jìn)、出線采用電纜方式，10 kV開(kāi)關(guān)柜單列布置，進(jìn)線采用銅母線橋，出線采用電纜方式。

5.3.2 總平面布置優(yōu)化

110 kV配電裝置布置于站區(qū)北側(cè)，架空出線，主變與110 kV主進(jìn)斷路器導(dǎo)線直接連接。35 kV、10 kV配電裝置布置于站區(qū)南側(cè)，原配電裝置樓優(yōu)化為集裝箱設(shè)計(jì)，變壓器布置在變電站中部，站區(qū)設(shè)置環(huán)形道路。新一代智能110 kV AIS變電站電氣總平面布置如圖9所示。

圖9 電氣平面布置圖(110 kV新一代智能AIS變電站)Fig.9 Layout of electrical system(new generation 110 kV smart AIS substation)

110 kV新一代智能AIS變電站的東西方向由57 m優(yōu)化為55 m，南北方向尺寸由65 m優(yōu)化為38 m，圍墻內(nèi)占地面積減少44%，建筑面積減少72.6%，優(yōu)化前后對(duì)比情況詳見(jiàn)表3。

表3 110 kV AIS方案優(yōu)化前后對(duì)比表Tab.3 Comparison of 110 kV AIS scheme before and after optimization

5.4 110 kV戶外GIS變電站

110 kV戶外AIS變電站選取通用設(shè)計(jì)110-A1-1方案進(jìn)行研究對(duì)比。

5.4.1 配電裝置布置優(yōu)化

近期設(shè)計(jì)方案中考慮了全架空出線和全電纜出線2個(gè)設(shè)計(jì)方案。GIS配電裝置間隔內(nèi)縱向尺寸優(yōu)化如圖10所示。

圖10 110 kV GIS變電站斷面優(yōu)化對(duì)比圖Fig.10 Comparison of section optimization of 110 kV GIS substation

在全架空出線方案中，經(jīng)計(jì)算校驗(yàn)，確定110 kV GIS出線間隔寬度仍保持為7.5 m。

在全電纜出線方案中，配電裝置寬度只需由GIS設(shè)備本身的產(chǎn)品尺寸及檢修要求確定。

5.4.2 總平面布置優(yōu)化

110 kV配電裝置布置于站區(qū)北側(cè)，采用全架空出線或全電纜出線。10 kV配電裝置及無(wú)功補(bǔ)償電容器裝置布置于站區(qū)南側(cè)，10 kV無(wú)功補(bǔ)償電容器裝置布置于站區(qū)西側(cè)，主變與110 kV主進(jìn)斷路器采用油氣套管或GIL管連接，與10 kV側(cè)開(kāi)關(guān)柜采用電纜或絕緣銅管母線連接。變壓器布置在變電站中部。新一代智能110 kV GIS變電站電氣總平面布置如圖11、12 所示。

(1)全架空方案。變電站東西方向由60.8 m調(diào)整為62 m，南北方向尺寸由63.9 m優(yōu)化為40 m，圍墻內(nèi)減少用地36%。

(2)全電纜方案。變電站東西方向由60.8 m優(yōu)化為53 m，南北方向尺寸由63.9 m優(yōu)化為29 m，圍墻內(nèi)減少用地60%。優(yōu)化前后對(duì)比見(jiàn)表4。

圖11 電氣總平面布置圖(110 kV新一代智能GIS變電站(架空出線))Fig.11 General layout of electrical system(new generation 110 kV smart GIS substation(overhead outlet))

圖12 電氣總平面布置圖(110 kV新一代智能GIS變電站(電纜出線))Fig.12 General layout of electrical system(new generation 110 kV smart GIS substation(cable outlet))

6 結(jié)論

新一代智能變電站平面布置的優(yōu)化應(yīng)以電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)、新設(shè)備的研發(fā)為基礎(chǔ)，主要采取技術(shù)論證的方法進(jìn)行研究，根據(jù)典型工程條件設(shè)計(jì)應(yīng)用方案，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比進(jìn)行分析論證。設(shè)計(jì)方案必然涉及到相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，需要與制造廠商密切溝通，提出技術(shù)需求，引導(dǎo)制造廠商的研究方向，通過(guò)合作，實(shí)現(xiàn)制造設(shè)計(jì)與安裝設(shè)計(jì)的內(nèi)在統(tǒng)一，既保證了產(chǎn)品的安全可靠性，又可滿足工程實(shí)用性要求。

變電站平面布置要樹(shù)立全局觀念，在電氣主接線優(yōu)化、新型設(shè)備研制應(yīng)用的基礎(chǔ)上，梳理影響平面布置的因素，將新技術(shù)、新工藝與布置方案融合，提高土地利用率，減少占地面積，實(shí)現(xiàn)平面布置方案功能分區(qū)明確、布置緊湊合理的要求。本文以國(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)整體方案典型工程條件為實(shí)例，得出新一代智能變電站近期平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)今后變電站的電氣平面布置優(yōu)化方向。

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