大型火力發(fā)電廠500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，劉 洋，李國榮

(西南電力設(shè)計院有限公司， 四川 成都 610021)

大型火力發(fā)電廠500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，劉 洋，李國榮

(西南電力設(shè)計院有限公司， 四川 成都 610021)

我國大型火力發(fā)電廠500 kV GIS均布置在主廠房前方，主變壓器與GIS間采用架空線或電纜連接的布置方案，占地面積相對較大，美觀性較差。隨著電力建設(shè)的不斷發(fā)展，選擇合理的配電裝置型式及布置方式可提高土地利用率，節(jié)約用地，從而建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的精品工程。本文依托重慶神華萬州2×1050 MW火力發(fā)電廠500 kV GIS的布置，對廠內(nèi)500 kV GIS布置方案進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而得到國內(nèi)火力發(fā)電廠首次采用的全新布置方案，即500 kV配電裝置采用戶內(nèi) GIS毗鄰于主廠房布置在主變壓器上方。

500 kV GIS；GIL母線；主變壓器。

近年來，大型火力發(fā)電廠采用500 kV電壓等級送出的工程越來越多，合理選擇配電裝置型式及布置方式對A列外的布置方案非常重要。由于500 kV配電裝置采用不同型式和布置方式，大小和形狀有很大差別，其位置一般在主廠房正前方、發(fā)電廠的邊緣，且本身占地面積較大，對電廠的總體布置和占地面積有較大影響。同時由于發(fā)電廠占用大量土地，國家的土地使用政策對占用土地，尤其是耕地、林地又有非常嚴(yán)格的限制，因此節(jié)約建設(shè)用地已經(jīng)成為設(shè)計中的重要指導(dǎo)思想。

1 工程概述

重慶神華萬州電廠規(guī)劃建設(shè)4×1050 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，預(yù)留再擴(kuò)建2×1050 MW燃煤發(fā)電機(jī)組的條件，本期工程(即一期工程)按2×1050 MW燃煤發(fā)電機(jī)組實施。

本期2×1 050 MW機(jī)組采用發(fā)電機(jī)～變壓器組單元接線以500 kV一級電壓接入系統(tǒng)。本期2回出線，遠(yuǎn)期4回出線，2臺機(jī)組共設(shè)1臺起動/備用變壓器，電源由廠內(nèi)500 kV配電裝置直接降壓引接，500 kV配電裝置采用SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear, GIS)。500 kV電氣主接線采用3/2斷路器接線，見圖1。

圖1 500 kV電氣主接線示意圖

3 A列外電氣設(shè)備布置方案

根據(jù)重慶神華萬州電廠的廠址情況，結(jié)合電廠總平面優(yōu)化布置方案，500 kV配電裝置出線側(cè)(電廠東側(cè))為鹽井河，爐后側(cè)為龍家大梁山脊(最高處約330 m)，山脊西側(cè)為長江，整個廠址場地呈條帶狀(南北向長約1000 m，東西向最寬處約600 m)，因此電廠總平面布置需盡量壓縮配電裝置縱向尺寸，以減少電廠占地面積和挖方量，為此設(shè)計考慮了500 kV GIS布置在主變壓器上方的新型布置和500 kV GIS常規(guī)戶外布置兩種方案，并對它們進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

3.1 500 kV GIS布置在主變壓器上方

主廠房A列柱外設(shè)披屋，主變壓器、高壓廠用變壓器及起動/備用變壓器均布置于披屋0.0 m層，設(shè)專用變壓器室，變壓器室位于1/0A與3/0A軸線之間，主變壓器采用三相一體變壓器，冷卻方式為強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷(ODWF )。

500kV GIS布置于披屋17.0 m層(與主廠房運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高一致)A與2/0A軸線之間，#2主變壓器及起/備變上方。GIS采用“一”字型布置，GIS室跨度為14.5 m，本期GIS橫向尺寸為62 m，遠(yuǎn)期尺寸為137.5 m。在GIS配電裝置室內(nèi)設(shè)有電動單梁懸掛起重機(jī)，靠固定端側(cè)設(shè)GIS檢修區(qū)域及吊物孔，通過該吊物孔可將500 kV GIS斷路器單元及附屬設(shè)備等吊裝至17.0 m層面。

主變壓器及起/備變高壓側(cè)均采用GIL母線直接接入500 kV GIS配電裝置，變壓器室內(nèi)部分GIL母線采用吊裝結(jié)構(gòu)并設(shè)置GIL母線安裝檢修用吊鉤。至#1主變壓器的GIL母線、避雷器及線路側(cè)出線套管等露天布置在披屋2/0 A與3/0 A軸線之間17.00 m層屋頂。

500kV出線掛線點(diǎn)布置于披屋2/0 A軸線梁(柱)上，掛線點(diǎn)高度33.00 m，避雷線掛線點(diǎn)高度41.00 m。

3.2 500 kV GIS常規(guī)戶外布置

500kV GIS布置在主廠房前方，采用“一”字型布置，進(jìn)、出線均設(shè)一排構(gòu)架，構(gòu)架寬度28.00 m，掛線點(diǎn)高20.50 m。配電裝置設(shè)有環(huán)形道路，以滿足設(shè)備運(yùn)輸和檢修時車輛通行的需要。500 kV配電裝置橫向尺寸111.4 m，縱向尺寸50 m，A列柱至500 kV GIS進(jìn)線構(gòu)架距離54.5 m。主廠房A列外布置主變壓器、高廠變及起/備變。該方式為目前國內(nèi)火力發(fā)電廠A列外常規(guī)布置方案。500 kV 戶外GIS配電裝置平面布置圖詳見圖2。

圖2 500 kV戶外GIS平面布置圖

3.3 兩種布置方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)《火電工程限額設(shè)計參考造價指標(biāo)》，對兩種方案進(jìn)行投資比較，見表1。

表1 500 kV GIS不同布置方案投資比較

根據(jù)500 kV GIS設(shè)備招標(biāo)結(jié)果，重慶神華萬州電廠500 kV GIS(含進(jìn)出線套管及全部GIL母線)為西安西電開關(guān)電氣有限公司ZF8A－550型GIS設(shè)備，設(shè)備價格約為5100萬元。因此，實際招標(biāo)情況500 kV GIS布置在主變壓器上方的布置方案與常規(guī)GIS布置方案投資差額會更小。

技術(shù)上：500 kV戶內(nèi)GIS新型布置方案比戶外GIS具有占地更少、耐污能力強(qiáng)、噪聲低、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)；同時運(yùn)行管理更方便，節(jié)省了A排外架空線構(gòu)架，廠前區(qū)布置更加簡潔；500 kV戶內(nèi)GIS新型布置方案與汽機(jī)房形成一體，主廠房立面簡潔整齊，景觀更好，與相鄰的廠前建筑區(qū)更協(xié)調(diào)，能達(dá)到全廠建筑美觀大方、與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、建筑格調(diào)一致、打造現(xiàn)代工業(yè)藝術(shù)品的目的。

雖然500 kV GIS常規(guī)戶外布置方案較500 kV GIS布置在主變壓器上方新型布置方案節(jié)省投資，但考慮到電廠廠址條件以及本工程 “世界一流、國內(nèi)第一”的建設(shè)目標(biāo)和“五化五型”(自動化、智能化、數(shù)字化、集約化、社會化和質(zhì)量型、效益型、創(chuàng)新型、環(huán)保型、園林型)的設(shè)計理念，綜合上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，重慶神華萬州電廠最終采用500 kV GIS布置在主變壓器上方新型布置方案。

3.4 實施案例

500kV GIS布置在主變壓器上方(主變壓器采用水冷)方式在國內(nèi)大型水電站中已得到廣泛采用，且有大量的運(yùn)行業(yè)績，如三峽工程左、右岸電站26臺700 MW機(jī)組，溪洛渡左、右岸電站18臺770 MW機(jī)組，龍灘9臺700 MW機(jī)組等。為了更全面了解該布置方式運(yùn)用情況和相關(guān)技術(shù)問題，我院對三峽水力發(fā)電廠左岸電站進(jìn)行了實地調(diào)研，經(jīng)了解，其500 kV配電裝置為室內(nèi)GIS，采用ABB ELK3型的GIS設(shè)備，布置在主變壓器上方，樓面標(biāo)高為93.6 m，GIS室跨度為17 m，長度與左岸14臺機(jī)組主廠房差不多，共約500 m。線路側(cè)的CVT、阻波器和避雷器等露天布置在GIS屋頂，標(biāo)高為107 m，運(yùn)行情況良好。

4 室內(nèi)GIS布置方案的相關(guān)問題

500kV GIS毗鄰于主廠房布置在主變壓器上方，必將涉及到主變型式、冷卻方式的選擇以及GIS配電裝置室的通風(fēng)、防火等一系列問題，以下分別進(jìn)行著重說明。

4.1 主變壓器型式

本工程水運(yùn)條件較好，主變壓器采用三相一體變壓器在運(yùn)輸上可行，且國產(chǎn)500 kV、1000MVA級三相主變壓器已有運(yùn)行業(yè)績，其可靠性得到了有效驗證。因此，本工程主變壓器可采用三相一體變壓器。

4.2 變壓器冷卻方式

本工程主變壓器容量較大，且布置于室內(nèi)，散熱條件較為不利，為了提高主變壓器及其布置區(qū)域電氣設(shè)備的運(yùn)行安全可靠性，降低噪聲，為運(yùn)行維護(hù)人員創(chuàng)造一個良好的運(yùn)行環(huán)境，主變壓器采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷卻方式(ODWF )。

高廠變、起/備變?nèi)萘坎淮螅l(fā)熱量較小，其變壓器小間設(shè)置機(jī)械通風(fēng)裝置就能將變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)排入室內(nèi)的熱量排出室外，高廠變、起/備變均采用自然油循環(huán)風(fēng)冷方式(ONAF)。

4.3 GIS配電裝置室通風(fēng)

主廠房A排披屋17.0 m層GIS配電裝置室屬于SF6電氣設(shè)備室，設(shè)置了兼作平時通風(fēng)用的事故通風(fēng)系統(tǒng)，采用防雨百葉窗自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，室內(nèi)空氣不允許再循環(huán)。事故排風(fēng)量按換氣次數(shù)不少于12次/h計算，事故排風(fēng)系統(tǒng)由下部排風(fēng)系統(tǒng)(換氣次數(shù)≥4次/h)和上部排風(fēng)系統(tǒng)(換氣次數(shù)≥8次/h)組成，平時通風(fēng)時僅運(yùn)行下部排風(fēng)系統(tǒng)，事故通風(fēng)時上、下部排風(fēng)系統(tǒng)同時運(yùn)行。下部排風(fēng)系統(tǒng)由6臺風(fēng)量為26000 m3/h·臺的風(fēng)機(jī)箱、排風(fēng)管及下部吸風(fēng)口組成，下部吸風(fēng)口底部距地面高度≤0.3 m，風(fēng)機(jī)箱置于GIS室屋面，沉降于GIS室下部的有害氣體通過下部吸風(fēng)口及排風(fēng)管，由風(fēng)機(jī)箱排至室外。上部排風(fēng)裝置采用屋頂風(fēng)機(jī)，共設(shè)置12臺風(fēng)量為26000 m3/h.臺的屋頂風(fēng)機(jī)。GIS室通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)管及其附件均考慮防腐措施。

4.4 GIS配電裝置室防火

GIS室與主廠房之間墻體、樓板和門均滿足防火要求，吊物孔處采用防火卷簾和水幕防火隔斷。

變壓器間與其它房間之間的樓面鋼梁采用防火板或防火涂料保護(hù)，其耐火極限不低于3 h，墻上的門為甲級防火門，采取以上這措施后，變壓器間發(fā)生火災(zāi)時對樓上GIS設(shè)備不會造成影響。

5 結(jié)論

基于重慶神華萬州電廠的廠址條件限制，為達(dá)到節(jié)省廠區(qū)占地和追求建筑美觀的要求，結(jié)合對國內(nèi)大型變壓器廠商調(diào)研情況和各大型水電站集成布置優(yōu)化成果，在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠首次實施高壓變壓器及配電裝置室內(nèi)集成布置方案，即500 kV GIS與主變、高廠變、起/備變等關(guān)聯(lián)設(shè)備集成布置于主廠房內(nèi)，GIS布置于A列披屋17.0 m層，主變、高廠變、起/備變分別布置于0.0 m層專用變壓器室內(nèi)，主變和起/備變高壓側(cè)均通過GIL母線接入GIS，主變壓器采用強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)水冷卻方式(ODWF )。通過上述的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和重慶神華萬州電廠的成功投運(yùn)，希望這種500 kV GIS新型布置方案能對受廠址地形條件限制，同時追求建筑美觀的大型火力發(fā)電廠工程起到借鑒作用。

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A New Type Layout of 500 kV GIS for Fossil Fired Power Plant

TANG Tao, LIU Yang, LI Guo-rong
(Southwest Electric Power Design Institute Co,.Ltd., Chengdu 610021, China)

Normally 500 kV GIS are arranged in front of main house for fossil fired power plant in China, using overhead lines or cables connected between generator transformer and 500 kV GIS. This arrangement will cover larger area of land and is less-attractive. With the continuous development of electric power construction, Switchgear arrangement type and appropriate layout can improve the utilization of the land, to save land, to construct resource-saving and environment-friendly projects. Based on 500 kV GIS layout of Chongqing Shenhua Wanzhou 2×1050 MW fossil fired power plant, economical and technical comparison of specified 500 kV GIS is given. A new layout that indoor 500kV GIS adjacent to the main house layout is arranged on the top of generator transformer is used firstly in 500kV GIS of fossil fired power plant in China.

500kV GIS; GIL bus bar; generator transformer.

TM621

B

1671-9913(2016)06-0051-05

2016-03-07

唐滔(1978- )，男，四川成都人，高級工程師，長期從事火力發(fā)電廠、變電站的設(shè)計工作。