基于“大車(chē)間”式戶(hù)內(nèi)配電裝置布置研究

常伯濤，朱 萍，楊建華，趙東成，田朝輝

(1.河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 河北 石家莊 050000；2.國(guó)網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司，河北 石家莊 050051)

1 概述

新一代智能變電站的建設(shè)目標(biāo)是“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”，為智能變電站建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了新的要求。高壓配電裝置布置是變電站設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，是體現(xiàn)變電站“結(jié)構(gòu)布局合理”的重要方面。

高壓配電裝置布置考慮國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策、節(jié)約用地、自然條件、運(yùn)行和檢修等要求，滿(mǎn)足“兩型一化”要求。氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Metal Enclose Switchgear，GIS)，具有占地省、安裝維護(hù)工作量少、檢修周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。一般地說(shuō)，GIS變電站的占地面積約為AIS變電站的1/5～1/3不等，電壓等級(jí)越高，省地越明顯，而且GIS設(shè)備電磁輻射小，防污性能好，因此GIS變電站在城市中心區(qū)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在城市中心區(qū)域考慮到占地少、美觀(guān)、減少噪音和電磁排放等因素，更多的采用戶(hù)內(nèi)GIS變電站。

本文結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際情況， 梳理了配電裝置優(yōu)化的思路，整理、歸納影響配電裝置布置及電氣總平面布置的因素，充分借鑒國(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)模塊化思路，以“功能集成、配置優(yōu)化”為設(shè)計(jì)理念，提出了“大車(chē)間”式戶(hù)內(nèi)配電裝置布置方案，突出變電站工業(yè)化設(shè)施功能定位。

2 工程概況

某220 kV變電站位于天津市北辰區(qū)西堤頭鎮(zhèn)永定河村，津薊高速與永定新河交接處。站址北側(cè)為永定新河，南側(cè)緊貼蘆新河110 kV變電站，東側(cè)為津薊高速公路，西側(cè)為江天重工有限公司。

終期規(guī)劃建設(shè)的3×240 MVA主變，每臺(tái)主變低壓側(cè)裝設(shè)1組20 Mvar和2組10 Mvar電容器。220 kV采用雙母線(xiàn)雙分段接線(xiàn)，規(guī)劃出線(xiàn)12回，采用戶(hù)內(nèi)GIS設(shè)備，架空與電纜混合出線(xiàn)方式；110 kV采用單分段三分段接線(xiàn)，出線(xiàn)15回，采用戶(hù)內(nèi)GIS設(shè)備，電纜出線(xiàn)方式；35 kV采用單母線(xiàn)三分段接線(xiàn)，出線(xiàn)18回，采用充氣式開(kāi)關(guān)柜。

可研設(shè)計(jì)方案國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)220－A3－3方案，根據(jù)本工程特點(diǎn)，進(jìn)行了模塊化拼接。設(shè)置220 kV GIS配電裝置樓和生產(chǎn)綜合樓，兩幢樓平行布置，主變壓器戶(hù)外布置。220 kV GIS 配電裝置樓布置在站區(qū)東側(cè)，一層布置9組35 kV電容器組，二層布置220 kV GIS及3組35 kV電容器組，采用架空與電纜混合出線(xiàn)方式。生產(chǎn)綜合樓布置在站區(qū)西側(cè)，一層布置35 kV 配電裝置、站用變、電壓配電盤(pán)、蓄電池、#1主變消弧線(xiàn)圈等，二層布置110 kV GIS、#2、#3主變消弧線(xiàn)圈及二次設(shè)備等，采用采用架空與電纜混合出線(xiàn)方式。3臺(tái)主變壓器布置在兩幢樓之間。進(jìn)站大門(mén)在站區(qū)東南側(cè)。圍墻內(nèi)占地面積8865.66 m2，建筑面積5018.48 m2，電氣總平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 電氣總平面布置圖

此方案設(shè)備布置分區(qū)不明確，功能集成度不夠，每種配電裝置預(yù)留運(yùn)輸通道，無(wú)法共用空間，造成空間利用率低。

3 “大車(chē)間”式布置方案

3.1 設(shè)備同室布置，共用運(yùn)輸通道

傳統(tǒng)的變電設(shè)計(jì)中，各電壓等級(jí)配電裝置設(shè)置單獨(dú)的配電裝置室，例如，在通用設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置220 kV配電裝置室、110 kV配電裝置室、35 kV配電裝置室等，配電裝置縱向尺寸分別為13 m、11 m、12 m。

本工程打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，提出“大車(chē)間”的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)整合配電裝置共性因素，不同電壓等級(jí)設(shè)備同室布置，共用運(yùn)輸檢修通道，提高面積的使用率。220 kV、110 kV、35 kV 配電裝置均采用戶(hù)內(nèi)GIS設(shè)備，因設(shè)備質(zhì)量較大，安裝、運(yùn)輸都需要較大的空間，所以布置在配電樓一層的不同區(qū)域，共用檢修、安裝、運(yùn)輸通道，整個(gè)配電樓縱向尺寸為23 m，與通用設(shè)計(jì)相比，縱向尺寸減少3 m，見(jiàn)圖2。電容器與消弧線(xiàn)圈等相對(duì)容易運(yùn)輸?shù)脑O(shè)備布置在配電樓二層，與通用設(shè)計(jì)相比，減少縱向尺寸2.5 m，見(jiàn)圖3。

圖2 配電樓一層布置圖

圖3 配電樓二層布置圖

3.2 設(shè)備錯(cuò)層布置，充分利用空間

在變電通用設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)中，由于設(shè)備高度、吊裝要求、實(shí)驗(yàn)要求等條件，對(duì)空間高度要求也不相同，配電樓每層高度往往由要求高的設(shè)備決定，造成空間高度的浪費(fèi)。通用設(shè)計(jì)中，220 kV配電裝置室梁底吊裝點(diǎn)凈高7.5 m，110 kV配電裝置室梁底吊裝點(diǎn)凈高6.5 m，35 kV配電裝置室梁底凈高為5.5 m。通過(guò)優(yōu)化布置，由于35 kV配電裝置室要求高度低，與220 kV、110 kV GIS 設(shè)備對(duì)層高要求不同的特點(diǎn)，在35 kV配電裝置室上方設(shè)置綜合保護(hù)室和蓄電池室。平、斷面布置圖見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 綜合保護(hù)室平面布置圖

圖5 綜合保護(hù)室斷面圖

3.3 裝備先進(jìn)適用

目前設(shè)備正在向智能化、小型化發(fā)展，220 kV配電裝置采用小型化GIS 設(shè)備，間隔寬度為2.2 m，110 kV 配電裝置采用小型化GIS設(shè)備，間隔寬度1 m。35 kV采用GIS 設(shè)備，SF6氣體絕緣，柜體寬度尺寸為0.8 m或者0.6 m。通過(guò)采用小型化設(shè)備，可有效減少占地面積和建筑面積。

3.4 電氣總平面布置

以“系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)布局合理”為目標(biāo)，綜合配電樓共分三層，地下一層為電纜夾層，地上一層布置220 kV GIS/110 kV GIS/35 kV充氣柜室和輔助房間，局部二層布置綜合保護(hù)室和蓄電池，地上二次電容器室/消弧線(xiàn)圈室。220 kV采用電纜和架空相結(jié)合出線(xiàn)方式，向東出線(xiàn)，110 kV采用全電纜出線(xiàn)，從散熱、消防、檢修安裝方面考慮，主變壓器采用戶(hù)外布置方式，220 kV進(jìn)線(xiàn)采用電纜與GIS相連，110 kV進(jìn)線(xiàn)采用架空與GIS相連，35 kV進(jìn)線(xiàn)采用絕緣管母線(xiàn)與35 kV充氣柜相連。電氣總平面布置圖見(jiàn)圖6。

圖6 電氣總平面布置圖

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

通過(guò)優(yōu)化布置，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

從表1可以看出，戶(hù)內(nèi)變電站采用“大車(chē)間”式布置方案可有效的減少占地面積和建筑面積。充分體現(xiàn)了新一代智能變電站 “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)?！钡哪繕?biāo)。

5 結(jié)論

本文結(jié)合某變電站的實(shí)際情況，充分借鑒國(guó)家電網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)模塊化思路，以“功能集成、配置優(yōu)化”為設(shè)計(jì)理念，提出了“大車(chē)間”式新型配電裝置布置方案，各電壓等級(jí)設(shè)備同室布置，共用運(yùn)輸檢修通道，戶(hù)內(nèi)設(shè)備根據(jù)設(shè)備高度、吊裝要求、實(shí)驗(yàn)要求等條件，對(duì)室內(nèi)空間高度不同的要求，合理布局，提高空間的使用率，突出變電站工業(yè)化設(shè)施功能定位，設(shè)計(jì)思路和理念值得推廣。

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