基于鄖縣220 kV變電站的配電裝置布置優化設計

沈曄華，王 紅，孫懷宇，王宇飛，高 峻

（1.沈陽電力勘測設計院，遼寧 沈陽 110003；

2.國網沈陽供電公司電力設備工程局，遼寧 沈陽 110003）

其它

基于鄖縣220 kV變電站的配電裝置布置優化設計

沈曄華1，王 紅1，孫懷宇2，王宇飛2，高 峻2

（1.沈陽電力勘測設計院，遼寧 沈陽 110003；

2.國網沈陽供電公司電力設備工程局，遼寧 沈陽 110003）

變電站配電裝置的布置優化一直是變電站設計的重點，文中以通用設計、通用設備為引領，采用集成式智能化電氣設備，按照工程實際優化配電裝置布置，并優化設計各基本模塊，采用標準化、模塊化的設計方案，形成功能集成、配置優化的變電站。

通用設計；布置優化；模塊化

變電站的配電裝置布置優化問題一直是變電站設計的重中之重，將變電站的配電裝置占地面積合理壓縮是本文研究重點。以十堰鄖縣220 kV變電站為例，設計方案在現有智能變電站建設成果的基礎上［1］，推行 “結構布局合理、系統高度集成、技術裝備先進、經濟節能環保、支持調控一體”設計理念，通過優化電氣主接線、合理選擇設備型式、壓縮進出線構架尺寸、優化配電裝置基本模塊等方法，使變電站布局更加緊湊，減少變電站的占地面積，形成功能集成、配置優化的智能變電站。

1 電氣主接線優化

變電站建設規模如下：本期安裝1臺180 MVA主變壓器，220 kV出線1回，110 kV出線8回，10 kV出線9回；遠期安裝3臺180 MVA主變壓器，220 kV出線6回，110 kV出線12回，10 kV出線24回。

根據建設規模及系統接網情況分析，220 kV、110 kV、10 kV均選擇單母線分段接線即可滿足可靠性要求，220 kV及110 kV進出線均無T接線路，因此可以簡化設備配置，取消主變、線路間隔進出線側隔離開關。

2 設備選型優化

2.1 220 kV、110 kV配電裝置優化

220 kV和110 kV配電裝置均采用戶外集成式智能隔離式斷路器 （簡稱DCB），集成常規斷路器、隔離開關、電流互感器、接地開關的功能于一體，外形尺寸與常規斷路器一致。采用DCB可減少變電站主接線中元件的數量，提高變電站電氣主接線的可靠性，優化設備檢修策略，節約配電裝置占地面積［2-3］。

2.2 10 kV配電裝置優化

10 kV配電裝置采用集裝箱式設備，箱內配置環保型氣體絕緣開關柜，柜內采用真空斷路器，進線采用絕緣銅管母線連接，出線采用電纜連接。根據變電站建設規模及整體布置，10 kV配電裝置僅需配置4個12 m長度的集裝箱，與常規建筑物相比較，能有效節約變電站建材消耗及占地面積。

2.3 10 kV無功補償裝置優化

10 kV無功補償裝置采用組合式電容器裝置，組合式電容器裝置由箱式高壓并聯電容器、油浸式串聯電抗器、放電線圈、氧化鋅避雷器、保護器件及電纜進線箱等設備組合而成。電容器、電抗器和放電線圈為一體式油浸全密封結構，具有容量大、場強適中、小型化、免維護、運行安全可靠及壽命長等優點。

2.4 二次設備優化

二次設備采用模塊化設計，分為DCB智能組件柜模塊、主變智能控制模塊、二次設備預制艙模塊、10 kV開關柜模塊及10 kV電容器模塊。二次設備均采用屏前接線方式，可實現二次設備屏體的靠墻布置。

3 模塊化設計優化

3.1 主母線設備選擇

本工程220 kV、110 kV主母線設備采用SF6氣體絕緣母線，均為單母線分段接線、配電裝置雙列布置。220 kV母線排列僅為常規合金管母線布置的11.4%［1］，220 kV SF6氣體絕緣母線平面、斷面布置如圖1所示；110 kV母線排列僅為常規合金管母線布置的15.6%，110 kV SF6氣體絕緣母線平面、斷面布置如圖2所示。

3.2 220 kV配電裝置模塊優化

220 kV配電裝置采用戶外集成式智能隔離斷路器，該斷路器的觸頭在SF6滅弧室內，具備斷路器和隔離開關的雙重功能。

可研方案采用傳統隔離開關加斷路器布置，220 kV配電裝置廠區為支持管母線中型布置，占地為160 m×54 m。優化后，本方案220 kV配電裝置廠區占地為93 m×28 m，僅為可研方案占地的30%，節省占地面積6 036 m2。

3.3 110 kV配電裝置模塊優化

110 kV配電裝置采用戶外集成式智能隔離斷路器，該斷路器的觸頭在SF6滅弧室內，具備斷路器和隔離開關的雙重功能。

126 kV隔離斷路器具備優良的開斷性能和較大的絕緣裕度，同時集成電子式電流互感器并配用智能化模塊。采用低維護、高可靠性的隔離式斷路器，取代了傳統的斷路器和獨立隔離開關的接線方式，既可優化斷路器和隔離開關的檢修策略，又可簡化變電站設計，大大減少變電站內電力設備使用量。

圖1 220 kV SF6氣體絕緣母線平面、斷面布置

圖2 110 kV SF6氣體絕緣母線平面、斷面布置

3.4 110 kV架空出線方式優化

110 kV配電裝置采用雙層出線方式，4回出線共用一個寬度為15 m的雙層構架，在上層構架和下層構架各掛兩回出線，平行排列，充分利用空間位置。出線構架上下2層的掛線點高度分別為14 m和9 m，出線構架避雷線掛線點高度為18.5 m?？裳蟹桨?10 kV側有17個間隔，本方案只排列9個間隔，減少8個，110 kV架空出線斷面如圖3所示。

優化后，縱向尺寸由38 m縮至23.5 m，橫向尺寸由160 m縮至102 m。110 kV廠區占地為102 m×23.5 m，僅為可研方案占地的39.4%，節省占地面積3 683 m2。

3.5 10 kV配電裝置及站用變模塊優化

10 kV配電裝置采用集裝箱式設備，按電氣功能模塊化設置，箱內接線及單體設備調試均在工廠內完成。箱內設備、箱與箱及箱與其它設備間實現“即插即用”，采用標準化連接。

集裝箱采用國際標準型，外形尺寸為12 192 mm×2 896 mm×2 438 mm，在變壓器附近空余位置插空放置。集裝箱內的10 kV開關柜雙列布置，配置真空斷路器，氣體絕緣開關柜采用氮氣或混合氣體絕緣，真正實現綠色環保要求。開關柜外形尺寸為500 mm×1 150 mm×2 410 mm。單氣箱結構、高壓回路全部氣體密封，柜與柜之間、上下氣箱之間用硅橡膠母線連接器連接，發生故障時無須移動左右兩側的開關柜即可更換母線氣箱。

本方案 10 kV集裝箱內真空斷路器長度約0.67 m，柜前操作通道為2.12 m，柜后維護通道為0.1 m，滿足巡視維護通道的最小寬度要求。10 kV集裝箱占地面積約120 m2，取消獨立的10 kV配電裝置室和站用變室，與可研方案相比，10 kV配電裝置模塊占地面積共減少240 m2。

3.6 二次設備模塊優化

二次設備模塊采用前接線、前顯示的設備形式，二次屏體實現靠墻布置，減少運維通道數量，有效節省了建筑面積。將合并單元、智能終端、在線監測IED等二次組件與一次設備融合，形成集成式智能設備，二次設備屏柜數量較通用設計方案減少12面［4-5］。

圖3 110 kV架空出線斷面

二次設備預制艙模塊分為公用設備預制艙、間隔層及電源設備預制艙，其中公用設備預制艙和電源設備預制艙長度均為12.0 m，寬度均為3.0 m，總占地面積為72 m2；可研方案的二次設備室長度為22.2 m，寬度為9.2 m，占地面積為204.2 m2。優化后，占地面積減少132.2 m2。

4 變電站總平面布置優化

變電站站址地貌為剝蝕侵蝕山坡地帶，微地貌為溝谷，建設用地為削山平谷。鄖縣的山場、水域、道路和村莊分別占國土面積的 81.2%、10.3%、4%和4.4%，因此變電站站址建設用地非常緊張。

根據進出線方向，本方案電氣總平面按3列布置，分別為220 kV配電裝置模塊、主變壓器模塊及110 kV配電裝置模塊，使各級配電裝置之間的接線更加順暢，距離最短?？紤]設備外形尺寸和檢修巡視通道，確定各模塊尺寸如表1所示。

表1 模塊尺寸統計

由以上優化，可得如下結論：

a.220 kV終端塔落在規劃紅線內，可縮短220 kV進線檔的長度，并避免進線檔跨越公路；

b.將紅巖路西北側2條110 kV線路和武當糧油產業園內4條110 kV線路路徑集中到規劃紅線內，可優化110 kV線路走廊，減小110 kV出線走廊對開發區的影響；

c.變電站僅有北角830 m2場區位于深填方區，需要強夯的面積僅為可研方案的6.4%；

d.變電站圍墻與南側保留山體的距離增大30 m，有利于保證施工現場的安全性，并取消變電站西南側圍墻擋土，節約工程量；

e.通過優化電氣主接線、設備選型來實現變電站總平面布置優化，本方案占地面積為7 340 m2，較可研方案減少13 460 m2，優化率為64.7%。

5 結束語

鄖縣220 kV智能變電站通過簡化電氣主接線、合理選擇設備型式及優化配電裝置基本模塊等方式，使得變電站的配電裝置布局清晰合理、接線順暢，節約了占地且節省投資，既滿足生產安全、檢修維護方便的要求，又能體現智能變電站電氣總平面布置及配電裝置選型的發展方向，從而實現了標準化設計、模塊化建設。

［1］ 劉振亞.國家電網公司輸變電工程通用設計110（66） ～500 kV變電站分冊 ［Z］.2011：144-147.

［2］ DL／T 5352—2006，高壓配電裝置設計技術規程 ［S］.

［3］ DL／T 5218—2012，220 kV～750 kV變電站設計技術規程［S］.

［4］ 閻 凱，姜 玲.長春南500 kV智能變電站技術特點分析［J］.東北電力技術，2011，32（6）：23-27.

［5］ 張幼明，高忠繼，黃 旭.智能變電站技術應用研究分析［J］.東北電力技術，2012，33（5）：1-3.

Layout Optimization Design of Distribution Device Based on Yunxian 220 kV Substation

SHEN Ye?hua1，WANG Hong1，SUN Huai?yu2，WANG Yu?fei2，GAO Jun2
（1.Shenyang Electric Power Survey and Design Institute，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.State Grid Shenyang Power Supply Company Electric Power Equipment Engineering Bureau，Shenyang，Liaoning 110003，China）

Optimization of distribution equipment is the core of substation design，this paper adopts integrated intelligence electrical appliance by the general design and general equipment，optimization of distribution equipment layout and optimization design of the basic model.Standardization and modularity design scheme are adopted，this forms a function integrated and optimizing allocations substation.

General design；Layout optimization；Modularity

TM642

A

1004-7913（2015）11-0052-04

沈曄華 （1982—），男，學士，工程師，主要從事220 kV及以下變電站設計工作。

2015-07-18）