500kV變電站220kV GIS配電裝置布局的優化與研究

梁大鵬　聶文海

摘要：針對該變電站地理位置和實際需求，討論了常規出線、雙飛蜓出線和風帆出線與GIS設備的匹配性。經過對比分析，新型戶外220kV GIS風帆式配電裝置具備充分的經濟技術優勢，能夠充分發揮GIS設備布局緊湊的特點，節約占地面積。綜合考慮安裝、維修、運行和電氣距離的要求，結合該500kV變電站的具體情況，最終提出采取風帆式分段跨線與常規門型構架雙L型出線相結合的方案，并在實際工程中得到應用。

關鍵詞：GIS；風帆式布置；垂直出線；占地面積

中圖分類號：TM 76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）05（a）-0000-00

一、引言

隨著電網的建設發展，變電站的數量越來越多，建設變電站的土地資源卻越發緊缺，如何合理布置電力設施，優化設備布局，在確保運行安全和檢修便利的前提下，盡可能的減少變電站占用土地面積是一項具有挑戰且亟待解決的問題。解決這一問題的一種有效思路便是利用高度集約化的GIS氣體絕緣全封閉組合電器的布置特性來降低設備占用的空間[1，7]，正在被廣泛應用到各電壓等級變電站內設備的布置[5～6]。

本文結合冀北地區某500kV變電站的建設，針對該站的地理位置和出線規模等具體情況，研究該站220kV GIS配電裝置的布局優化，對常規出線型式、雙飛蜓出線型式以及風帆出線型式做經濟技術對比分析，結合運行、安裝、維修、電氣距離等各方面要求，探討適用于該站的最優布置方案，并推薦在該站的實際工程中嘗試應用。

二、常規出線方案

以冀北地區某500kV變電站為例，按照220kV終期出線16回，全部出線均從變電站東側出線再經站外轉角塔分8回向南、8回向北考慮，常規出線門架寬24m，寬度總計需192m。而220kV GIS設備間隔寬度僅3m，考慮16（出線）+2（母聯）+2（母設）+4（主變）共24間隔寬72m，加上母分間隔寬約6.5m，總寬度約78.5m，為了和出線門架位置對應，還需要約113.5m的220kV GIS母線筒連接，造價較高。同時還需要考慮在站外東側布置8基雙回轉角塔的投資。所以這種常規出線方式雖然采用了GIS設備，但節約占地的優勢未能充分體現，依然需要較大的征地面積和工程投資。

三、雙飛蜓出線方案

雙飛蜓式出線方案將出線構架簡化為一根獨立鋼管桿，把兩相GIS出線的GIL管線進行延伸，并向一側彎曲，使三相套管能夠按一字型排列，并垂直于主母線縱向。三相導線連接到同一根獨立鋼管桿的橫擔上，掛點呈上、中、下三層布置，形成同桿雙回垂直出線結構。如按照避雷器內置考慮，4回出線共占用24m間隔寬度，單間隔寬度平均為6m。

四、風帆出線方案

風帆式出線構架由三層出線梁連成1個整體，2個間隔共用1跨，端部采用聯合端撐，整體構架受力合理。構架柱采用420mm截面的Q345鋼管桿即可滿足受力要求，因此構架柱至GIS套管的距離可較“雙飛蜓式”垂直出線進一步減小。通過出線構架橫向尺寸優化，橫向尺寸可由192m優化至88m，節省母線筒和土地寬度104m，壓縮幅度達54%。通過配電裝置縱向尺寸優化，優化后線路間隔縱向尺寸僅為19.5m，較常規布置的縱向距離26m減少了6.5m。通過將GIS中斷路器與套管置于GIS母線兩側，可將主變處間隔寬度壓縮至12m。

五、技術經濟比較

對以上三種配電裝置作比較，終期16回出線皆為東側出線下，考慮220kV GIS配電裝置間隔尺寸、出線排列形式、間隔占地面積、連接母線筒長度等因素。連接母線筒長度指由于GIS設備與出線排架寬度不一致時，需要額外鋪設的母線筒長度。母線筒造價按2.5萬元/m計算，征地費用按20萬/畝（即300/m2）計算，常規出線由于水平排列方式，致使單間隔寬度無法壓縮。而雙飛蜓出線、和風帆式出線均采用了三相導線垂直排列的型式，在確保符合電氣安全距離的要求下，將單間隔寬度壓縮至最小5.5m，達到節省土地占用，縮短母線筒長度，節約投資的目的。

結合該站的具體情況，最終采取常規門型構架雙L型出線與風帆式分段跨線相結合的方案。如表1可以看出，即使不考慮出站轉角塔由8基縮減至4基的情況下，采用常規門型構架雙L型出線與風帆式分段跨線相結合的方案后，占地面積節省了2095.5m2，220kV配電裝置區造價節省了312.4萬元。節約工程造價和土地使用效果顯著，在具體工程項目中適用性良好。

參考文獻

[1]高美金，高亞棟，陳飛，金國勝.戶外GIS設備架空垂直出線方式的研究與應用[J].浙江電力，2014.11

[2]國家電網公司基建部.國家電網公司輸變電工程通用設計110（66）～750 kV智能變電站部分（2011年版）[M].北京：中國電力出版社，2011.

[3]國家電網公司基建部.國家電網公司輸變電工程通用設計110（66）～500 kV 變電站分冊（2011年版）[M].北京：中國電力出版社，2011.

[4]肖勁鵬.戶外GIS立式出線及雙層出線間隔優化分析[J].機電信息，2011.24

[5]張瑞永，陶青松，竇飛等.220kV變電站雙層架構典型出線方式研究[J].電力工程，2012年5月28卷第5期

[6]劉耀鋒，周昊.220kV室外配電裝置的設計優化[J].電力自動化設備，2005年7月第25卷第7期

[7]蔣兵.GIS在220 kV配電裝置中的布置方案研究[J].電網與清潔能源，2014年5月第30 卷第5 期

作者簡介：梁大鵬，（1987-），男，漢族，北京，碩士，規劃評審中心，工程師，輸電線路，配網規劃方向