大型火力發電廠500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，劉 洋，李國榮

(西南電力設計院有限公司， 四川 成都 610021)

大型火力發電廠500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，劉 洋，李國榮

(西南電力設計院有限公司， 四川 成都 610021)

我國大型火力發電廠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。隨著電力建設的不斷發展，選擇合理的配電裝置型式及布置方式可提高土地利用率，節約用地，從而建設資源節約型和環境友好型的精品工程。本文依托重慶神華萬州2×1050 MW火力發電廠500 kV GIS的布置，對廠內500 kV GIS布置方案進行了相關技術經濟比較，從而得到國內火力發電廠首次采用的全新布置方案，即500 kV配電裝置采用戶內 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、林地又有非常嚴格的限制，因此節約建設用地已經成為設計中的重要指導思想。

1 工程概述

重慶神華萬州電廠規劃建設4×1050 MW燃煤發電機組，預留再擴建2×1050 MW燃煤發電機組的條件，本期工程(即一期工程)按2×1050 MW燃煤發電機組實施。

本期2×1 050 MW機組采用發電機～變壓器組單元接線以500 kV一級電壓接入系統。本期2回出線，遠期4回出線，2臺機組共設1臺起動/備用變壓器，電源由廠內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設備(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列外電氣設備布置方案

根據重慶神華萬州電廠的廠址情況，結合電廠總平面優化布置方案，500 kV配電裝置出線側(電廠東側)為鹽井河，爐后側為龍家大梁山脊(最高處約330 m)，山脊西側為長江，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常規戶外布置兩種方案，并對它們進行經濟技術比較。

3.1 500 kV GIS布置在主變壓器上方

主廠房A列柱外設披屋，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，冷卻方式為強迫導向油循環水冷(ODWF )。

500kV GIS布置于披屋17.0 m層(與主廠房運轉層標高一致)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，遠期尺寸為137.5 m。在GIS配電裝置室內設有電動單梁懸掛起重機，靠固定端側設GIS檢修區域及吊物孔，通過該吊物孔可將500 kV GIS斷路器單元及附屬設備等吊裝至17.0 m層面。

主變壓器及起/備變高壓側均采用GIL母線直接接入500 kV GIS配電裝置，變壓器室內部分GIL母線采用吊裝結構并設置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出線掛線點布置于披屋2/0 A軸線梁(柱)上，掛線點高度33.00 m，避雷線掛線點高度41.00 m。

3.2 500 kV GIS常規戶外布置

500kV GIS布置在主廠房前方，采用“一”字型布置，進、出線均設一排構架，構架寬度28.00 m，掛線點高20.50 m。配電裝置設有環形道路，以滿足設備運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進線構架距離54.5 m。主廠房A列外布置主變壓器、高廠變及起/備變。該方式為目前國內火力發電廠A列外常規布置方案。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 兩種布置方案技術經濟比較

根據《火電工程限額設計參考造價指標》，對兩種方案進行投資比較，見表1。

表1 500 kV GIS不同布置方案投資比較

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

技術上：500 kV戶內GIS新型布置方案比戶外GIS具有占地更少、耐污能力強、噪聲低、對周圍環境影響小等優點；同時運行管理更方便，節省了A排外架空線構架，廠前區布置更加簡潔；500 kV戶內GIS新型布置方案與汽機房形成一體，主廠房立面簡潔整齊，景觀更好，與相鄰的廠前建筑區更協調，能達到全廠建筑美觀大方、與周邊環境協調、建筑格調一致、打造現代工業藝術品的目的。

雖然500 kV GIS常規戶外布置方案較500 kV GIS布置在主變壓器上方新型布置方案節省投資，但考慮到電廠廠址條件以及本工程 “世界一流、國內第一”的建設目標和“五化五型”(自動化、智能化、數字化、集約化、社會化和質量型、效益型、創新型、環保型、園林型)的設計理念，綜合上述技術經濟比較，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)方式在國內大型水電站中已得到廣泛采用，且有大量的運行業績，如三峽工程左、右岸電站26臺700 MW機組，溪洛渡左、右岸電站18臺770 MW機組，龍灘9臺700 MW機組等。為了更全面了解該布置方式運用情況和相關技術問題，我院對三峽水力發電廠左岸電站進行了實地調研，經了解，其500 kV配電裝置為室內GIS，采用ABB ELK3型的GIS設備，布置在主變壓器上方，樓面標高為93.6 m，GIS室跨度為17 m，長度與左岸14臺機組主廠房差不多，共約500 m。線路側的CVT、阻波器和避雷器等露天布置在GIS屋頂，標高為107 m，運行情況良好。

4 室內GIS布置方案的相關問題

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、防火等一系列問題，以下分別進行著重說明。

4.1 主變壓器型式

本工程水運條件較好，主變壓器采用三相一體變壓器在運輸上可行，且國產500 kV、1000MVA級三相主變壓器已有運行業績，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，散熱條件較為不利，為了提高主變壓器及其布置區域電氣設備的運行安全可靠性，降低噪聲，為運行維護人員創造一個良好的運行環境，主變壓器采用強迫導向油循環水冷卻方式(ODWF )。

高廠變、起/備變容量不大，發熱量較小，其變壓器小間設置機械通風裝置就能將變壓器風冷系統排入室內的熱量排出室外，高廠變、起/備變均采用自然油循環風冷方式(ONAF)。

4.3 GIS配電裝置室通風

主廠房A排披屋17.0 m層GIS配電裝置室屬于SF6電氣設備室，設置了兼作平時通風用的事故通風系統，采用防雨百葉窗自然進風、機械排風的通風方式，室內空氣不允許再循環。事故排風量按換氣次數不少于12次/h計算，事故排風系統由下部排風系統(換氣次數≥4次/h)和上部排風系統(換氣次數≥8次/h)組成，平時通風時僅運行下部排風系統，事故通風時上、下部排風系統同時運行。下部排風系統由6臺風量為26000 m3/h·臺的風機箱、排風管及下部吸風口組成，下部吸風口底部距地面高度≤0.3 m，風機箱置于GIS室屋面，沉降于GIS室下部的有害氣體通過下部吸風口及排風管，由風機箱排至室外。上部排風裝置采用屋頂風機，共設置12臺風量為26000 m3/h.臺的屋頂風機。GIS室通風設備、風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，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，變壓器間發生火災時對樓上GIS設備不會造成影響。

5 結論

基于重慶神華萬州電廠的廠址條件限制，為達到節省廠區占地和追求建筑美觀的要求，結合對國內大型變壓器廠商調研情況和各大型水電站集成布置優化成果，在國內大型火力發電廠首次實施高壓變壓器及配電裝置室內集成布置方案，即500 kV GIS與主變、高廠變、起/備變等關聯設備集成布置于主廠房內，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，主變和起/備變高壓側均通過GIL母線接入GIS，主變壓器采用強迫導向油循環水冷卻方式(ODWF )。通過上述的技術經濟分析和重慶神華萬州電廠的成功投運，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，長期從事火力發電廠、變電站的設計工作。