基于“大車間”式戶內配電裝置布置研究

常伯濤，朱 萍，楊建華，趙東成，田朝輝

(1.河北省電力勘測設計研究院， 河北 石家莊 050000；2.國網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目標是“系統高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經濟節能環保、支撐調控一體”，為智能變電站建設的各個環節提出了新的要求。高壓配電裝置布置是變電站設計的重要內容之一，是體現變電站“結構布局合理”的重要方面。

高壓配電裝置布置考慮國家的技術經濟政策、節約用地、自然條件、運行和檢修等要求，滿足“兩型一化”要求。氣體絕緣金屬封閉開關設備(Gas Insulated Metal Enclose Switchgear，GIS)，具有占地省、安裝維護工作量少、檢修周期長的特點。一般地說，GIS變電站的占地面積約為AIS變電站的1/5～1/3不等，電壓等級越高，省地越明顯，而且GIS設備電磁輻射小，防污性能好，因此GIS變電站在城市中心區得到越來越廣泛的應用。在城市中心區域考慮到占地少、美觀、減少噪音和電磁排放等因素，更多的采用戶內GIS變電站。

本文結合工程建設實際情況， 梳理了配電裝置優化的思路，整理、歸納影響配電裝置布置及電氣總平面布置的因素，充分借鑒國家電網公司通用設計模塊化思路，以“功能集成、配置優化”為設計理念，提出了“大車間”式戶內配電裝置布置方案，突出變電站工業化設施功能定位。

2 工程概況

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

終期規劃建設的3×240 MVA主變，每臺主變低壓側裝設1組20 Mvar和2組10 Mvar電容器。220 kV采用雙母線雙分段接線，規劃出線12回，采用戶內GIS設備，架空與電纜混合出線方式；110 kV采用單分段三分段接線，出線15回，采用戶內GIS設備，電纜出線方式；35 kV采用單母線三分段接線，出線18回，采用充氣式開關柜。

可研設計方案國網通用設計220－A3－3方案，根據本工程特點，進行了模塊化拼接。設置220 kV GIS配電裝置樓和生產綜合樓，兩幢樓平行布置，主變壓器戶外布置。220 kV GIS 配電裝置樓布置在站區東側，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方式。生產綜合樓布置在站區西側，一層布置35 kV 配電裝置、站用變、電壓配電盤、蓄電池、#1主變消弧線圈等，二層布置110 kV GIS、#2、#3主變消弧線圈及二次設備等，采用采用架空與電纜混合出線方式。3臺主變壓器布置在兩幢樓之間。進站大門在站區東南側。圍墻內占地面積8865.66 m2，建筑面積5018.48 m2，電氣總平面布置見圖1。

圖1 電氣總平面布置圖

此方案設備布置分區不明確，功能集成度不夠，每種配電裝置預留運輸通道，無法共用空間，造成空間利用率低。

3 “大車間”式布置方案

3.1 設備同室布置，共用運輸通道

傳統的變電設計中，各電壓等級配電裝置設置單獨的配電裝置室，例如，在通用設計方案中，設置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。

本工程打破傳統的設計思路，提出“大車間”的設計方案。通過整合配電裝置共性因素，不同電壓等級設備同室布置，共用運輸檢修通道，提高面積的使用率。220 kV、110 kV、35 kV 配電裝置均采用戶內GIS設備，因設備質量較大，安裝、運輸都需要較大的空間，所以布置在配電樓一層的不同區域，共用檢修、安裝、運輸通道，整個配電樓縱向尺寸為23 m，與通用設計相比，縱向尺寸減少3 m，見圖2。電容器與消弧線圈等相對容易運輸的設備布置在配電樓二層，與通用設計相比，減少縱向尺寸2.5 m，見圖3。

圖2 配電樓一層布置圖

圖3 配電樓二層布置圖

3.2 設備錯層布置，充分利用空間

在變電通用設計方案設計中，由于設備高度、吊裝要求、實驗要求等條件，對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備決定，造成空間高度的浪費。通用設計中，220 kV配電裝置室梁底吊裝點凈高7.5 m，110 kV配電裝置室梁底吊裝點凈高6.5 m，35 kV配電裝置室梁底凈高為5.5 m。通過優化布置，由于35 kV配電裝置室要求高度低，與220 kV、110 kV GIS 設備對層高要求不同的特點，在35 kV配電裝置室上方設置綜合保護室和蓄電池室。平、斷面布置圖見圖4、圖5。

圖4 綜合保護室平面布置圖

圖5 綜合保護室斷面圖

3.3 裝備先進適用

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

3.4 電氣總平面布置

以“系統高度集成、結構布局合理”為目標，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室和蓄電池，地上二次電容器室/消弧線圈室。220 kV采用電纜和架空相結合出線方式，向東出線，110 kV采用全電纜出線，從散熱、消防、檢修安裝方面考慮，主變壓器采用戶外布置方式，220 kV進線采用電纜與GIS相連，110 kV進線采用架空與GIS相連，35 kV進線采用絕緣管母線與35 kV充氣柜相連。電氣總平面布置圖見圖6。

圖6 電氣總平面布置圖

4 技術經濟比較

通過優化布置，技術經濟指標對比見表1。

表1 技術經濟指標對比

從表1可以看出，戶內變電站采用“大車間”式布置方案可有效的減少占地面積和建筑面積。充分體現了新一代智能變電站 “系統高度集成、結構布局合理、裝備先進適用、經濟節能環保”的目標。

5 結論

本文結合某變電站的實際情況，充分借鑒國家電網公司通用設計模塊化思路，以“功能集成、配置優化”為設計理念，提出了“大車間”式新型配電裝置布置方案，各電壓等級設備同室布置，共用運輸檢修通道，戶內設備根據設備高度、吊裝要求、實驗要求等條件，對室內空間高度不同的要求，合理布局，提高空間的使用率，突出變電站工業化設施功能定位，設計思路和理念值得推廣。

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