500 kV改進型C型布置的配電裝置設計優化研究

黃 珊 范 巖

(中國電力技術裝備有限公司鄭州電力設計院，河南 鄭州 450000)

0 引言

配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經濟政策，遵循有關規程、規范及技術規定，并根據電力系統的環境條件、自然環境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重的采用新布置、新設備、新材料、新工藝，使得裝置不斷創新，做到技術先進、經濟合理、運行可靠、維護方便[1]。

在對變電站電氣裝置進行平面布置時，應全面考慮電氣主接線、絕緣配合及設備廠家資料，并考慮變電站站址地區的地理情況及環境條件，結合運行、檢修和安裝要求，合理布置方案，使變電站的配電裝置布置形式經濟合理，安全可靠，同時滿足環保要求[2,3]。

1 變電站工程概況

主變規模：遠期4×750 MVA，本期2×750 MVA主變壓器。出線規模：500 kV出線遠景10回，本期出線4回。220 kV出線遠期16回，本期9回。35 kV不出線，僅接無功補償裝置及站用變。無功補償：遠期每臺主變低壓側裝設2×60 Mvar低壓電容器及1×90 Mvar低壓電抗器，本期每臺主變僅裝設2×60 Mvar低壓電容器及1×60 Mvar低壓電抗器。

500 kV本期出線4回，主變進線2回，采用3/2接線，共上7臺斷路器，形成1個完整串和2個不完整串。遠期4臺主變與10回出線配串，組成7個完整串。

2 電氣平面布置方案優化

2.1 電氣總平面布置方案概況

受站址場地條件限制，500 kV配電裝置采用HGIS設備，500 kV 3/2斷路器接線的HGIS布置方案按C型布置型式。

2.2 布置方案對本工程適應性分析

本文500 kV HGIS的布置方案重點要解決的問題是配串優化、出線方便、節約占地、設備安裝方便、擴建影響小等。

根據本變電站主變及220 kV配電裝置區情況，本變電站500 kV配電裝置的東西向(橫向)尺寸宜控制在169 m左右，南北向(縱向)尺寸盡可能壓縮。結合工程500 kV 4回出線方向(向北2回、向東1回、向西1回)等因素，為了優化500 kV配電裝置尺寸，因地制宜，確定本工程最優的500 kV HGIS布置方案。C型布置使得整個500 kV構架尺寸最小，主變及500 kV配電裝置間道路距500 kV配電裝置區圍墻距離約60 m。實現縮減占地面積，橫穿出線，構架及配電裝置布置上緊湊，見圖1。

由圖1可以看出，500 kV HGIS采用C型布置方案后，500 kV配電裝置區域橫向尺寸約為200 m，而220 kV、主變及35 kV配電裝置區域橫向尺寸約為169.5 m，500 kV配電裝置區域橫向尺寸與其他區域不能很好的匹配。因此考慮對500 kV HGIS C型布置方案的橫向尺寸進行深入優化。

2.3 基于新國標的改進型C型布置方案優化

GB/T 50064—2014交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范于2014年12月1日開始實施，其中對變電站空氣間隙的絕緣配合進行了較大范圍的修訂。

以500 kV變電站為例，海拔高度1 000 m及以下地區變電站最小空氣間隙，新舊國標規定值對比如表1所示。

表1 海拔高度1 000 m及以下地區500 kV變電站最小空氣間隙對比 mm

在對間隔寬度進行優化時考慮絕緣配合距離均以最大空氣間隙為準，因此，設計時參照表1中所列在內過電壓條件下空氣間隙。可以看出，GB/T 50064—2014中，在內過電壓條件下，相對地空氣間隙比原有規程減小了500 mm，相間空氣間隙比原有規程減小了600 mm。

2.3.1間隔縱向尺寸優化

500 kV配電裝置改進型C型布置方案，出線及主變套管布置在配電裝置最外側，線路及主變進線引接方便，引接長度短。有側向出線的間隔，需設置上層跨線，以滿足側向出線的要求。其斷面布置圖如圖2所示。

2.3.2間隔橫向尺寸優化

本工程配電裝置間隔橫向尺寸主要從兩方面確定：

1)間隔內跨線的相間距離，應滿足跨線檔距中央及門型構架跳線發生最大相間搖擺時(按非同期搖擺考慮)，相間導線不放電；間隔內跨線的相地距離，應滿足門型構架內的邊相跳線發生最大搖擺時，不對構架柱放電。

2)電氣設備相間距離，應滿足相間最小電氣距離、布置在門型構架下方及附近的邊相電氣設備不對構架柱放電。

2.3.3構架布置優化

在與結構專業配合基礎上，對區域構架進行了優化。采用兩回出線間隔共用一榀的出線方式，取消了兩回出現間縱向橫梁，同時取消構架中部橫向橫梁，節省鋼材，壓縮了整個500 kV區域的尺寸，減小了站區占地面積，該方案中500 kV構架全部由格構柱組成，格構柱基礎尺寸為4 m×2 m，兩回出線間隔共用一榀，寬度為41 m，單回出線間隔寬度為25 m，構架縱向尺寸為41 m，如圖3，圖4所示。

2.4 配電裝置主要技術經濟指標

采用以上優化措施后，基于新國標的改進型C型布置方案500 kV配電裝置總占地面積較C型布置方案共計減小312 m2，減少約17%，具有良好的經濟效益。

3 結語

經過對500 kV配電裝置的設備間距、聯合構架、電壓互感器和避雷器布置位置、道路布置、構架至圍墻距離等優化后，采用基于新國標的改進型C型布置方案的500 kV配電裝置區,主要有以下優化成果：

1)采用GB/T 50064—2014交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范中規定的變電站高壓配電裝置最小空氣間隙，對配電裝置進行帶電距離校驗，大大壓縮了設備間隔尺寸。

2)改進型C型3+0布置方案，出線靈活，節約投資，節省占地。與常規方案相比，經校驗，管母線相間距優化為5.5 m，兩組母線相鄰相間距優化為7.5 m。500 kV配電裝置構架縱向尺寸由44 m優化為41 m。邊斷路器套管間距離由13 m優化為11 m，每個間隔GIL分支母線長度縮短12 m。

3)優化500 kV構架，兩出線間隔并做一榀，寬度41 m。

取消兩間隔間懸吊管母構架，兩組跨線間間距由平行不停電檢修帶電部分距離控制。考慮到兩間隔間設置有相間道路，通過校驗，設備相間距壓縮為5.8 m，設備至構架中心間距壓縮為5.15 m，兩回出線間隔間距7.5 m，間隔寬度為41 m。

基于新國標的改進型C型布置方案500 kV配電裝置總占地面積較C型布置方案方案共計減小312 m2，減少約17%，具有良好的經濟效益。