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文檔簡介

1、第 36卷 第 7期 2008年 7 月 Vol . 36 No . 7 Jul . 2008皖南特高壓變電站 1000kV G I S 布置型式研究陳海焱 1, 樊 玥 2, 陳宏明 2(1. 中國電力工程顧問集團公司 , 北京 100011; 2. 中南電力設(shè)計院 , 湖北 武漢 430071摘 要 :對皖南特高壓變電站工程采用的 12斷路器主接線中 GI S 的 3大類常見布置型式進行了分析和研 究 , 并結(jié)合 1000k V 皖南特高壓變電站工程的建設(shè)規(guī)模 、 進出線方向和檢修維護等方面的要求 , 提出了該工 程 1000k V GI S 布置的 4種方案 , 并對這 4種方案進行了詳

2、細(xì)的技術(shù)和經(jīng)濟比較 , 最后給出了推薦方案 。 關(guān)鍵詞 :特高壓變電站 ; 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備 ; 配電裝置作者簡介 :陳海焱 (19792 , 男 , 博士 , 主要從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作 。中圖分類號 :T M595 文獻標(biāo)識碼 :A 文章編號 :100129529(2008 07200592051000kV G I S l ayout types for UHV sCHEN Hai 2yan 1, FAN ing 2(1. China Power oup 100011, China;2. Central I nstitute, W uhan 430071, China GI ar

3、e analyzed, and the f our layout types of 1000k V GI S in s outhern Anhui p r r oposed according t o the require ments of constructi on scale, directi ons of the incom ing and and repair and maintenance . The f our sche mes are compared in the technical and econom ic as 2 pects, and the op ti m al s

4、che me is reco mmended .Key words:UHV substati on; GI S; distributi on device 隨著土地資源的逐漸減少 、 環(huán)境污染的日益 加重以及電力科學(xué)技術(shù)的不斷進步 , 具有占地面 積小 、 可靠性高 、 安裝便捷 、 維護方便等優(yōu)點的氣 體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備 (以下簡稱 GI S 變電站 在我國電力工程中應(yīng)用越來越廣泛 。自 20世紀(jì) 60年代問世以來 , GI S 在電力系 統(tǒng)輸變電工程中發(fā)展迅速 124, 起初它主要用于 220kV 及以下電壓等級的城區(qū)變電站 , 但是近年 來電力制造技術(shù)的進步以及國網(wǎng)公司在變電站建 設(shè)

5、過程中提出的“ 兩型一化 ” 的要求推動了 GI S 變電站朝 500k V 、 750kV 、 1000k V 等超高壓和特 高壓方向的發(fā)展 527。1000k V 特高壓變電站是目前國內(nèi)正在建設(shè) 中的電壓等級最高的變電站 , 為節(jié)省占地面積 , 采 取的主要措施之一是在 1000k V 配電裝置區(qū)域 采用 GI S 或 HGI S 。根據(jù)前期研究成果以及可研審查意見 , 特高 壓東線項目中的皖南特高壓變電站工程確定采用 1000k V GI S, 如何確定 1000kV GI S 的布置型式 是本工程的關(guān)鍵課題之一 。我國地域遼闊 , 各地地理環(huán)境差別較大 , 經(jīng)濟 發(fā)展又不平衡 , 10

6、00kV GI S 的布置型式較多 , 其 選型很難采用統(tǒng)一的模式 , 必須結(jié)合實際工程的 特點進行合理選擇 。1 G I S 布置型式分析根據(jù)可研評審意見 , 皖南特高壓變電站工程 采用 12斷路器主接線 。對于 GI S 而言 , 1 2斷 路器接線的典型布置方案有三列式布置 、 一字型 布置和單列式布置等 3大類布置型式 8, 其中單 列式布置又分為橫連線單列式布置 、 常規(guī)斜連線 單列式布置 、 高式斜連線單列式布置和分相單列 式布置等 4種子類型 。1. 1 三列式布置三列式布置是 12斷路器接線敞開式 (A I S 配電裝置中最典型的 1種布置型式 。優(yōu)點 :對主接線的模擬性強 ,

7、 便于生產(chǎn)運行 ; 整個配電裝置的縱向尺寸較大 , 而橫向尺寸相對 60(總 8062008, 36(7 較小 ; 適宜向兩側(cè)出線 。 缺點 :(1 橫向尺寸小 , 為適應(yīng) 1000kV 出 線間隔寬度的要求 , 需要拉長串間距離 , 從而增加 了主母線的長度 , 同時也增加了占地面積 ; (2 適 宜向兩側(cè)出線 , 不便于交叉接線 , 如果要交叉接線 需多占間隔 ; (3 雖然配電裝置的縱向尺寸較大 , 但是與主變壓器區(qū)域的寬度相差較大 , 不便于垂 直進線的布置方式 , 宜采用平行進線方式來滿足 總平面布局要求 。經(jīng)過與線路專業(yè)的研究配合 , 本工程 1000k V 出線可單側(cè)出線 , 且

8、主變進線與出線也可平行 布置 , 鑒于缺點 (1 , 即本工程若采用三列式布置 , 縱向尺寸將增大 , 同時因為 1000k V 出線間 隔寬度的要求限制了橫向尺寸的減小 , 導(dǎo)致主母 線長度增加和占地面積增加 , 從而造成了資源的 極大浪費 。事實上 , 對任意 1000k V , 三列式布置的缺點 ( 1k V GI S , 方式 。 1. 2 一字型布置一字型布置方式是縱向尺寸最小的一種配電 裝置型式 。優(yōu)點 :縱向尺寸最小 , 交叉接線 、 進出線方向 靈活 , 橫向長度與主變壓器區(qū)域的寬度尺寸相匹 配 。缺點 :主母線較長 , 橫向尺寸長 , 串間設(shè)備不 清晰 , 檢修較為不便 。根

9、據(jù)斷路器與主母線的相對位置不同 , 一字 型布置又包括下 3種方案 。 (1 斷路器靠近出線側(cè) , 主母線靠近主變側(cè) 此方案斷路器靠近出線側(cè)布置 , 母線靠近主 變側(cè)布置 , 布置示意見圖 1。該方案 1000kV 出線母線與主母線沒有交 叉 , 且出線的分支母線長度相對較短 , 可節(jié)省設(shè)備 投資 。 一般來說 , 如果出線數(shù)多于進線數(shù) , 主母線 靠近進線側(cè)有利于減少分支管母的長度 , 反之亦 然 。利用主變運輸?shù)缆芳爸髯冞M線構(gòu)架至 1000k V GI S 之間的空間可以完成設(shè)備的運輸及安裝 檢修 , 但是在安裝檢修時 GI S 的吊裝必須跨過主 母線 , 吊車的作業(yè)半徑較大 , 因此必須

10、使用大噸位的吊車才能滿足要求。圖 1 方案 (1 布置示意圖(2 斷路器靠近主變側(cè) , 主母線靠近出線側(cè)此方案斷路器靠近主變側(cè)布置 , 母線靠近出線側(cè)布置 。該方案 1000kV 叉 , , 設(shè)備投資相 , 因 , 使用相對較小噸位 。(3 主母線布置在斷路器兩側(cè) 此方案將 2組主母線分開布置 , 一組靠近出 線側(cè) , 另一組靠近主變側(cè) , 斷路器則布置在 2組母 線之間 , 其布置見圖 2。該方案部分 1000k V 出線分支母線與主母 線有交叉 , 且出線的分支母線長度介于一字型布 置的方案 (1 和 (2 之間 。由于 2組主母線上接 有母線設(shè)備 (避雷器和電壓互感器 , 當(dāng)母線分開 布

11、置時其縱向尺寸相比方案 (1 和 (2 較大 。利用主變運輸?shù)缆芳爸髯冞M線架構(gòu)至 1000k V GI S 之間的空間可以完成設(shè)備的運輸及安裝 ,但是在安裝時 GI S 的吊裝仍需跨過 1組主母線 , 吊車的作業(yè)半徑相對也較大。圖 2 方案 3布置示意圖1. 3 單列式布置(1 橫連線單列式布置橫連線單列式布置也稱典型接線單列式布 置 , 見圖 3, 由此可見 , 該布置方式不易于實現(xiàn)交 叉接線 , 出線方向不夠靈活 , 適宜于向兩側(cè)出線和 適應(yīng)進出線數(shù)量相當(dāng)?shù)慕泳€形式 。 陳海焱 , 等 皖南特高壓變電站 1000k V GI S 布置型式研究 61(總 807 圖 3 橫連線單列式布置示意

12、圖(2 常規(guī)斜連線單列式布置常規(guī)斜連線單列式布置是在橫連線單列式布置基礎(chǔ)上發(fā)展而來的 , 見圖 4, 由此可見 , 該布置方式易于實現(xiàn)交叉接線 , 出線方向靈活 , 但斷路器間的分支母線較長 , 設(shè)備造價增加 。(3高式斜連線單列式布置是在常規(guī)斜連線單列式布置基礎(chǔ)上演變而來的 , 見圖 5, 由此可見 , 該布置的特點與常規(guī)斜連線單列式布置相同 , 易于實現(xiàn)交叉接線 , 出線方向靈活 , 但斷路器間的分支母線較長 , 設(shè)備造價增加 。與常規(guī)斜連線單列式布置不同之處在于斷路器的斜連分支母線采用高式布置 , 斜連分支母線不占橫向空間 , 因此 , 該布置方式的橫向尺寸較常規(guī)斜連線單列式布置的橫向尺

13、寸小 ; 但是整個GI S 較高 , 檢修維護不方便 , 當(dāng)拆除設(shè)備時還需要拆除部分斜連分支母線 。圖 5 高式斜連線單列式布置示意圖(4 分相單列式布置分相單列式布置是由中南電力設(shè)計院付果榮教授級高工提出的 , 見圖 6 。圖 6 分相單列式布置示意圖該布置方案將接線中每串 3組開關(guān)設(shè)備按 A 、 B 、 C 三相分別先串接為 1小組 , 然后將 3小組 按 A 、 B 、 C 三相平行 (單列 布置 , 這樣就可在不 采用分支母線的情況下 , 三相引出套管直接置于 GI S 上 。 ,GI S 布置中:(1 引出套管直接置于 GI S 本體上 , 省去了大量分支母線 , 節(jié)省了投資 , 減

14、少 了故障機率 , 也使平面布置更為清晰 、 美觀 ; (2 將出線門型構(gòu)架 (進出線共用 布置在 GI S 中軸 線上 , 有利于進出線共用 , 節(jié)省占地 , 也更便于吊 車作業(yè) 。 該方案同串中 3臺開關(guān)設(shè)備的連接方式 采用橫連式 , 雖然縮短了連接母線管的長度 , 但是 不易于實現(xiàn)交叉接線 , 出線方向不夠靈活 , 適宜于 向兩側(cè)出線和適應(yīng)進出線數(shù)量相當(dāng)?shù)慕泳€形式 。 2 G I S 布置方案的技術(shù)經(jīng)濟比較由于本工程 1000k V 配電裝置區(qū)域遠期出 線 8回 , 進線 3回 , 進出線數(shù)量相差較大 , 根據(jù)上 述分析研究可知三列式布置 、 橫連線單列式布置 和分相單列式布置不適合本工

15、程 。另外 , 由于常規(guī)斜連線單列式布置縱向距離 較長 , 占地面積較大 , 尤其是分支母線管很長 , 該 布置相比一字型布置和高式斜連線單列式布置在 技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)上均沒有優(yōu)勢 。鑒于此 , 本 工程不適宜考慮 1000kV GI S 的常規(guī)斜連線單列 式布置型式 。2. 1 一字型方案 (1斷路器靠近出線側(cè)布置 , 2組主母線靠近主 變側(cè)布置 , 進出線構(gòu)架之間的縱向距離為 51m 。 因斷路器布置在出線側(cè) , 故 1000kV 8回出線的 分支母線與 2組主母線均不交叉 , 遠期主母線長 度約為 2130m , 分支母線長度約為 1090m 。62(總 8082008, 36(7 該

16、方案中斷路器離主變運輸主道路較遠 , GI S 的吊裝需跨越 2組主母線 , 故吊車吊裝不方便 , 且 起吊噸位相對很大 。 考慮 GI S 斷路器單元的重量 為 35t, 則本方案吊裝時需要使用 300t 吊車 。GI S 的斷路器機構(gòu)箱至出線分支母線間留有足夠的凈空間 , 日常運行中維護工具的運輸和工 作人員巡視較為方便 。2. 2 一字型方案 (2斷路器靠近主變側(cè)布置 , 2組主母線靠近出 線側(cè)布置 , 進出線構(gòu)架之間的縱向距離與方案一 相同 , 也為 51m 。因斷路器布置在進線側(cè) , 故 1000k V 8回出線的分支母線與 2組主母線均要交叉 , 遠期主母線長度約為 2130m ,

17、 分支母線長 度約為 1225m 。該方案中斷路器靠近主變運輸主道路 , GI S 的吊裝不需跨越主母線 , 故吊車吊裝方便 , 噸位相對較小 , 160t , , 求 。表 1 4種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較方案項目 (1 (2 (3 (4 占地尺寸 /m213021302180分支母線長度 /m 1090 1225 1211 1645總體布置斷路 器 靠 近 出 線 側(cè) 布置 , 母線靠近主變側(cè)布 置 , 進出線構(gòu)架縱向距 離為 51m, 遠期 8回出 線的分支母線與 2組主 母線沒有交叉斷路 器 靠 近 主 變 側(cè) 布 置 , 母線靠近出線側(cè)布 置 , 進出線構(gòu)架縱向距 離為 51m, 遠期 8

18、回出 線的分支母線與 2組主 母線均有交叉2組主母線分開 布置 , 斷路器布置在 2組主母 線之間 , 進出線構(gòu)架縱 向距離 57m, 遠期 8回出線的分支母線與主母 線部分交叉2組主母線分 開布置 , 斷路器布置在 2組主母 線之間 , 進出線構(gòu)架縱 向距離 59m, 斷路器間斜連分支母線高式布置 檢修起吊較不方便 , GCB 單元吊 裝需跨越 2組主母線 , 吊車 的 起 重 噸 位 很 大(300t 方便 , GCB 單元吊裝不 需跨越主母線 , 吊車的 起重噸位較小 (160t 較不方便 , GCB 單元吊 裝需跨越 1組主母線 , 吊車 的 起 重 噸 位 較 大 (200t 較不方

19、便 , GCB 單元吊 裝需跨越 1組主母線 , 吊車 的 起 重 噸 位 較 大(200t 運行維護滿足要求 , 較方便滿足要求 , 方便不方便不方便分支母線投資費用422. 32. 32. 3 一字型方案 (32組主母線分開布置 , 斷路器則布置在 2組主母線之間 , 進出線構(gòu)架縱向距離 57m , 遠期 8回出線的分支母線與主母線部分交叉 。 遠期主母 線長度約為 2130m , 分支母線長度約為 1211m 。該方案中斷路器離主變運輸主道路相對也較遠 , GI S 的吊裝需跨越 1組主母線 , 故吊車吊裝較 不方便 , 且起吊噸位相對較大 , 吊裝時需要 200t 的吊車才能滿足要求

20、。 由于 GI S 的斷路器兩側(cè)均 有主母線 , 日常運行中維護工具的運輸和工作人 員巡視均不方便 。2. 4 高式斜連線單列式方案 (41000k V 構(gòu)架之間的縱向距離為 59m , 該方案 2組主母線長度約為 2180m , 進出線分支母線 長度約為 1145m , 這與一字型布置方案大致相 當(dāng) , 但是斷路器之間的連接分支母線長度約為 500m , 全部分支母線總長度高達 1645m 。遠 , GI S 的吊裝需跨越 1故吊車吊裝較 , , 200t 的吊車 。 。2. 5 4種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較根據(jù)上述分析 , 從占地指標(biāo) 、 母線長度 、 總體 布置 、 檢修起吊 、 運行維護和分

21、支母線投資費用等幾個方面對方案 (1 (4 進行技術(shù)和經(jīng)濟比較 , 結(jié)果見表 1。需要說明的是 , 表 1中的分支母線長度是在 皖南 1000kV 特高壓工程遠期方案的基礎(chǔ)上進 行計算的 。由表 1可見 , 方案 (1 在總體布置 、 分支母線 陳海焱 , 等 皖南特高壓變電站 1000k V GI S 布置型式研究 63(總 809的投資費用方面要優(yōu)于方案 (2 , 方案 (2 的分支 母線投資費用比方案 (1 約高出了 1350萬元 , 但 是方案 (2 在檢修起吊和運行維護等方面比方案 (1 好 , 方案 (2 的吊車租賃費用比方案 (1 每個 臺班約低 2萬元 。 方案 (3 的分支母

22、線投資費用 雖然介于方案 (1 和 (2 之間 , 但是由于方案 (3 進行日常的運行維護非常不方便 , 故一般不推薦 此方案 。方案 (4 是 500k V GI S 設(shè)備的一種典型布置 方式 , 雖然該布置的主母線長度與一字型布置差 不多 , 但是分支母線長度過長 , 其投資費用比一字 型布置方案高出了約 40005000萬元 。 又由于 2組主母線布置在斷路器兩側(cè) , 且斷路器之間的 分支母線布置在斷路器本體上方 , 給檢修維護帶 來困難 , 所以該布置方案也不適合本工程 。 通過以上的技術(shù)經(jīng)濟比較知 ,在投資方面較省 , 但是方案 (便 、(調(diào)研結(jié)果 , S 一個完整串約 3億元 ,

23、故本工程 1000kV GI S 推薦方案 (2 , 即 GI S 一字型布置 , 且斷路器靠近主變側(cè)布置 , 2組主母線靠近出線 側(cè)布置 。3 結(jié)論本文結(jié)合 1000kV 皖南特高壓變電站工程 的建設(shè)規(guī)模 、 進出線方向和檢修維護等方面的要 求 , 提出了本工程 1000kV GI S 布置的 4種方案 , 經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟比較后得出結(jié)論 :(1 一字型布置的 3種方案在投資上相差不 大 , 而高式斜連線單列式布置方案的投資大大高 于一字型布置方案 。(2 一字型布置方案 (1 檢修起吊不方便 , 運行維護較方便 ; 一字型布置方案 (2 檢修起吊 方便 , 運行維護方便 ; 一字型布置方案 (3 檢修起 吊較不方便 , 運行維護不方便 ; 方案 (4 檢修起吊 較不方便 , 運行維護不方便 。(3 本工程 1000k V GI S 宜采用一字型布置 方案 (2 , 即斷路器靠近主變側(cè)布置 , 2組主母線 靠近出線側(cè)布置 。參考文獻 :1, . S 的近期發(fā)展動 J ., ( ., , 邱毓昌 , 等 . GI S 在快速暫態(tài)過電壓下的 放電特性 J .電網(wǎng)技術(shù) , 2000(9 .3康 寧 , 鄒建華 , 楊蘭均 , 等 . 三相同殼結(jié)構(gòu) GI S 快速暫態(tài) 過程

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