220 kV變電站GIS配電裝置雙母線刀閘分段設計探討

王文莉，李穎瑾，馬 悅

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013）

0 引言

220 kV變電站中的220 kV、110 kV配電裝置的接線型式是電力系統接線的重要組成部分，它表明變電站內的變壓器、各電壓等級的線路以最優化的接線方式與電力系統連接，同時也表明變電站內各種電氣設備之間的連接方式。220 kV、110 kV配電裝置的接線型式是整個220 kV變電站設計的核心技術，它對變電站內電氣設備的布置、繼電保護及自動化裝置的設計，都起著決定性作用。

山東電力集團公司自從1998年以后，220 kV變電站中220 kV、110 kV配電裝置絕大多數均采用氣體絕緣金屬封閉開關設備GIS（Gas InsulatedMetal-enclosed Switchgear），根據變電站規模，220 kV、110 kVGIS接線型式基本為雙母線，220 kV GIS變電站運行經驗已經十多年，GIS運行、擴建及檢修經驗非常豐富。然而，隨著GIS各種經驗的積累，GIS擴建難及擴建時變電站全部停電的缺點也逐漸暴露，經濟損失大，社會影響壞。

通過分析GIS設備特點，針對220 kV變電站中GIS雙母線刀閘分段接線的必要性進行探討。將220 kV、110 kV GIS的雙母線接線優化為雙母線刀閘分段接線，擴建、母線檢修或進行耐壓試驗通過操作可實現單母分段運行，減少停電范圍，從而有效地避免了變電站全部停電的問題。

1 刀閘分段設置原則

1.1 設計背景

以山東電力集團公司常規220 kV變電站為例，變電站接線規模見表1。

1.2 220 kV電氣主接線

220 kV遠期6回出線，3回主變進線；本期4回出線，2回主變進線。按DL/T 5218-2005《220～500 kV變電站設計技術規程》中規定“220 kV變電站中的220 kV配電裝置，當在系統中居于重要地位、出線回路數為4回及以上時，宜采用雙母線接線；……。”因此，220 kV配電裝置本期、遠期接線均采用雙母線接線。

表1 常規220 kV變電站規模

1.3 110 kV電氣主接線

110 kV遠期12回出線，3回主變進線；本期10回出線，2回主變進線。按DL/T 5218—2005《220～500 kV變電站設計技術規程》規定“220 kV變電站中的110 kV、66 kV配電裝置，當出線回路數在6回及以上時（或8回及以上時），宜采用雙母線接線。”因此，110 kV配電裝置本期、遠期接線均采用雙母線接線。

1.4 雙母線刀閘分段設置

220 kV、110 kV GIS的雙母線接線若配置刀閘分段，其主要設計原則考慮如下：

1）縮小擴建及檢修時的停電范圍，避免全站供電全停。

2）保證擴建及檢修時的人身安全。

3）原則上布置在母線中部，使刀閘分段間隔兩側進出線回路數大致相等。

4）兩組母線PT應設在母線分段刀閘兩側，保證在分段刀閘打開的時候，各側母線均配有PT，以滿足測量、保護的要求。

5）為保證GIS母線的檢修安全，每段母線上應裝設接地開關。

圖1所示為常規220 kV變電站220 kV GIS接線示意圖。220 kV配電裝置6回出線及3回主變進線，本期2回出線、2回主變進線，遠景需擴建4回備用線及3號主變進線間隔。 對于刀閘分段間隔的布置位置，綜合擴建方便及檢修需求，刀閘分段間隔布置于1號主變進線間隔與備用線3間隔之間，并將母線PT間隔布置于其兩側。兩組母線PT及本期兩個主變進線間隔都位于母線分段刀閘兩側，在檢修及擴建時均可通過倒母線運行操作，避免全站停電。

母線分段刀閘設雙刀閘是為了擴建時母線打耐壓如2（4）M正常帶電運行，擴建1（3）M的備用1、2線時，需對分段刀閘左側的各間隔及相應母線1M、3M打耐壓24 h，為了安全，運行設備與擴建設備之間設置雙刀閘及一組接地開關。

圖1 220 kV配電裝置接線示意圖

1M的母線接地點利用I母線的電壓互感器間隔的隔離開關中的接地開關，4M的母線接地點利用II母線的電壓互感器間隔的隔離開關中的接地開關，2M、3M母線為了檢修時安全，在2M，3M母線上設置母線接地開關。

110 kV配電裝置雙母線接線中，刀閘分段設置的原則與作用同220 kV配電裝置。

2 技術經濟分析

表2 220 kV GIS接線型式比較

以220 kV配電裝置為例，220 kV采用雙母線刀閘分段接線、雙母線接線進線技術經濟分析。220 kV GIS采用雙母線帶刀閘分段接線方式的技術經濟分析結論見表2。

從表2的分析結果可以看出，220 kV采用雙母線刀閘分段接線相比雙母線接線，擴建時不會全部停電，電網的安全可靠性提高了，運行檢修的靈活性也提高了，僅僅變電站初期投資的經濟性相對低些，但從220 kV變電站30年的全壽命周期成本分析，220 kV采用雙母線刀閘分段接線的經濟性要高于雙母線接線。

3 結論

綜合比較，雖然帶有刀閘分段的雙母線接線初期投資成本略高，但對于提高電網供電的安全可靠性及遠景擴建方便卻有著比較大的作用，且不需增加設備占地，因此220 kV、110 kV配電裝置推薦使用帶有刀閘分段的雙母線接線。