220kV 半戶內GIS 變電站主變高、中、低壓三側同方向進線方案探討

呂冬春，王召娣（.安徽華電工程咨詢設計有限公司，安徽合肥300；.國網安徽省電力公司界首市供電公司，安徽 界首 36500）

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220kV 半戶內GIS 變電站主變高、中、低壓三側同方向進線方案探討

呂冬春1，王召娣2
（1.安徽華電工程咨詢設計有限公司，安徽合肥230022；2.國網安徽省電力公司界首市供電公司，安徽 界首 236500）

本文提出了220kV半戶內變電站主變進線采用新型干式油氣套管與GIS直連的方式，110kV采用鋼芯鋁絞線直連，不僅大量減少了變電站內占地面積，壓縮了面積和空間，使得檢修維護變得更加容易；同時35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接的合理方式，縮小了相間距，避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優化了站內面積，并且可以在一定程度上減少35kV側相間短路的幾率，為變電所的安全運行、提高供電可靠性、降低損耗起到積極的作用。本文對于不同電壓等級的配電裝置布置在多層建筑物時，在解決主變高、中、低壓三側同方向進線的問題上具有一定的啟示意義。

220kV半戶內變電站；主變進線；方案

隨著經濟持續穩定發展，整個社會用電的需求也就越來越大。對于電力行業而言，繼續加大對電力基礎設施的建設、保證現有各級變電站對用戶持續可靠的供電是保障經濟社會發展、樹立起自身服務于社會的良好企業形象的重要舉措。同時，對用戶持續可靠地供電，給供電部門在變電站內的設備選擇、平面布置及運行方式上提出了更高的要求。

1　220kV及110kV主變進線

1.1220kV及110kV配電裝置選用GIS的原因

GIS設備目前生產廠家逐年增多，傳統廠家有沈高、西高、平高等，新廠家有上海思源赫茲，山東泰開等，產品較為成熟，可選擇型式也越來越多。隨著制造工藝的進步，GIS設備安全穩定性能大大提高。由于GIS設備為封閉式組合電器，全鋁合金外殼，耐腐蝕、重量輕；由于帶電部分全部密封于惰性氣體SF6中，不受外部積塵、積雪等外部影響，發生外部故障??；所有電器設備封裝與接地的金屬外殼內，因而沒有觸電的危險，可有效保證人身安全和操作安全；氣體為不可燃，無火災危險?？梢奊IS設備在環境適應性及帶電隱患方面具有先天性優勢。從廠家的故障率保障及產品實際運行情況來看，GIS設備故障率遠遠低于常規式設備。

同時，GIS的操作均采用遙控且有完善的電氣和機械閉鎖功能，操作高壓隔離開關時操作人員無需到設備現場進行手動操作，提高了操作的安全性。

GIS設備故障發生率越低，設備運行越穩定、可靠。GIS設備以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質，擁有很高的介電強度和開斷能力，其斷路器采用先進的液壓或彈簧操作機構，使GIS能夠可靠、及時地切除故障，減少了電網的故障時間，減輕了對設備的損壞，從而提高了系統的穩定性。由于GIS受外界和氣象影響較少，受外力破壞短路的幾率大大降低，因此其運行的效率大為提高。

在運行維護量方面，由于GIS的電氣性能良好，因此其正常運行檢查、維護工作量大為減少，除設備新裝后的第一次維修檢查外，一般檢修周期可達8年以上或開斷額定容量15次以上。

綜上所述，GIS設備故障率低、可靠性高、安全性高，綜合考慮220kV半戶內變電站的實際情況，推薦220kV與110kV配電裝置均選擇屋內GIS設備。

1.2新型干式油氣套管的優點

（1）維護方便，因干式套管是純固體結構，省去每次維護時的油樣試驗。

（2）干式套管是玻璃纖維和環氧樹脂經過高溫形成純固體結構，其層間的絕緣強度在設計時，達到工頻耐壓徑向最高場強的5～8倍以上，即使遇到電壓不穩定，場強不規則畸形突變時，也不會產生放電現象，從而可靠運行。

圖1　油氣套管安裝圖

（3）干式套管結構簡單，其金屬部件通過環氧樹脂經過高溫形成有機整體，而且每個部件與絕緣體有耐油及耐SF6氣體的“O”型密封圈進行密封，形成雙道密封，很大的降低微漏及滲漏的危險。

變壓器采用油氣套管時，通過油氣管道與GIS設備連接，不出現裸露的導體和引線，布置靈活緊湊，且GIS與變壓器的連接緊湊、簡潔，故設備的可靠性增加。

1.3新型干式油氣套管在半戶內變電站的應用及經濟技術比較

1.3.1新型干式油氣套管在變電站中的應用

在工程中我單位設計的一座220kV變電站擬采用新型干式油氣體套管的連接方式，主變壓器220kV側采用油氣套管，不出現裸露的導體和引線，布置靈活，同時使得主變與220kV配電裝置之間不必考慮電氣距離要求，僅需考慮GIS元件吊裝和檢修空間，布置方式見圖2。

1.3.2經濟技術比較

為更準確的比較油氣套管連接方案在節省占地上的優勢，以下按此原則進行技術比較：

架空出線方案由于主變220kV側采用套管，帶電體只需對道路的運輸框校核220kV的B1值2.55m電氣距離。

油氣套管進線連接方案由于主變采用油氣套管與GIS連接，同時將主變運輸道路設置于主變高壓側，則主變220kV側均無需校核電氣安全距離。

圖2　主變220kV側油氣套管方式進線斷面圖

由此可見，采用主變新型干式油氣套管連接方案可有效減少占地。

220kV配電裝置采用干式油氣套管連接，還可以取消220kV配電裝置主變進線構架，以節約用鋼量，節省投資。

油氣套管連接方式與架空連接方式相比較，使用鋼芯鋁絞線時，220kV GIS主變進線間隔使用12只220kV套管 （本期2臺主變），在使用了油氣套管直連的方式后，更改為主變220kV側使用為6只油氣套管，同時取消了220kV主變進線構架，表1為綜合投資比較表。

表1

由表1可以看出，由于主變采用GIL連接方式投資增加共20萬元，同時由于取消了主變的進線構架，可節省投資15萬元，從全壽命周期管理的角度來看，按電氣設備運行40年來計算，在維護費用方面節省了約10萬元，因此由于采用了油氣套管的連接方式，從全壽命周期管理的方式來計算，共節省了投資5萬元，并且使得進線方式更加的合理可靠，總體布局更加美觀。

綜上所述，本站220kV主變進線采用油氣套管連接方式，而110kV主變進線綜合考慮造價和實用性后，由于主變距離110kV配電裝置出線套管較近，用鋼芯鋁絞線直連的方式既安全又經濟，因此110kV主變進線采用鋼芯鋁絞線直連。

2　35kV配電裝置及進線方式的研究

目前220kV變電站低壓側多采用35kV、10kV電壓等級，隨著用電負荷的增加，變電站主變容量不斷加大，變壓器35kV進線側母線額定電流不斷增加，根據以往工程經驗，如果采用電纜進線，電纜的安裝和固定需要較高的安裝工藝，并且在安裝時需要考慮高壓電纜的彎曲半徑；更加重要的是電纜中間接頭是電纜最薄弱的環節，無論是哪個廠家的電纜附件，不管是進口還是國產，無論是熱縮型還是冷縮型的，均由可能發生擊穿，在很多供電局已經發生過多起電纜頭擊穿的事故，個別供電局甚至發生過因為一個電纜中間接頭爆炸而燒毀其他電纜的重大安全事故，而且因為電纜的運行環境，再加上其他各種不確定因素而發生電纜頭爆炸的事故是完全無法預知的。

為解決上述問題，我單位提出了采用絕緣式銅管母線代替電纜或者銅排母線橋的設計方法來改善母線材料的有效利用率，提高母線機械強度，防止人身觸及帶電母線及金屬物落到母線上產生相間短路。并且35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接后，縮小了相間距，避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優化了站內面積。

3　合理性分析

圖3是本工程的主變進線側斷面圖。

圖3　主變進線側斷面圖

在圖3中，1：220kV干式油氣套管，2：110kV鋼芯鋁絞線，3：3kV進線絕緣銅管母線，4：裝配式電纜溝（供絕緣銅管母線使用），由于220kV使用了干式油氣套管直連的方式進線，方便直接，35kV使用絕緣銅管母線進線后，可以節省占地面積，壓縮主變與35kV進線側的空間，節省了電纜頭支架所必須的空間和面積，節省了投資，從而達到優化總平面的效果。

4　綜述

本文提出了220kV主變進線采用新型干式油氣套管與GIS直連的方式，110kV采用鋼芯鋁絞線直連，不僅大量減少了變電站內占地面積，壓縮了面積和空間，使得檢修維護變得更加容易，并且在使用新型的干式油氣套管后，變電站的運行會更加的穩定可靠；同時經過計算論證，35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接的合理方式，從而縮小了相間距；避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優化了站內面積，雖然從造價來看，銅管母線確實高于常規的組合鋁導體，但在導體的安裝、維護特別是運行條件上有較大優勢，并且可以在一定程度上減少35kV側相間短路的幾率，為變電所的安全運行、提高供電可靠性、降低損耗起到積極的作用。

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2016-3-10

TM595

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2095-2066（2016）09-0043-02