變電站平面布置設計的一些優化

劉 然

（電力規劃設計總院，北京 100120）

變電站平面布置設計的一些優化

劉 然

（電力規劃設計總院，北京 100120）

電氣平面布置是變電站設計的重要方面，各類通用設計已成為大多數變電站平面布置設計的重要參考。本文結合變電站評審的實際情況，在通用設計模塊的基礎上，提出了幾種進一步優化布置的方案，僅需改變通用設計中的習慣性布置方式，便可在不增加任何投資的條件下，使占地面積得到可觀的縮減。

變電站；平面布置；優化設計

隨著社會經濟的不斷發展，節約資源成為電力建設中倍受關注的重要問題。節約用地，是我國基本國策，也是變電站平面設計的基本原則[1]。為此，多年來電力建設中積極研究和采用新技術、新設備，例如緊湊型配電裝置（GIS、HGIS）、油浸式電抗器等，以較高的經濟代價換取占地面積的減小等優勢[2-4]。然而，在采用了緊湊型配電裝置的變電站中，仍有不少因為部分敞開式設備的習慣性布置方式而導致大塊空地難以有效利用的情況。如果改變這些敞開式設備的習慣性布置方式，稍加優化，便可在不增加任何經濟代價的條件下，使配電裝置占地面積得到可觀的縮減，例如主變壓器高壓側進線設備（包括電壓互感器、避雷器）的布置優化、高壓并聯電抗器運輸道路的布置優化等。目前，這些設計優化方案在部分變電站中（尤其是用地緊張地區的變電站）已有應用實例[5-6]。

我國的電力工作者在變電站設計領域積累了豐富的研究成果，編制發行了各類變電站通用設計方案，如《國家電網公司輸變電工程通用設計-110（66）～500kV變電站分冊》、《國家電網公司輸變電工程通用設計-110（66）～750kV智能變電站部分》、《國家電網公司輸變電工程通用設計-1000kV變電站分冊》、《中國南方電網公司輸變電工程標準設計 V1.0》等[7-10]，對我國絕大多數變電站的設計有著相當重要的指導作用。目前這些通用設計方案中均尚未納入上述設計優化成果，且均有可采用上述設計成果的優化空間。若能將上述設計優化方案納入通用設計中適當的方案和模塊中，必將進一步推廣更加節約土地資源的設計方案和思路，特別是為位于基本農田和場地受限區域的變電站提供有益的參考，甚至解決實際工程的難題。

1 主變壓器高壓側進線設備的布置優化

對于采用了緊湊型配電裝置的變電站，占投資比例較低的敞開式出線和進線設備（包括電壓互感器、避雷器）卻占據了較高比例的用地面積。以《國家電網公司輸變電工程通用設計-110（66）～500kV變電站分冊》（簡稱《國網通用設計》）的500-A-3-500模塊為例（見圖1），在采用GIS設備的500kV配電裝置場地中，GIS設備區域面積約占37%，敞開式設備區域面積約占63%（以GIS進出線套管中心線為界），可見對敞開式設備的布置進行優化能有效的減少變電站用地。而在敞開式設備所占面積中，8回出線設備與4回主變進線設備各占一半面積，明顯可以看出，主變進線設備區域有大塊空地沒有得到有效利用。

圖1 500kV GIS配電裝置平面布置圖（《國網通用設計》500-A-3-500模塊）

不同于出線設備，主變進線設備兩側不受構架的限制，可以利用兩回進線之間的空地，將通常沿著跨線方向分兩行布置的電壓互感器和避雷器改為一行布置，如圖2所示。同時，由于主變構架寬度比出線構架大，主變進線在進線設備引上處跨線相間距比出線側大，所以即使同相電壓互感器和避雷器并排布置，也不會影響其設備引上線的連接。在電氣平面進行上述優化的同時，有時土建建構筑物（如500kV繼電器室等）也需要進行相應調整。而出線設備則因受到出線間隔寬度的限制，不能采用同樣的布置方法進行優化。

圖2 主變壓器高壓側進線設備的布置優化

這樣一個簡單的布置優化，使得變電站在平行于主變進線的縱向尺寸上整體壓縮了4m（圖2中將主變進線套管和電壓互感器的間距也壓縮了 1m），以橫向寬度為241m的500-A-3-500模塊為例，在不花任何代價的情況下即節約了 964（4×241）m2的土地面積，約占500kV GIS配電裝置場地總面積的8%。

若變電站在平行于主變的橫向尺寸上也受到限制，上述主變進線設備的布置還可以進一步優化。考慮到同相的GIS進線套管、電壓互感器和避雷器這三個設備的引上線為電氣接線上的同一點，在不同相設備和同相設備間最小電氣距離均分別滿足安全凈距的條件下，最優化的布置方案應如圖3所示，即同相設備間呈三角形布置。然而這一布置方式在運行時不易一目了然的看出設備分相情況，所以僅在場地橫向尺寸受限時推薦使用。

圖3 主變壓器高壓側進線設備的進一步優化

2 高壓并聯電抗器運輸道路的布置優化

在超高壓變電站中常有部分出線需配置高壓并聯電抗器，在目前的國網公司通用設計中，500kV采用GIS設備的模塊均采用如圖1所示的高壓并聯電抗器布置方案，即在高壓電抗器靠圍墻一側增設一條高壓電抗器運輸道路；而在500kV采用HGIS設備的模塊中，均采用在高壓電抗器與其連接出線的敞開式隔離開關之間增設一條高壓電抗器運輸道路的布置方案，如圖4所示。

若能在采用GIS的模塊中借鑒采用HGIS模塊的高抗道路布置方式，便可將原布置方案中高壓電抗器外側的專用運輸道路與內側的站區環形消防道路合并為一條道路，從高壓電抗器與其連接出線的敞開式隔離開關之間穿過。如圖5所示，將兩條道路合并成一條道路，可將高壓電抗器布置區域的縱向尺寸縮減4m，同時可兼顧高壓電抗器運輸和站區環形消防道路的要求[11]。

圖4 500kV HGIS配電裝置高抗道路布置圖（《國網通用設計》500-B-5-500模塊）

3 結論

對比 20年來的變電站平面布置設計可以清晰地看到，近年來變電站占地面積有了大幅的縮減，其中經濟發達和可利用土地緊張的地區尤為明顯。這些設計領域的成就很大程度上得益于局部優化的點滴積累。

1）對變電站主變壓器高壓側進線設備進行優化布置，可在不增加經濟代價的條件下，壓縮配電裝置占地面積，節約土地資源。這種優化方式不僅可用于GIS設備配電裝置，也可應用于HGIS和敞開式設備配電裝置。

圖5 高壓電抗器運輸道路的布置優化

2）對高壓并聯電抗器運輸道路進行優化，將兩條道路合并為一條道路，既不影響使用效果，又簡化了站區道路。

3）隨著電力建設的高速發展，電力設計領域積累了豐富的經驗，涌現出大量的創新和優化成果。若能進行充分的交流和及時的推廣，不僅能促進設計行業整體水平的提高，更有利于盡可能地節約社會資源。

[1]DL/T 5056—2007.變電站總布置設計技術規程[S].

[2]史京楠, 胡君慧, 黃寶瑩, 等.新一代智能變電站平面布置優化設計[J].電力建設, 2014, 35(4): 31-37.

[3]侯國柱, 龐春, 費雪萍, 等.500kV變電站配電裝置平面布置設計優化[J].內蒙古電力技術, 2011, 29(6): 47-49.

[4]馬婷.控制變電站用地指標的設計思路和實踐[J].建設科技, 2013(Z1): 204-205.

[5]余波.宣漢500kV變電站新建工程初步設計變電部分收口說明書[R].成都: 西南電力設計院, 2012.

[6]余波.九江 500kV變電站新建工程初步設計變電部分收口說明書[R].成都: 西南電力設計院, 2012.

[7]劉振亞.國家電網公司輸變電工程通用設計-110(66)～500kV變電站分冊[M].北京: 中國電力出版社, 2011: 55-67.

[8]劉振亞.國家電網公司輸變電工程通用設計-110（66）～750kV智能變電站部分[M].北京: 中國電力出版社, 2011: 50.

[9]戈東方, 水利電力部西北電力設計院.電力工程電氣設計手冊-第 1冊-電氣一次部分[M].北京: 中國電力出版社, 1989: 566-581.

[10]中國南方電網有限責任公司.中國南方電網公司輸變電工程標準設計 1.0[M].北京: 中國電力出版社, 2013.

[11]DL/T 5218—2012.220kV～750kV變電站設計技術規程[S].

Optimization of Substation Layout Design

Liu Ran
(Electric Power Planning and Engineering Institute, Beijing 100120)

The layout of electric system is an important aspect of substation design.Published general design schemes have become reference to most layout designs of substations.Several layout design optimizations are proposed based on general design modules, according to practical situations of substation evaluation.These optimizations could considerably reduce site area through simple changes of habitual layout method, without any additional investment.

substation; layout; design optimization

劉 然（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事變電站和換流站工程的設計評審以及電力行業相關設計標準的編制和管理工作。