常德市黃土店110 kV變電站的配電裝置優化設計

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（湖南工業大學 電氣與信息工程學院，湖南 株洲 412007）

常德市黃土店110 kV變電站的配電裝置優化設計

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（湖南工業大學 電氣與信息工程學院，湖南 株洲 412007）

為響應建設“資源節約型、環境友好型”社會以及“兩型一化”變電站的號召，對常德市黃土店110 kV變電站進行了優化設計。110 kV配電裝置采用戶外GIS設備，取消110 kV出線側及主變110 kV進線側的隔離開關，采用充分利用出線間隔內縱向空間的雙層出線模式；35/10 kV配電裝置均采用新型氣體絕緣開關柜。此方案與常規設計方案對比可知，本方案中變電站的占地面積比常規方案節約68%，使變電站的布置更加緊湊。

110 kV變電站；配電裝置；GIS

0 引言

隨著國家電力行業的持續發展，電網的規模和覆蓋范圍也在不斷擴大。在發展的同時出現了一系列問題，如電網無功補償容量不足、配電裝置占地面積大等[1]。配電裝置是變電站的重要組成部分之一，其合理的選型和布局，可以保證變電站的正常、穩定運行，降低施工成本和日常維護費用。常見的高壓配電裝置中，氣體絕緣金屬封閉組合電器（gas insulated metalenclosed switchgear，GIS）多應用于各個城市中心以及負荷密集的主要地區，它不僅占地面積小、維護工作量小，更重要的是具有較高的可靠性，也是未來電力行業環保、節能、高科技新形象的重要環節之一[2-3]。

因此，本文在參照通用設計的基礎上，結合常德市黃土店110 kV變電站的特點，對該變電站的配電裝置選型、布置方案及變電站總平面布置等進行了優化研究與設計，以期為優化配電裝置提供一定的理論參考依據。

1 變電站設計方案

1.1 工程概況

黃土店110 kV變電站位于常德市鼎城區黃土店鎮西北角。站址周圍為農田，東側平行于長安路，距離長安路約50 m（直線距離），西側臨枉水河。110 kV常德市黃土店變電站的建設規模如表1所示，其中每臺主低壓側配置容性無功補償電容器4.8+3.6 MVar。

表1 110 kV變電站建設規模Table 1 110 kV substation construction scale

1.2 配電裝置選型

作為變電站的重要組成部分，配電裝置按安裝地點，可分為屋內配電裝置和屋外配電裝置；按組裝方式，又可分為敞開式配電裝置和成套式配電裝置。配電裝置的選型，必須結合變電站所在地區的地理情況及環境條件，并考慮安裝、運行和檢修的要求，因地制宜，通過技術經濟比較來確定[4]。

根據我國電力行業標準DL/T 5352—2006《高壓配電裝置設計技術規程》第8.2.2及第8.2.4條規定，一般情況下，110 kV電壓等級的配電裝置宜采用屋外中型配電裝置或屋外半高型配電裝置；IV級污穢地區、大城市中心地區、土石方開挖工程量大的山區的110 kV和220 kV配電裝置，宜采用屋內配電裝置，當技術經濟合理時可采用氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）配電裝置。因此本設計中，110 kV配電裝置采用戶外GIS設備，35/10 kV配電裝置均采用新型氣體絕緣開關柜[5]。

1.3 簡化電氣接線

GIS是最近幾十年發展起來的高、精、尖輸變電設備，利用SF6氣體良好的絕緣性能，把斷路器、隔離開關、接地開關、避雷器、母線等封閉組裝在一起。該設備占地面積小，技術先進，維護工作量小，運行可靠性高，將是未來變電設備中重要的組成部分之一。

由于110 kV配電裝置選用戶外GIS設備，擬對110 kV配電裝置電氣一次接線進行簡化：取消110 kV出線側及主變110 kV進線側的隔離開關。簡化電氣接線有2個方面的原因：

1）斷路器兩側設置隔離開關，主要是為斷路器現場檢修提供必要的安全隔離[6]。隨著設備制造水平的提高，斷路器質量亦隨之提高，其檢修次數減少，因此，出線隔離開關操作頻次也隨之減少，其存在的必要性降低。另外，斷路器隨被保護元件（如線路、變壓器）同時投退，當斷路器打開時，被保護元件的對側斷路器亦會打開，故出線隔離開關與斷路器同時帶電或失電，已起不到原有的隔離功能，降低了存在的必要性[7]。困此取消出線側及主變進線側隔離開關，可以有效減少電器元件，降低成本。

2）當采用“T”接線路時，若取消出線側隔離開關，檢修維護斷路器時，須打開“T”接線路中對側變電站的另外2臺斷路器，使“T”接線路停運，這樣降低了電網運行可靠性。根據設計的可行性研究報告，本站110 kV線路并不存在“T”接線路的情況。因此，取消變電站內110 kV線路側隔離開關不會對電網運行的可靠性造成影響。

綜上所述，本設計取消GIS設備內110 kV出線側及主變110 kV進線側的隔離開關是可行的[8]。

2 配電裝置布置方案

綜合考慮變電站站址情況，按照節約耕地的原則，參照《國家電網公司輸變電工程通用設計110～750 kV智能變電站部分》A-1-2方案[4]，本設計110 kV配電裝置擬采用GIS戶外布置方案，站內設一棟綜合配電室，所有35/10 kV配電裝置被布置于室內，二次屏柜被布置在二次設備預制艙內[9]。

2.1 優化要素

通過對國家電網公司110 kV配電裝置的GIS戶外布置通用設計方案及我省已建成110 kV配電裝置的GIS戶外布置方案進行分析，總結出4個影響變電站占地面積的因素：1）站內建筑物的總體尺寸及合理布置；2）GIS設備尺寸及出線方式；3）電容器組布置方式及位置；4）站內環形道路的設置。由此可見，主變壓器室和110 kV GIS設備的合理布局及110 kV出線方式是影響變電站總體占地面積的主要因素，而站內建筑物的布置及站內環形道路的設置也是影響變電站占地面積的重要因素[10]。

2.2 35/10 kV配電裝置形式及優化

在通用設計中，35/10 kV配電裝置采用小車式開關柜聯合雙列布置方式布置在同一配電室內，配電室的平面布置情況見圖1。配電室的建筑面積（25 .0 m×9.5 m）為237.5 m2。

圖1 常規小車式開關柜方案配電室布置示意圖Fig. 1 A schematic diagram of distribution room layout of conventional trolley type switch cabinets

為了有效控制配電室的建筑面積，結合廠家的設備制造水平，本設計35/10 kV配電裝置均采用了安裝尺寸較小的環保型氣體絕緣開關柜，并被聯合布置在同一配電室內。其中，35 kV部分采用電纜進、出線，10 kV部分采用全絕緣管母線與主變相連，電纜出線。環保型氣體絕緣開關柜為終身免維護產品，不帶斷路器小車及隔離小車，操作檢修通道僅需1 500 mm，且柜體尺寸均比常規中置式小車柜有大幅減小，從而大大壓縮了配電室的建筑面積[6]。

35/10 kV配電室建筑面積（26.2 m×4.0 m）為104.8 m2，具體布置情況見圖2。

通過比較可知，此設計與常規布置方案相比，配電室的建筑面積減少了135.5 m2，同比壓縮了57%的建筑面積，更有利于變電站的整體布局。

圖2 氣體絕緣開關柜方案配電室布置示意圖Fig. 2 A schematic diagram of distribution room layout for gas insulated switchgear

2.3 110 kV配電裝置布置形式選擇及優化

本設計110 kV GIS設備布置情況見圖3。

圖3 110 kV雙層出電氣平面布置圖（避雷器內置）Fig. 3 A planar layout of 110 kV double discharge of gas and electricity (arrester internal layout)

根據線路走廊條件，本文優化了110 kV配電裝置，減小其橫向尺寸，以減少占地面積。110 kV GIS的布置不同于通用設計中出線門型構架采用的“一”字型排列，而是采用充分利用出線間隔內縱向空間的雙層出線模式。采用雙列布置可以實現在一個間隔寬度內出線2回，從而減少配電裝置占地面積[11]。

本設計110 kV GIS終期共有9個設備間隔。通過咨詢國內主要設備廠家可知，最小間隔寬度按1 m考慮。將出線避雷器布置在GIS設備內，布置場地橫向尺寸為16.5 m，縱向尺寸為14.0 m。相比國家電網公司通用設計中的“一”字型布置方式，本設計節省了母線長度，減少了占地面積[7]

2.4 其他設備及設施布置

結合此工程建設規模及上述各配電裝置布置方式和規格，2臺主變壓器采用緊湊形式布置，且2臺主變壓器之間設置一堵防火墻；電容器組與站用變布置在戶內，與35/10 kV配電室聯合構成綜合配電室布置在變電站的南面[12]。

主要設備位置及其占地面積確定后，根據運行、檢修及消防的要求，變電站內設置了一條“T”型道路。這樣既滿足了總平面布置需求，又減少了變電站的占地面積[13-15]。

主設備及總平面的布置方案已基本確定，再對其余設備和功能房間進行合理布置。整個變電站的總平面布置方案見圖4。變電站主進出口設在站區東側。經過優化后，本方案圍墻內面積為1 462 m2（34 m×43 m），比常規方案（69.5 m×65.9 m）少3 118.05 m2，節約占地面積約68%。

圖4 變電站電氣總平面布置圖Fig. 4 A planar layout of transformer substations

3 結語

本文對常德市黃土店110 kV變電站的配電裝置進行了布置，通過選擇合理的配電裝置形式、優化配電裝置以有效減少黃土店110 kV變電站的占地面積。110 kV GIS的布置采用充分利用出線間隔內縱向空間的雙層出線模式。通過采用雙列布置可以實現在一個間隔寬度內出線2回，從而減少配電裝置占地面積。35/10 kV配電裝置均采用了環保型氣體絕緣開關柜，并被聯合布置在同一配電室內。此柜體尺寸遠小于常規中置式小車柜，從而壓縮了配電室的建筑面積。依據分析結果可知，本方案是可行的。

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（責任編輯：鄧 彬）

An Optimized Design of the Distribution Units of 110 kV Substations in Huangtudian, Changde

YI Qianqian
（School of Electrical and Information Engineering，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412007，China）

In response to the call for a“resource-saving and environment-friendly”society, as well as the construction of modernized substations, an optimized design has been proposed for the distribution units of 110 kV substations in Huangtudian, Changde. Outdoor GIS equipment, which has canceled the main transformer outlet side and the incoming line side isolation switch, has been applied in 110 kV distribution units, adopting the double outlet mode to make full use of the vertical space within the outlet space intervals. Novel gas insulated switchgear has been used in 35/10 kV distribution units. The optimized design, with its total land use 68% less than the conventional designs, helps to realize a more compact substation layout than before.

110 kV substation；power distribution unit；GIS

TM64

A

1673-9833(2017)02-0056-05

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.02.010

2016-12-25

易槧槧（1992-），女，湖南岳陽人，湖南工業大學碩士生，主要研究方向為電力網絡自動化技術及應用，E-mail：758066259@qq.com