AIS 變電站雙母接線電氣設備布置方式的優化

孫亞輝

（國網福建省電力有限公司超高壓分公司，福建 福州 350013）

變電站雙母接線[1-4]是一種常見的主接線方式之一，應用非常廣泛。空氣絕緣的敞開式開關設備（air insulated switchgear ，簡稱AIS）[5-6]，仍然大量存在。在變電站面積限定的空間內，AIS 電氣設備在變電站雙母接線方式中的傳統布置，雖然滿足設計標準[7]，但由于沒有充分考慮高壓電氣設備停電檢修期間的安全距離問題，給檢修人員帶來了一定的麻煩和安全隱患，有時需要采取特殊措施或擴大停電范圍才能滿足檢修安全距離要求。

針對上述問題，在不增加變電站面積的前提下，提出一些優化設計，既能滿足設計標準要求，又能滿足檢修工作要求。

1 傳統雙母接線電氣設備布置方式

以220 kV 雙母接線[8-9]為例，傳統雙母接線中，一個線路間隔的電氣設備由隔離開關、斷路器、電流互感器、電壓互感器和避雷器組成，其斷面圖如圖1 所示。

圖1 傳統雙母接線電氣設備布置方式

2 傳統雙母接線電氣設備布置特點

這種電氣設備布置方式的主要特點是：

母線側兩組隔離開關分別采用垂直伸縮式和水平旋轉式[10]（或水平伸縮式結構），圖1 中是采用采用垂直伸縮式和水平伸旋轉式結構；

斷路器和電流互感器通過跨路管母相互連接；

線路側電壓互感器和避雷器通過鋼芯鋁絞線T接于線路上。

3 雙母接線電氣設備布置方式存在的問題

對設備檢修人員來講，這種電氣設備布置方式存在的主要問題如下。

電壓互感器和變電站圍墻之間的中心距離為3.5 m，實際邊際間距離小于3.5 m，大型作業車輛（高空作業、吊車）進出不方便。

斷路器與垂直伸縮式隔離開關及ⅠM 之間的中心距離為4 m。隔離開關在分閘位置狀態下，斷路器與該隔離開關本體帶電部位之間的水平約3.5 m，斷路器與ⅠM 之間帶電部位的距離L1如下：

在線路停電而ⅠM 不停電的情況下，要對斷路器本體進行吊裝檢修，斷路器與ⅠM 之間帶電部位的安全距離只有4.5 m，不滿足《國家電網公司電力安全工作規程（變電部分）》（以下簡稱《安規》）不小于6 m 的要求。因此，要對斷路器進行吊裝檢修，必須將ⅠM 停電才能滿足《安規》要求。

在線路停電而ⅠM 不停電的情況下，要對水平旋轉式（或伸縮式）隔離開關本體進行吊裝檢修，隔離開關與ⅠM 之間帶電部位的安全距離L2，同樣不滿足《安規》不小于6 m 的要求。因此，要對水平旋轉式（或伸縮式）隔離開關進行吊裝檢修，必須將ⅠM 停電才能滿足《安規》要求。

4 雙母接線電氣設備布置方式優化

為解決上述問題，在不增加變電站面積的前提下，提出一些優化設計，既能滿足設計標準要求，又能滿足檢修工作要求，如圖2 所示。

圖2 雙母接線電氣設備布置方式的優化設計

4.1 電壓互感器和避雷器布置方式優化

傳統的設計中，電壓互感器和避雷器通過鋼芯鋁絞線連接，二者支撐柱之間中心距離為1 800 mm，如圖1 及圖3（a）所示。

將電壓互感器和避雷器采用共基礎結構，二者裝在一根支撐柱上，大約可增加電壓互感器和變電站圍墻之間的距離0.5～1 m，可以滿足大型作業車輛（高空作業、吊車）的進出。同時縮短了避雷器與被保護設備（電壓互感器）之間連接導線的長度，二者之間的接地點距離也縮短了，保護效果更好。但是，為了滿足動穩定要求及相互間拉力的影響，避雷器與電壓互感器之間的連接不應采用硬連接，應采用多股軟連接片進行連接。同時，為方便檢修，應注意將電壓互感器二次接線盒方向朝外出。優化后的布置如圖2 及圖3（b）所示。

4.2 斷路器布置方式優化

將圖1 中斷路器與電纜溝位置互換，并將圖1中的端子箱布置于電纜溝的右側，如圖2 所示。這樣，斷路器與ⅠM 之間帶電部位的距離L1如下：

因8.6 m 有足夠的余度，考慮到現場實際情況，可以適當調整斷路器、電纜溝及端子箱之間的位置。

這種優化后的布置方式，并沒有減少斷路器和電流互感器之間道路的寬度。傳統的設計中，如圖1所示，電纜溝布置在道路旁邊，雖然斷路器和電流互感器之間的距離（道路和電流溝之和）較寬，但是，對于大型作業車輛（高空作業、吊車）而言，為防止電纜溝塌方，是不允許車輛從電纜溝上行駛的，其作業過程中的支腿也應躲過電纜溝一定的距離。優化后的設計，在滿足《安規》不小于6 m 的要求下，通過適當調整斷路器、電纜溝及端子箱之間位置（例如，將三者同步向右移），還可以增加道路的寬度。因為該道路通常為水泥硬化路基，道路的加寬更加有利于吊車支腿的放置，使得檢修更方便。

4.3 隔離開關布置方式優化

將母線側水平旋轉式或水平伸縮式結構的隔離開關改用垂直伸縮式結構。這樣，可以將該隔離開關右移，布置于ⅡM 之下，如圖2 所示，增加了隔離開關與ⅠM 之間的距離，滿足ⅠM 不停電的情況下，對隔離開關進行吊裝檢修的要求。

傳統的布置方式，對水平旋轉式（或伸縮式）隔離開關進行吊裝檢修時，其連接的母線ⅡM 是必須要停電的，但要滿足《安規》要求，也必須將ⅠM 停電才能進行。兩條母線（ⅠM 和ⅡM）同時停電，這在實際中幾乎是不可能的，因為2 條母線同時停電會造成大量的線路停電，降低了電網的可靠性。通常的做法是采取特殊的施工作業方式或采取特殊的安全措施，例如通過搭腳手架人工作業方式取代吊車，但其安全風險等級也是相當高的，對各級管理人員到崗到位等投入也非常高。優化后的設計，可以大大降低這種安全風險，提高作業效率。

5 結束語

克服傳統設計理念存在的不足，在不增加變電站面積的情況下，通過對雙母線接線方式電氣設備布置方式的優化設計，方便大型作業車輛（高空作業、吊車）的使用，可以滿足電氣設備吊裝檢修時的安全距離要求，大大降低作業安全風險，提高作業效率。將電壓互感器和避雷器采用共基礎結構裝在1 根支撐柱上，二者之間采用多股軟連接片進行連接，大約可增加電壓互感器和變電站圍墻之間的距離0.5～1 m，可以滿足大型作業車輛（高空作業、吊車）的進出。調整斷路器、電纜溝及端子箱之間的布置方式，可以滿足斷路器吊裝檢修作業要求，還可以增加道路的寬度，更加有利于吊車支腿的放置，使得檢修更方便。將母線側水平旋轉式或水平伸縮式結構的隔離開關改用垂直伸縮式結構，滿足隔離開關吊裝檢修作業要求，大大降低傳統作業方式的安全風險，提高作業效率。