荆门变电站1000kV气体绝缘半封闭式组合电器的布置方案

聂琼，贺虎

(国家电网公司交流建设分公司，北京市100052)

0 引言

特高压交流试验示范工程成功投运后，华北与华中二大电网通过特高压实现了同步联网，保障了电网的安全经济运行［1-9］。由于受主变压器容量的制约及通道中部(南阳)电压无功支撑不足等因素的影响，工程只具备280万kW的送电能力，线路输电能力及联网效益未能充分发挥。特高压交流试验示范工程扩建工程是特高压交流电网发展中的关键环节，对进一步发挥特高压交流试验示范工程的输电能力、提高电网安全稳定水平、满足电能远距离大容量的调配需要、促进特高压电网发展具有重要意义。

1000kV荆门变电站扩建工程(简称扩建工程)增加1组主变压器(3×1 000 MVA)，另设1台备用;1000kV无新增出线，主接线由双断路器过渡接线完善为1个半断路器接线，新增3台断路器，采用气体绝缘半封闭式组合电器(hybrid gas insulated switchgear，HGIS);500kV无新增出线，采用HGIS设备。主变110kV侧设置2组独立的单母线接线;低压无功补偿新增2组240 Mvar电抗器和4组210 Mvar电容器。

扩建工程1000kV配电装置未按最终规模征地，且受征地面积的限制，未建设1000kV 2号母线，仅建设了1号母线，1号主变压器进线通过支持式过渡管母引接至第2串HGIS套管。扩建工程的1000kV配电装置，需沿远期规划向南侧扩建2号母线及2号主变压器过渡进线，拆除原过渡支持式管母。荆门变扩建后，1000kV配电装置形成1个不完整串和1个完整串:扩建1号主变压器进线间隔，组成1个不完整串，布置在第1串;扩建2号主变压器进线间隔，与南荆一线出线间隔组成1个完整串，布置在第2串。扩建2号主变压器进线间隔通过低架横穿，由1000kV配电装置的西南端头进入第2串。

本文将结合荆门站扩建工程的建设特点，对1000kV配电装置HGIS的布置方式进行分析［10-11］。

1 新建第1串HGIS的连接方案

1000kV第1串HGIS扩建为1个不完整串，作为1号主变压器进线间隔。

(1)“2+1”方式布置。荆门变电站工程前期1000kV HGIS布置采用“2+1”方式，因此扩建工程计划首先采用“2+1”方式布置HGIS。1000kV出线方向为南、北两侧出线，主变压器由配电装置的端部进线。

1000kV第1串HGIS的连接可采用2种接入方案(方案1、2)，如图1、2所示。在2种方案中，构架1、2为前期已建构架，构架3、4为扩建部分构架。

2种方案中，HGIS套管至2号母线的连接线均通过架空软导线引接，其区别在于HGIS套管引上的位置不同。方案1中HGIS套管通过四分裂导线直接引至构架2、3之间的上跨线;方案2中HGIS套管通过硬管母引至构架3下方，并通过四分裂导线引至构架3的悬垂绝缘子串。方案1中，存在引上四分裂导线长度较长、使HGIS套管端部受力较大的问题。

(2)“3+0”方式布置。1000kV第1串HGIS按照“3+0”的方式布置(方案3)，如图3所示。在方案3中，HGIS的2号母线套管位置与方案1、2不同，直接位于构架3下方，通过四分裂导线引至构架3的悬垂绝缘子串。

图1 第1串HGIS的连接方案1Fig.1 No.1 connecting scheme of the first series HGIS

在确定扩建工程的引接方案时，应结合方便远期HGIS扩建，尽量减少扩建停电时间进行选择。远期第1串HGIS间隔扩建时，方案1需拆除2号母线引上线;方案2除了需拆除2号母线引上线外，还需拆除连接管母、支持绝缘子和引上线等;方案3也仅需拆除2号母线引上线。从停电时间看，方案2在施工安装HGIS之前就需要拆除连接管母和支持绝缘子，停电时间较长。

与方案1相比，方案3虽然增加了24m的HGIS分支母线，但节省了3支特高压套管费用，可以降低工程造价。

因此，扩建工程第1串HGIS采用了“3+0”方式布置，即图3所示的引接方式。

2 第2串HGIS的连接方案

1000kV第2串HGIS本期增加1台断路器扩建为完整串，作为2号主变和南荆一线进线共串。本期工程第2串HGIS扩建时需拆除过渡支持绝缘子和连接管母。

(1)“2+1”方式布置。第2串扩建HGIS若按“2+1”方式考虑，则可以采用2种连接方案，分别如图4、5 所示。

图4 第2串HGIS的连接方案1Fig.4 No.1 connecting scheme of the second series HGIS

2种方案的区别在于2号主变压器进线至HGIS套管的引接方式不同。方案1中，2号主变压器HGIS进线套管采用硬管母连接，并引至悬垂绝缘子串;方案2中，2号主变压器HGIS进线套管分别通过四分裂软导线引上至跳线和跨线，通过上跨线实现2个套管之间的连接。

(2)“3+0”方式布置。1000kV第2串HGIS按照“3+0”的方式布置如图6所示。方案3中，HGIS的2号主变进线套管位置与方案1、2不同，2号主变进线套管向南移动了8m，位于构架3下方，通过四分裂软导线引至悬垂绝缘子串。

将3种方案比较后可以看出，方案2具有较多的上跨线和引上线引接，方案1、3的引接和施工方便，

并且减少了1跨上层导线和耐张绝缘子串。与方案1相比，方案3虽然增加了24m的HGIS分支母线，但节省了3支特高压套管费用，降低了工程造价。

因此，扩建工程第2串HGIS采用了“3+0”方式布置，即图6所示的引接方式。

3 不均匀沉降问题

1000kV第2串HGIS的2台断路器与扩建的1台断路器基础不在同一大板基础上，因此按照“3+0”方式对接时，存在基础的不均匀沉降问题，可能对设备的安全稳定运行造成影响。

根据设计单位的设计方案，新建1000kV第2串HGIS基础为人工挖孔墩，钢筋混凝土整版基础，整板厚度为2.28m，人工挖孔墩最小墩长为4.0m，墩基直径为0.9m，扩底直径为1.5m。HGIS基础长向尺寸墩基础间距为4.0m，短向3排。前期HGIS基础采用直径为0.9m的机械成孔扩底旋挖桩，桩基持力层为粘土层。

根据计算，本期扩建的HGIS基础和前期基础的整体沉降为6.04 mm左右，留有的裕度较小。因此，在扩建HGIS对接部位设置了补偿单元，即防沉降的伸缩波纹管，如图7所示。该补偿单元具有±3°的补偿能力。本次扩建工程设计上具有补偿40 mm不均匀沉降的能力。

图7 1000kV HGIS补偿单元Fig.7 Compensation unit of 1000kV HGIS

由此可见，虽然新旧基础的不均匀沉降差确实存在，但通过在对接处增加补偿单元，使沉降差控制在允许偏差范围内，新旧基础沉降差对HGIS母线筒的影响较小，可确保设备的长期安全可靠运行。

4 结论

(1)通过与“2+1”方式布置的对比分析，荆门变电站扩建工程1000kV HGIS最终采用“3+0”的方式进行布置。

(2)采用“3+0”方式布置的1000kV HGIS降低了工程造价。

(3)通过在1000kV第2串HGIS对接处增加防沉降的伸缩波纹管，使基础沉降限值达到40 mm，远大于前、后2期基础的不均匀沉降差，确保了HGIS设备的长期稳定运行。

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