基于郧县220 kV变电站的配电装置布置优化设计

沈晔华，王 红，孙怀宇，王宇飞，高 峻

（1.沈阳电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110003；

2.国网沈阳供电公司电力设备工程局，辽宁 沈阳 110003）

其它

基于郧县220 kV变电站的配电装置布置优化设计

沈晔华1，王 红1，孙怀宇2，王宇飞2，高 峻2

（1.沈阳电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110003；

2.国网沈阳供电公司电力设备工程局，辽宁 沈阳 110003）

变电站配电装置的布置优化一直是变电站设计的重点，文中以通用设计、通用设备为引领，采用集成式智能化电气设备，按照工程实际优化配电装置布置，并优化设计各基本模块，采用标准化、模块化的设计方案，形成功能集成、配置优化的变电站。

通用设计；布置优化；模块化

变电站的配电装置布置优化问题一直是变电站设计的重中之重，将变电站的配电装置占地面积合理压缩是本文研究重点。以十堰郧县220 kV变电站为例，设计方案在现有智能变电站建设成果的基础上［1］，推行 “结构布局合理、系统高度集成、技术装备先进、经济节能环保、支持调控一体”设计理念，通过优化电气主接线、合理选择设备型式、压缩进出线构架尺寸、优化配电装置基本模块等方法，使变电站布局更加紧凑，减少变电站的占地面积，形成功能集成、配置优化的智能变电站。

1 电气主接线优化

变电站建设规模如下：本期安装1台180 MVA主变压器，220 kV出线1回，110 kV出线8回，10 kV出线9回；远期安装3台180 MVA主变压器，220 kV出线6回，110 kV出线12回，10 kV出线24回。

根据建设规模及系统接网情况分析，220 kV、110 kV、10 kV均选择单母线分段接线即可满足可靠性要求，220 kV及110 kV进出线均无T接线路，因此可以简化设备配置，取消主变、线路间隔进出线侧隔离开关。

2 设备选型优化

2.1 220 kV、110 kV配电装置优化

220 kV和110 kV配电装置均采用户外集成式智能隔离式断路器 （简称DCB），集成常规断路器、隔离开关、电流互感器、接地开关的功能于一体，外形尺寸与常规断路器一致。采用DCB可减少变电站主接线中元件的数量，提高变电站电气主接线的可靠性，优化设备检修策略，节约配电装置占地面积［2-3］。

2.2 10 kV配电装置优化

10 kV配电装置采用集装箱式设备，箱内配置环保型气体绝缘开关柜，柜内采用真空断路器，进线采用绝缘铜管母线连接，出线采用电缆连接。根据变电站建设规模及整体布置，10 kV配电装置仅需配置4个12 m长度的集装箱，与常规建筑物相比较，能有效节约变电站建材消耗及占地面积。

2.3 10 kV无功补偿装置优化

10 kV无功补偿装置采用组合式电容器装置，组合式电容器装置由箱式高压并联电容器、油浸式串联电抗器、放电线圈、氧化锌避雷器、保护器件及电缆进线箱等设备组合而成。电容器、电抗器和放电线圈为一体式油浸全密封结构，具有容量大、场强适中、小型化、免维护、运行安全可靠及寿命长等优点。

2.4 二次设备优化

二次设备采用模块化设计，分为DCB智能组件柜模块、主变智能控制模块、二次设备预制舱模块、10 kV开关柜模块及10 kV电容器模块。二次设备均采用屏前接线方式，可实现二次设备屏体的靠墙布置。

3 模块化设计优化

3.1 主母线设备选择

本工程220 kV、110 kV主母线设备采用SF6气体绝缘母线，均为单母线分段接线、配电装置双列布置。220 kV母线排列仅为常规合金管母线布置的11.4%［1］，220 kV SF6气体绝缘母线平面、断面布置如图1所示；110 kV母线排列仅为常规合金管母线布置的15.6%，110 kV SF6气体绝缘母线平面、断面布置如图2所示。

3.2 220 kV配电装置模块优化

220 kV配电装置采用户外集成式智能隔离断路器，该断路器的触头在SF6灭弧室内，具备断路器和隔离开关的双重功能。

可研方案采用传统隔离开关加断路器布置，220 kV配电装置厂区为支持管母线中型布置，占地为160 m×54 m。优化后，本方案220 kV配电装置厂区占地为93 m×28 m，仅为可研方案占地的30%，节省占地面积6 036 m2。

3.3 110 kV配电装置模块优化

110 kV配电装置采用户外集成式智能隔离断路器，该断路器的触头在SF6灭弧室内，具备断路器和隔离开关的双重功能。

126 kV隔离断路器具备优良的开断性能和较大的绝缘裕度，同时集成电子式电流互感器并配用智能化模块。采用低维护、高可靠性的隔离式断路器，取代了传统的断路器和独立隔离开关的接线方式，既可优化断路器和隔离开关的检修策略，又可简化变电站设计，大大减少变电站内电力设备使用量。

图1 220 kV SF6气体绝缘母线平面、断面布置

图2 110 kV SF6气体绝缘母线平面、断面布置

3.4 110 kV架空出线方式优化

110 kV配电装置采用双层出线方式，4回出线共用一个宽度为15 m的双层构架，在上层构架和下层构架各挂两回出线，平行排列，充分利用空间位置。出线构架上下2层的挂线点高度分别为14 m和9 m，出线构架避雷线挂线点高度为18.5 m。可研方案110 kV侧有17个间隔，本方案只排列9个间隔，减少8个，110 kV架空出线断面如图3所示。

优化后，纵向尺寸由38 m缩至23.5 m，横向尺寸由160 m缩至102 m。110 kV厂区占地为102 m×23.5 m，仅为可研方案占地的39.4%，节省占地面积3 683 m2。

3.5 10 kV配电装置及站用变模块优化

10 kV配电装置采用集装箱式设备，按电气功能模块化设置，箱内接线及单体设备调试均在工厂内完成。箱内设备、箱与箱及箱与其它设备间实现“即插即用”，采用标准化连接。

集装箱采用国际标准型，外形尺寸为12 192 mm×2 896 mm×2 438 mm，在变压器附近空余位置插空放置。集装箱内的10 kV开关柜双列布置，配置真空断路器，气体绝缘开关柜采用氮气或混合气体绝缘，真正实现绿色环保要求。开关柜外形尺寸为500 mm×1 150 mm×2 410 mm。单气箱结构、高压回路全部气体密封，柜与柜之间、上下气箱之间用硅橡胶母线连接器连接，发生故障时无须移动左右两侧的开关柜即可更换母线气箱。

本方案 10 kV集装箱内真空断路器长度约0.67 m，柜前操作通道为2.12 m，柜后维护通道为0.1 m，满足巡视维护通道的最小宽度要求。10 kV集装箱占地面积约120 m2，取消独立的10 kV配电装置室和站用变室，与可研方案相比，10 kV配电装置模块占地面积共减少240 m2。

3.6 二次设备模块优化

二次设备模块采用前接线、前显示的设备形式，二次屏体实现靠墙布置，减少运维通道数量，有效节省了建筑面积。将合并单元、智能终端、在线监测IED等二次组件与一次设备融合，形成集成式智能设备，二次设备屏柜数量较通用设计方案减少12面［4-5］。

图3 110 kV架空出线断面

二次设备预制舱模块分为公用设备预制舱、间隔层及电源设备预制舱，其中公用设备预制舱和电源设备预制舱长度均为12.0 m，宽度均为3.0 m，总占地面积为72 m2；可研方案的二次设备室长度为22.2 m，宽度为9.2 m，占地面积为204.2 m2。优化后，占地面积减少132.2 m2。

4 变电站总平面布置优化

变电站站址地貌为剥蚀侵蚀山坡地带，微地貌为沟谷，建设用地为削山平谷。郧县的山场、水域、道路和村庄分别占国土面积的 81.2%、10.3%、4%和4.4%，因此变电站站址建设用地非常紧张。

根据进出线方向，本方案电气总平面按3列布置，分别为220 kV配电装置模块、主变压器模块及110 kV配电装置模块，使各级配电装置之间的接线更加顺畅，距离最短。考虑设备外形尺寸和检修巡视通道，确定各模块尺寸如表1所示。

表1 模块尺寸统计

由以上优化，可得如下结论：

a.220 kV终端塔落在规划红线内，可缩短220 kV进线档的长度，并避免进线档跨越公路；

b.将红岩路西北侧2条110 kV线路和武当粮油产业园内4条110 kV线路路径集中到规划红线内，可优化110 kV线路走廊，减小110 kV出线走廊对开发区的影响；

c.变电站仅有北角830 m2场区位于深填方区，需要强夯的面积仅为可研方案的6.4%；

d.变电站围墙与南侧保留山体的距离增大30 m，有利于保证施工现场的安全性，并取消变电站西南侧围墙挡土，节约工程量；

e.通过优化电气主接线、设备选型来实现变电站总平面布置优化，本方案占地面积为7 340 m2，较可研方案减少13 460 m2，优化率为64.7%。

5 结束语

郧县220 kV智能变电站通过简化电气主接线、合理选择设备型式及优化配电装置基本模块等方式，使得变电站的配电装置布局清晰合理、接线顺畅，节约了占地且节省投资，既满足生产安全、检修维护方便的要求，又能体现智能变电站电气总平面布置及配电装置选型的发展方向，从而实现了标准化设计、模块化建设。

［1］ 刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计110（66） ～500 kV变电站分册 ［Z］.2011：144-147.

［2］ DL／T 5352—2006，高压配电装置设计技术规程 ［S］.

［3］ DL／T 5218—2012，220 kV～750 kV变电站设计技术规程［S］.

［4］ 阎 凯，姜 玲.长春南500 kV智能变电站技术特点分析［J］.东北电力技术，2011，32（6）：23-27.

［5］ 张幼明，高忠继，黄 旭.智能变电站技术应用研究分析［J］.东北电力技术，2012，33（5）：1-3.

Layout Optimization Design of Distribution Device Based on Yunxian 220 kV Substation

SHEN Ye⁃hua1，WANG Hong1，SUN Huai⁃yu2，WANG Yu⁃fei2，GAO Jun2
（1.Shenyang Electric Power Survey and Design Institute，Shenyang，Liaoning 110003，China；2.State Grid Shenyang Power Supply Company Electric Power Equipment Engineering Bureau，Shenyang，Liaoning 110003，China）

Optimization of distribution equipment is the core of substation design，this paper adopts integrated intelligence electrical appliance by the general design and general equipment，optimization of distribution equipment layout and optimization design of the basic model.Standardization and modularity design scheme are adopted，this forms a function integrated and optimizing allocations substation.

General design；Layout optimization；Modularity

TM642

A

1004-7913（2015）11-0052-04

沈晔华 （1982—），男，学士，工程师，主要从事220 kV及以下变电站设计工作。

2015-07-18）