500 kV改进型C型布置的配电装置设计优化研究

黄 珊 范 岩

(中国电力技术装备有限公司郑州电力设计院，河南 郑州 450000)

0 引言

配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统的环境条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新布置、新设备、新材料、新工艺，使得装置不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便[1]。

在对变电站电气装置进行平面布置时，应全面考虑电气主接线、绝缘配合及设备厂家资料，并考虑变电站站址地区的地理情况及环境条件，结合运行、检修和安装要求，合理布置方案，使变电站的配电装置布置形式经济合理，安全可靠，同时满足环保要求[2,3]。

1 变电站工程概况

主变规模：远期4×750 MVA，本期2×750 MVA主变压器。出线规模：500 kV出线远景10回，本期出线4回。220 kV出线远期16回，本期9回。35 kV不出线，仅接无功补偿装置及站用变。无功补偿：远期每台主变低压侧装设2×60 Mvar低压电容器及1×90 Mvar低压电抗器，本期每台主变仅装设2×60 Mvar低压电容器及1×60 Mvar低压电抗器。

500 kV本期出线4回，主变进线2回，采用3/2接线，共上7台断路器，形成1个完整串和2个不完整串。远期4台主变与10回出线配串，组成7个完整串。

2 电气平面布置方案优化

2.1 电气总平面布置方案概况

受站址场地条件限制，500 kV配电装置采用HGIS设备，500 kV 3/2断路器接线的HGIS布置方案按C型布置型式。

2.2 布置方案对本工程适应性分析

本文500 kV HGIS的布置方案重点要解决的问题是配串优化、出线方便、节约占地、设备安装方便、扩建影响小等。

根据本变电站主变及220 kV配电装置区情况，本变电站500 kV配电装置的东西向(横向)尺寸宜控制在169 m左右，南北向(纵向)尺寸尽可能压缩。结合工程500 kV 4回出线方向(向北2回、向东1回、向西1回)等因素，为了优化500 kV配电装置尺寸，因地制宜，确定本工程最优的500 kV HGIS布置方案。C型布置使得整个500 kV构架尺寸最小，主变及500 kV配电装置间道路距500 kV配电装置区围墙距离约60 m。实现缩减占地面积，横穿出线，构架及配电装置布置上紧凑，见图1。

由图1可以看出，500 kV HGIS采用C型布置方案后，500 kV配电装置区域横向尺寸约为200 m，而220 kV、主变及35 kV配电装置区域横向尺寸约为169.5 m，500 kV配电装置区域横向尺寸与其他区域不能很好的匹配。因此考虑对500 kV HGIS C型布置方案的横向尺寸进行深入优化。

2.3 基于新国标的改进型C型布置方案优化

GB/T 50064—2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范于2014年12月1日开始实施，其中对变电站空气间隙的绝缘配合进行了较大范围的修订。

以500 kV变电站为例，海拔高度1 000 m及以下地区变电站最小空气间隙，新旧国标规定值对比如表1所示。

表1 海拔高度1 000 m及以下地区500 kV变电站最小空气间隙对比 mm

在对间隔宽度进行优化时考虑绝缘配合距离均以最大空气间隙为准，因此，设计时参照表1中所列在内过电压条件下空气间隙。可以看出，GB/T 50064—2014中，在内过电压条件下，相对地空气间隙比原有规程减小了500 mm，相间空气间隙比原有规程减小了600 mm。

2.3.1间隔纵向尺寸优化

500 kV配电装置改进型C型布置方案，出线及主变套管布置在配电装置最外侧，线路及主变进线引接方便，引接长度短。有侧向出线的间隔，需设置上层跨线，以满足侧向出线的要求。其断面布置图如图2所示。

2.3.2间隔横向尺寸优化

本工程配电装置间隔横向尺寸主要从两方面确定：

1)间隔内跨线的相间距离，应满足跨线档距中央及门型构架跳线发生最大相间摇摆时(按非同期摇摆考虑)，相间导线不放电；间隔内跨线的相地距离，应满足门型构架内的边相跳线发生最大摇摆时，不对构架柱放电。

2)电气设备相间距离，应满足相间最小电气距离、布置在门型构架下方及附近的边相电气设备不对构架柱放电。

2.3.3构架布置优化

在与结构专业配合基础上，对区域构架进行了优化。采用两回出线间隔共用一榀的出线方式，取消了两回出现间纵向横梁，同时取消构架中部横向横梁，节省钢材，压缩了整个500 kV区域的尺寸，减小了站区占地面积，该方案中500 kV构架全部由格构柱组成，格构柱基础尺寸为4 m×2 m，两回出线间隔共用一榀，宽度为41 m，单回出线间隔宽度为25 m，构架纵向尺寸为41 m，如图3，图4所示。

2.4 配电装置主要技术经济指标

采用以上优化措施后，基于新国标的改进型C型布置方案500 kV配电装置总占地面积较C型布置方案共计减小312 m2，减少约17%，具有良好的经济效益。

3 结语

经过对500 kV配电装置的设备间距、联合构架、电压互感器和避雷器布置位置、道路布置、构架至围墙距离等优化后，采用基于新国标的改进型C型布置方案的500 kV配电装置区,主要有以下优化成果：

1)采用GB/T 50064—2014交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范中规定的变电站高压配电装置最小空气间隙，对配电装置进行带电距离校验，大大压缩了设备间隔尺寸。

2)改进型C型3+0布置方案，出线灵活，节约投资，节省占地。与常规方案相比，经校验，管母线相间距优化为5.5 m，两组母线相邻相间距优化为7.5 m。500 kV配电装置构架纵向尺寸由44 m优化为41 m。边断路器套管间距离由13 m优化为11 m，每个间隔GIL分支母线长度缩短12 m。

3)优化500 kV构架，两出线间隔并做一榀，宽度41 m。

取消两间隔间悬吊管母构架，两组跨线间间距由平行不停电检修带电部分距离控制。考虑到两间隔间设置有相间道路，通过校验，设备相间距压缩为5.8 m，设备至构架中心间距压缩为5.15 m，两回出线间隔间距7.5 m，间隔宽度为41 m。

基于新国标的改进型C型布置方案500 kV配电装置总占地面积较C型布置方案方案共计减小312 m2，减少约17%，具有良好的经济效益。