于國梅，史卓鵬，羅煒

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西太原030002）

基于國家電網(wǎng)通用設(shè)計(jì)方案的220 kV戶內(nèi)變電站總平面布置的優(yōu)化

于國梅，史卓鵬，羅煒

（國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，山西太原030002）

以銅廠220 kV變電站工程為例，在通用設(shè)計(jì)220-A2-4基礎(chǔ)上，闡述如何對戶內(nèi)變電站總平面布置進(jìn)行優(yōu)化。綜合各方面的因素設(shè)計(jì)出合理的總平面，做到了減少占地面積，利于出線，方便變電站的運(yùn)行維護(hù)。

變電站；總平面布置；優(yōu)化

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速持續(xù)發(fā)展，變電站的選址與城鄉(xiāng)規(guī)劃、國土資源部門的矛盾日益突出。因此如何減少變電站的占地面積，充分利用有限的土地資源，合理布置電氣總平面，是目前研究的一個(gè)重要課題。

在國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)方案220-A2-4的基礎(chǔ)上，以銅廠220 kV變電站工程為例，吸取智能變電站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和研究成果，應(yīng)用全壽命周期設(shè)計(jì)理念與方法，對戶內(nèi)布置進(jìn)行研究，對建筑結(jié)構(gòu)和配電裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步對通用設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。

1 工程概述

銅廠220 kV變電站位于太原市中心區(qū)，從節(jié)約土地和減少地面拆除物以及減少填土石方工程量的角度出發(fā)，本站設(shè)計(jì)為全戶內(nèi)變電站，是山西省首座采用《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)110(66)～500 kV變電站分冊》（2011年版）220-A2-4方案[1]建設(shè)的220 kV全戶內(nèi)無人值守智能化變電站。

該變電站建設(shè)規(guī)模為：電壓等級220 kV/ 110 kV/10 kV，遠(yuǎn)期3×240 MVA三相三卷有載調(diào)壓變壓器，本期主變?nèi)萘?×240 MVA；220 kV本期及遠(yuǎn)期均為雙母線接線，出線最終規(guī)模8回，本期3回；110 kV本期及遠(yuǎn)期均為雙母線接線，出線最終規(guī)模12回，本期10回；10 kV遠(yuǎn)期為單母線三分段接線，本期單母線分段接線，出線最終規(guī)模36回，本期24回；無功補(bǔ)償電容器容量最終按照每臺主變10 kV側(cè)裝設(shè)2組10 Mvar和2組8 Mvar共4組并聯(lián)電容器、1組10 Mvar并聯(lián)電抗器，預(yù)留1組10 Mvar并聯(lián)電抗器位置。本期每臺主變10 kV側(cè)裝設(shè)2組10Mvar和1組8 Mvar共3組并聯(lián)電容器、1組10 Mvar并聯(lián)電抗器。

2 電氣總平布置方案

本工程采用國網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)220-A2-4方案。銅廠220 kV變電站電氣總平布置的主要特點(diǎn)如下。

整個(gè)變電站采用1幢綜合樓建筑，地下層設(shè)置電纜層及主變油坑，地上一層設(shè)置主變、接地變、電抗器及10 kV配電裝置，二層設(shè)置220 kV、110 kV配電裝置及二次設(shè)備室及功能房間，三層設(shè)置電容器。綜合樓四周設(shè)環(huán)形道路。

220 kV、110 kV采用戶內(nèi)氣體絕緣開關(guān)設(shè)備GIS（gas insulated switchgear），布置在二層，采用電纜出線。10 kV采用戶內(nèi)開關(guān)柜，雙列布置在一層。主變220 kV利用GIS套筒與GIS設(shè)備連接，主變110 kV采用電纜與GIS設(shè)備連接，主變10 kV采用矩形銅母線進(jìn)線。

a）220 kV配電裝置采用戶內(nèi)GIS，采用電纜出線方式，整個(gè)配電裝置室的平面布置尺寸為54m，縱向尺寸為12 m。

b）110 kV配電裝置戶內(nèi)GIS，采用全電纜進(jìn)出線方式，間隔寬度1.5 m。整個(gè)配電裝置室的平面布置尺寸為36.2 m，縱向尺寸為11 m。

c）10 kV配電裝置采用中置式開關(guān)柜戶內(nèi)雙列布置，主變進(jìn)線及母線跨線采用架空封閉母線橋方式，其余出線均采用電纜。10 kV配電裝置主要尺寸如表1所示。

表1 10 kV配電裝置主要尺寸

d）生產(chǎn)綜合樓總建筑面積為7 531 m2，圍墻中心線內(nèi)占地面積為6 345 m2,如圖1所示。

圖1 配電綜合樓全景

3 配電裝置布置優(yōu)化

本工程在國網(wǎng)智能變電站通用設(shè)計(jì)220-A2-4基礎(chǔ)上進(jìn)行配電裝置優(yōu)化布置，節(jié)約建筑面積625.4 m2；建筑物總高度由16.5 m優(yōu)化為14 m。

3.1 220 kV及110 kV配電裝置優(yōu)化

配電裝置室高度凈距受兩個(gè)條件限制，試驗(yàn)套管安裝要求及設(shè)備吊裝要求[2]。

通用設(shè)計(jì)220-A2-4中220 kV、110 kV配電裝置室梁底吊裝點(diǎn)凈高分別為7m、6.5m，220 kV、110 kV配電裝置室高為10 m；本方案將220 kV、110 kV由架空進(jìn)出線優(yōu)化為電纜進(jìn)出線，與GIS廠家密切配合，優(yōu)化GIS布置，合理設(shè)置吊鉤位置，220 kV、110 kVGIS吊裝點(diǎn)凈高確定為7 m，考慮一定的操作裕度，設(shè)備吊裝點(diǎn)高度按7.5 m考慮，220 kV、110 kV配電室層高由通用設(shè)計(jì)的10 m優(yōu)化為9 m。

3.2 10 kV電容器組布置優(yōu)化

通用設(shè)計(jì)將電容器布置在主變本體上方。每臺主變的電容器采用縱向布置，電容器橫向尺寸為11 m，縱向尺寸為13.5 m，每組變的電容器裝置還預(yù)留一個(gè)橫向尺寸為7 m，縱向尺寸為3 m的走廊。電容器室建筑面積為4×11×13.5＋2×7×3＝636 m2。

本方案電容器由主變壓器本體上方優(yōu)化布置為10 kV配電室及二次設(shè)備室上方，電容器成套設(shè)備橫向尺寸分別為2.45 m和2 m，考慮設(shè)備間巡視檢查通道1.5m，每4組電容器間設(shè)置一面防火隔墻[3]。防火墻厚度為0.2 m，考慮裕度及結(jié)構(gòu)柱的影響，橫向尺寸為40 m。設(shè)備縱向尺寸為6 m，考慮設(shè)備一側(cè)距隔墻2.6m布置，一側(cè)距隔墻1.4m布置，縱向尺寸為10 m。電容器室建筑面積為400 m2。

本站為全電纜出線，在通用設(shè)計(jì)220 kV出線為架空電纜混合出線基礎(chǔ)上，對電氣平面進(jìn)行優(yōu)化布置。電容器由主變壓器本體上方優(yōu)化布置為10 kV配電室及二次設(shè)備室上方，使電容器室建筑面積，在同等規(guī)模下（12組電容器組），由通用設(shè)計(jì)的636 m2優(yōu)化為400 m2，相比通用設(shè)計(jì)建筑面積節(jié)約了236 m2。層高由通用設(shè)計(jì)的4.5 m優(yōu)化為4 m。

此外，電容器電纜經(jīng)預(yù)制式豎井直通10 kV電纜夾層，避免交叉，電纜敷設(shè)路徑更優(yōu)。

3.3 配電裝置層高優(yōu)化

通用設(shè)計(jì)220-A2-4方案為錯(cuò)層布置，建筑物總高為16.5m，通過優(yōu)化，電容器布置在二次設(shè)備室上方，10 kV配電室、二次設(shè)備室層高為5 m，電容器層高優(yōu)化為4 m，220 kV、110 kV GIS層高優(yōu)化為9 m，建筑物總高度由通用設(shè)計(jì)的16.5 m優(yōu)化為14 m，減少2.5 m，整棟建筑層高一致。

3.4 10 kV站用變的優(yōu)化

不設(shè)獨(dú)立的站用變，接地變壓器兼作站用變壓器，相應(yīng)減少2面10 kV站用變柜、2臺站用變壓器及電力電纜，節(jié)約投資約32萬元；同時(shí)取消獨(dú)立的接地變室，利用限流電抗器間空隙布置接地變消弧線圈，節(jié)約建筑面積29.4 m2。

3.5 電纜敷設(shè)方式優(yōu)化

電容器室10 kV高壓電纜支架吸頂安裝，電纜支架焊接在電容器室頂板預(yù)埋件上，10 kV高壓電纜敷設(shè)在電容器室上部的電纜支架上，充分利用了電容器室的上部空間，節(jié)省了占地，方便電容器組進(jìn)線，易于電纜的檢修和維護(hù)，并實(shí)現(xiàn)了動控纜的分隔敷設(shè)。

配電綜合樓電纜夾層內(nèi)各類電纜分層敷設(shè)，節(jié)省空間，便于維護(hù)巡視?？刂齐娎|及低壓動力電纜采用電纜槽盒敷設(shè)在電纜夾層支架的上部；10 kV高壓動力電纜敷設(shè)在電纜支架上；220 kV、110 kV高壓電纜貼地敷設(shè)，如圖2所示。

圖2 電纜夾層內(nèi)電纜支架

預(yù)制式電纜豎井如圖3所示，不需靠墻布置，定位靈活，安裝及檢修維護(hù)便利。

圖3 預(yù)制式電纜豎井

4 布置優(yōu)化成果

根據(jù)太原銅廠220 kV變電站工程條件和特點(diǎn)，吸取智能變電站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和研究成果，應(yīng)用全壽命周期設(shè)計(jì)理念與方法，積極采用“新技術(shù)、新設(shè)備、新材料”，在通用設(shè)計(jì)220-A2-4基礎(chǔ)上對變電站電氣布置及主要建構(gòu)筑物等進(jìn)行優(yōu)化，具體優(yōu)化成果見表2。

表2 設(shè)計(jì)優(yōu)化成果表

經(jīng)優(yōu)化，建筑物總高度由通用設(shè)計(jì)的16.5 m優(yōu)化為14 m，建筑面積減少625.4 m2，建筑體積減少4 750.5 m3。

5 結(jié)論

按照模塊化設(shè)計(jì)，對220 kV配電裝置、110 kV配電裝置、10 kV配電裝置、主變壓器、10 kV無功補(bǔ)償裝置等幾個(gè)基本模塊進(jìn)行組合拼接，以達(dá)到配電裝置及生產(chǎn)綜合樓最優(yōu)的布置方案。

本方案在通用設(shè)計(jì)220-A2-4基礎(chǔ)上對配電裝置及生產(chǎn)綜合樓和總平布置進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)除有利于安裝、運(yùn)行、維護(hù)方便外，又節(jié)約占地面積、節(jié)省設(shè)備及建筑投資，體現(xiàn)“兩型三新一化”的設(shè)計(jì)理念。

[1]劉振亞．國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)：110（66）kV～ 750 kV智能變電站部分[M]．北京：中國電力出版社，2011．

[2]水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院．電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊電氣一次部分[M]．北京：水利電力出版社，1989．

[3]長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.高壓配電裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程DL/ T5352—2006[S]．北京：中國電力出版社，2007．

General Layout Optimization of 220 kV Indoor Substation Based on General Design Scheme of State Grid Corporation

YU Guomei,SHI Zhuopeng,LUO Wei
（State Grid Economic and Technical Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030002,China）

Taking a 220 kV substation in a copper plant as an example,this paper describes the optimization scheme for the general layout of indoor substation based on general design of 220-A2-4.After considering various factors,a reasonable scheme was achieved, which is space-saving and convenient for operation and maintenance.

substation;general layout;optimization

TU271.1

A

1671-0320（2017）01-0015-04

2016-09-19，

2016-10-28

于國梅（1987），女，山西定襄人，2010年畢業(yè)于山西大學(xué)工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，從事電氣一次設(shè)計(jì)工作；史卓鵬（1982），男，山西五臺人，2002年畢業(yè)于山西大學(xué)工程學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事變電站設(shè)計(jì)工作；羅煒（1988），男，山西太原人，2011年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，從事電氣一次設(shè)計(jì)工作。