夏明昭，屈彥明，張偉釗，常伯濤

（河北省電力勘測設計研究院，石家莊 050031）

特高壓變電站1 000kV出線架構高度優(yōu)化分析

夏明昭，屈彥明，張偉釗，常伯濤

（河北省電力勘測設計研究院，石家莊 050031）

介紹1 100kV GIS套管的結構及參數，分析了1 100kV GIS套管基座、1 000kV絕緣子串，吊車的選擇、吊裝布置等對出線架構高度的影響，提出將1 000kV出線架構高度優(yōu)化至38m的吊裝優(yōu)化方案，優(yōu)化后架構基礎混凝土工程量及鋼材用量均大大降低，降低了變電站的工程投資。

1100kV GIS套管；出線架構；優(yōu)化

特交流特高壓變電站中，1 100kV GIS套管的不帶電吊裝是1 000kV出線架構的高度主要決定因素。在最近建設的特高壓變電站中，考慮到懸垂V型絕緣子串對吊裝的影響，1 000kV出線構架高度取41m。通過對已有的1 000kV變電站建設經驗和成果的總結，結合設備制造、安裝水平及已有工程經驗，根據已建1 000kV變電站工程GIS套管施工方案的調研結果，對1 000kV出線構架高度進行了進一步的優(yōu)化。

1 影響出線架構高度的因素

特高壓變電站中，出線架構高度的影響因素主要有設備參數和吊裝方案兩方面。設備參數主要包括：GIS套管參數、套管基座高度、絕緣子串長度等；吊裝方案對出線架構高度的影響主要包括吊裝步驟、吊車選擇、吊車布置等。

1.1 設備參數

1.1.1 GIS套管參數

1 100kV GIS套管是GIS中的關鍵設備。目前，1 100kV GIS所采用的套管主要有復合套管和瓷套管。特高壓交流示范工程及皖電東送工程中所有1 000kV配電裝置的套管均采用氣體絕緣復合套管或氣體絕緣瓷套管。1 100kV GIS氣體絕緣復合套管主要由空心復臺絕緣子、導管、屏蔽件、支持件、端于和法蘭組成。1 100kV GIS氣體絕緣瓷套管的組成部分包括套管基座，空心絕緣子，套管內屏蔽，套管外均壓環(huán)［1］。瓷套管長度12.1m，重量7t，復合套管長度11.7m，重量約為4.7t。1.1.2 套管基座高度

套管基座不僅僅起到套管支撐作用，側面還要和GIS管道相連接?；O計除考慮內部電場強度要求及機械性能要求外，還要考慮設備運行安全和電磁環(huán)境要求。從基座高度4.5～7.5m范圍進行計算的結果來看，選擇基座高度5～6m比較合理。據研究報告表明：如果將基座高度提高到6.5 m，套管下端的外部電場強度將下降約25%。

目前GIS套管升高座高度為5m和5.91m，安裝后套管頂部距地最大距離約為18m。

1.1.3 絕緣子串長度

安裝有懸垂絕緣子串的不帶電吊裝是決定出線構架高度的主要因素。

特高壓交流試驗示范工程1 000kV懸垂V型絕緣子串采用160kN三傘型瓷絕緣子，單片高度160mm，每串59片，上部掛點跨距7.5m，等值長度約9.44m，考慮均壓環(huán)及絕緣子串鏈接金具的高度并考慮一定的裕度，1 000kV絕緣子串的安裝高度取12.5m［2］。

1.2 吊裝方案

1.2.1 吊裝步驟

套管的吊裝主要有兩大步驟：起立，套管由水平狀態(tài)立起為豎直狀態(tài)，并放置在安裝臺上；吊裝，套管改為豎直狀態(tài)后，拆卸運輸用保護罩，安裝在GIS上。

采用廠家配套的專用吊具，吊車布置在出線構架外側。吊裝前首先裝好吊具，套管吊具固定在瓷瓶上部1／5左右，吊機中心至套管中心距離為8～10m，在套管端部的法蘭位置和套管頸部安裝專用工裝，進行整體吊裝，確保瓷套在吊裝過程中不受損傷。

采用2臺吊車同時起吊的方式，同時啟動2臺吊車，緩慢從套管包裝箱內吊起套管至距地面3 m高，套管成水平位置，法蘭端的吊車停止上升并開始下降，同時頂端的吊車繼續(xù)上升，直至套管到達豎直位置；將套管緩慢移至套管基座處，將套管從上方輕輕地吊下，安裝在套管基座上［3］。套管吊裝示意見圖1。

圖1 套管吊裝示意

1.2.2 吊車選擇

根據目前我國特高壓的施工經驗，吊裝中采用汽車起重機。該工程采用100t主吊車加25t輔助吊車的雙吊車起吊方案，并采用廠家配套的專用吊具，吊裝前首先裝好吊具。吊車停靠在出線套管側路面上，吊機中心至套管中心距離為10～20m，根據100t汽車吊的特性，可以安全起吊約10t重物。施工過程中套管頭部使用100t吊車，端部使用25t吊車。

1.2.3 吊車布置

由于1 000kV懸垂串安裝完成后長度達到12.5m左右，大于出線門型架至終端塔的第一跨出線站內側弧垂，而GIS出線側套管吊裝時考慮在出線架構外側布置吊車，因此在先安裝絕緣子串后安裝套管的情況下，梁下方安裝有懸垂絕緣子串的不帶電吊裝GIS套管成為決定出線構架高度的主要因素。如果可以避開絕緣子串的高度，對于架構高度的優(yōu)化是具有重要意義的。與常規(guī)吊裝方案不同的，該工程在吊裝過程中通過合理的選擇及布置吊車，找到恰當的吊裝位置，避開絕緣子串對吊裝的影響，出線架構高度主要由套管安裝完成后的設備高度決定。吊車布置見圖2。

圖2 吊車布置示意

2 起吊及架構高度確定

2.1 起吊高度確定

從上面描述的吊裝步驟可以看出，吊裝GIS套管中吊車最高點的高度由套管為完全豎直狀態(tài)放置于套管升高座上時的吊車的起吊高度決定。

套管豎直狀態(tài)時，專用吊具長度主要有豎直方向總長度約為12.5m的鋼絲繩1m連接板、2 m鋼絲繩；吊鉤及吊索的長度取3m，吊裝高程取2 m、套管升高座取5.9m、GIS基礎高度取0.15m。

結合以上分析，當套管為完全豎直狀態(tài)時，由此確定的吊車起吊高度最高，起吊高度h為：

2.2 架構高度確定

在以往特高壓工程中，安裝有懸垂絕緣子串的情況下不帶電吊裝GIS套管成為決定出線構架高度的主要因素，出線架構高度應大于26.55m＋12.5m，即39.05m，再考慮一定的裕度，架構高度取41m。

通過對吊裝方案的優(yōu)化，避開絕緣子串對吊裝的影響，出線架構高度主要由套管安裝完成后的設備高度決定，考慮到構架下方的GIS套管引上線施工的受力、美觀和便利，該段引上線高差控制在不小于8m，出線構架高度取38m。吊裝斷面見圖3

圖3 GIS出線套管吊裝斷面示意

3 優(yōu)化前后經濟效益比較

3.1 構架的鋼材用量

由于出線構架的導線掛點的降低，不僅減少了架構自身幾何尺寸，也大大降低結構的內力，因此架構的鋼材量大大降低，顯著的節(jié)省了變電站的工程投資。

結合實際工程中1 000kV出線架構的布置形式，同時為了方便對比分析，研究對象取兩跨兩回出線架構為一個計算分析單元。架構出線導線荷載按照電氣專業(yè)提供的荷載為輸入參數值，設計風速為30m／s，導線最大水平荷載H為100kN，垂直荷載V為60kN，1 000kV架構出線導線最大偏角不大于5°，與41m時相比，出線構架高度為38m時，構架柱鋼材量減少9t，減少6%。

3.2 構架基礎

由于出線構架導線掛點的降低，構架的上拔力大大降低，因此基礎體積得到顯著優(yōu)化，節(jié)省了架構基礎混凝土工程量。與41m時相比，出線構架高度為38m時，基礎混凝土工程量減少24m3，減少了5%。

4 結論

以上提出了一種1 100kV GIS套管不帶電吊裝方案，對1 000kV出線構架高度進行優(yōu)化。通過合理配置吊車，并對吊車的位置進行優(yōu)化，在吊裝時避開V型絕緣子串，可使出線構架高度優(yōu)化為38 m。出線架構高度優(yōu)化后，架構基礎混凝土工程量減少了22.2%、鋼材用量減少了20.6%，顯著的節(jié)省了變電站的工程投資，經濟效益顯著。

［1］王曉琪，吳春風，李 璿，等.1 000kV GIS用套管的設計，高電壓技術，2008，34（9）：1792-1796［J］.

［2］吳祎瓊，黃寶瑩，邱 寧，等.1 000kV絕緣子選型及組串方式研究［J］.電力建設，2007，28（1）：8-12.

［3］賀 虎，韓書謨，王延豪，等.交流特高壓晉東南變電站1 100kV GIS設備的現場安裝管理［J］.電網技術，2009，33（4）：11-16.

本文責任編輯：羅曉曉

HeightOptimalAnalysison1000kVLineArchitectureinUHV

Xia Mingzhao，Qu Yanming，Zhang Weizhao，Chang Botao
（Hebei Electric Power Design ＆ Research Institute，Shi Jiazhuang 050031，China）

This paper briefly introduces the structure and parameters of 1 100kV GIS（Gas Insulated Switchgear）bushings，analyzes 1 100kV GIS casing base，1 000kV insulator string，the choice of the crane，hoisting position and height of the outlet architecture，proposes the lifting optimizing scheme，ilustrates the 1 000kV line structure optimization to 38m，Optimized architecture foundation of quantities of concrete and the steel consumption is greatly reduced，significantly save engineering investment of substations.

1 000kV GIS bushing；line architecture；optimize

TM595

B

1001-9898（2015）03-0006-02

2015-03-02

夏明昭（1987－），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)一次方面的設計研究。