呂冬春，王召娣（.安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司，安徽合肥300；.國網(wǎng)安徽省電力公司界首市供電公司，安徽 界首 36500）

?

220kV 半戶內(nèi)GIS 變電站主變高、中、低壓三側(cè)同方向進線方案探討

呂冬春1，王召娣2
（1.安徽華電工程咨詢設(shè)計有限公司，安徽合肥230022；2.國網(wǎng)安徽省電力公司界首市供電公司，安徽 界首 236500）

本文提出了220kV半戶內(nèi)變電站主變進線采用新型干式油氣套管與GIS直連的方式，110kV采用鋼芯鋁絞線直連，不僅大量減少了變電站內(nèi)占地面積，壓縮了面積和空間，使得檢修維護變得更加容易；同時35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接的合理方式，縮小了相間距，避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優(yōu)化了站內(nèi)面積，并且可以在一定程度上減少35kV側(cè)相間短路的幾率，為變電所的安全運行、提高供電可靠性、降低損耗起到積極的作用。本文對于不同電壓等級的配電裝置布置在多層建筑物時，在解決主變高、中、低壓三側(cè)同方向進線的問題上具有一定的啟示意義。

220kV半戶內(nèi)變電站；主變進線；方案

隨著經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，整個社會用電的需求也就越來越大。對于電力行業(yè)而言，繼續(xù)加大對電力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、保證現(xiàn)有各級變電站對用戶持續(xù)可靠的供電是保障經(jīng)濟社會發(fā)展、樹立起自身服務(wù)于社會的良好企業(yè)形象的重要舉措。同時，對用戶持續(xù)可靠地供電，給供電部門在變電站內(nèi)的設(shè)備選擇、平面布置及運行方式上提出了更高的要求。

1　220kV及110kV主變進線

1.1220kV及110kV配電裝置選用GIS的原因

GIS設(shè)備目前生產(chǎn)廠家逐年增多，傳統(tǒng)廠家有沈高、西高、平高等，新廠家有上海思源赫茲，山東泰開等，產(chǎn)品較為成熟，可選擇型式也越來越多。隨著制造工藝的進步，GIS設(shè)備安全穩(wěn)定性能大大提高。由于GIS設(shè)備為封閉式組合電器，全鋁合金外殼，耐腐蝕、重量輕；由于帶電部分全部密封于惰性氣體SF6中，不受外部積塵、積雪等外部影響，發(fā)生外部故障??；所有電器設(shè)備封裝與接地的金屬外殼內(nèi)，因而沒有觸電的危險，可有效保證人身安全和操作安全；氣體為不可燃，無火災(zāi)危險?？梢奊IS設(shè)備在環(huán)境適應(yīng)性及帶電隱患方面具有先天性優(yōu)勢。從廠家的故障率保障及產(chǎn)品實際運行情況來看，GIS設(shè)備故障率遠遠低于常規(guī)式設(shè)備。

同時，GIS的操作均采用遙控且有完善的電氣和機械閉鎖功能，操作高壓隔離開關(guān)時操作人員無需到設(shè)備現(xiàn)場進行手動操作，提高了操作的安全性。

GIS設(shè)備故障發(fā)生率越低，設(shè)備運行越穩(wěn)定、可靠。GIS設(shè)備以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，擁有很高的介電強度和開斷能力，其斷路器采用先進的液壓或彈簧操作機構(gòu)，使GIS能夠可靠、及時地切除故障，減少了電網(wǎng)的故障時間，減輕了對設(shè)備的損壞，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于GIS受外界和氣象影響較少，受外力破壞短路的幾率大大降低，因此其運行的效率大為提高。

在運行維護量方面，由于GIS的電氣性能良好，因此其正常運行檢查、維護工作量大為減少，除設(shè)備新裝后的第一次維修檢查外，一般檢修周期可達8年以上或開斷額定容量15次以上。

綜上所述，GIS設(shè)備故障率低、可靠性高、安全性高，綜合考慮220kV半戶內(nèi)變電站的實際情況，推薦220kV與110kV配電裝置均選擇屋內(nèi)GIS設(shè)備。

1.2新型干式油氣套管的優(yōu)點

（1）維護方便，因干式套管是純固體結(jié)構(gòu)，省去每次維護時的油樣試驗。

（2）干式套管是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂經(jīng)過高溫形成純固體結(jié)構(gòu)，其層間的絕緣強度在設(shè)計時，達到工頻耐壓徑向最高場強的5～8倍以上，即使遇到電壓不穩(wěn)定，場強不規(guī)則畸形突變時，也不會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，從而可靠運行。

圖1　油氣套管安裝圖

（3）干式套管結(jié)構(gòu)簡單，其金屬部件通過環(huán)氧樹脂經(jīng)過高溫形成有機整體，而且每個部件與絕緣體有耐油及耐SF6氣體的“O”型密封圈進行密封，形成雙道密封，很大的降低微漏及滲漏的危險。

變壓器采用油氣套管時，通過油氣管道與GIS設(shè)備連接，不出現(xiàn)裸露的導(dǎo)體和引線，布置靈活緊湊，且GIS與變壓器的連接緊湊、簡潔，故設(shè)備的可靠性增加。

1.3新型干式油氣套管在半戶內(nèi)變電站的應(yīng)用及經(jīng)濟技術(shù)比較

1.3.1新型干式油氣套管在變電站中的應(yīng)用

在工程中我單位設(shè)計的一座220kV變電站擬采用新型干式油氣體套管的連接方式，主變壓器220kV側(cè)采用油氣套管，不出現(xiàn)裸露的導(dǎo)體和引線，布置靈活，同時使得主變與220kV配電裝置之間不必考慮電氣距離要求，僅需考慮GIS元件吊裝和檢修空間，布置方式見圖2。

1.3.2經(jīng)濟技術(shù)比較

為更準(zhǔn)確的比較油氣套管連接方案在節(jié)省占地上的優(yōu)勢，以下按此原則進行技術(shù)比較：

架空出線方案由于主變220kV側(cè)采用套管，帶電體只需對道路的運輸框校核220kV的B1值2.55m電氣距離。

油氣套管進線連接方案由于主變采用油氣套管與GIS連接，同時將主變運輸?shù)缆吩O(shè)置于主變高壓側(cè)，則主變220kV側(cè)均無需校核電氣安全距離。

圖2　主變220kV側(cè)油氣套管方式進線斷面圖

由此可見，采用主變新型干式油氣套管連接方案可有效減少占地。

220kV配電裝置采用干式油氣套管連接，還可以取消220kV配電裝置主變進線構(gòu)架，以節(jié)約用鋼量，節(jié)省投資。

油氣套管連接方式與架空連接方式相比較，使用鋼芯鋁絞線時，220kV GIS主變進線間隔使用12只220kV套管 （本期2臺主變），在使用了油氣套管直連的方式后，更改為主變220kV側(cè)使用為6只油氣套管，同時取消了220kV主變進線構(gòu)架，表1為綜合投資比較表。

表1

由表1可以看出，由于主變采用GIL連接方式投資增加共20萬元，同時由于取消了主變的進線構(gòu)架，可節(jié)省投資15萬元，從全壽命周期管理的角度來看，按電氣設(shè)備運行40年來計算，在維護費用方面節(jié)省了約10萬元，因此由于采用了油氣套管的連接方式，從全壽命周期管理的方式來計算，共節(jié)省了投資5萬元，并且使得進線方式更加的合理可靠，總體布局更加美觀。

綜上所述，本站220kV主變進線采用油氣套管連接方式，而110kV主變進線綜合考慮造價和實用性后，由于主變距離110kV配電裝置出線套管較近，用鋼芯鋁絞線直連的方式既安全又經(jīng)濟，因此110kV主變進線采用鋼芯鋁絞線直連。

2　35kV配電裝置及進線方式的研究

目前220kV變電站低壓側(cè)多采用35kV、10kV電壓等級，隨著用電負荷的增加，變電站主變?nèi)萘坎粩嗉哟?，變壓?5kV進線側(cè)母線額定電流不斷增加，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，如果采用電纜進線，電纜的安裝和固定需要較高的安裝工藝，并且在安裝時需要考慮高壓電纜的彎曲半徑；更加重要的是電纜中間接頭是電纜最薄弱的環(huán)節(jié)，無論是哪個廠家的電纜附件，不管是進口還是國產(chǎn)，無論是熱縮型還是冷縮型的，均由可能發(fā)生擊穿，在很多供電局已經(jīng)發(fā)生過多起電纜頭擊穿的事故，個別供電局甚至發(fā)生過因為一個電纜中間接頭爆炸而燒毀其他電纜的重大安全事故，而且因為電纜的運行環(huán)境，再加上其他各種不確定因素而發(fā)生電纜頭爆炸的事故是完全無法預(yù)知的。

為解決上述問題，我單位提出了采用絕緣式銅管母線代替電纜或者銅排母線橋的設(shè)計方法來改善母線材料的有效利用率，提高母線機械強度，防止人身觸及帶電母線及金屬物落到母線上產(chǎn)生相間短路。并且35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接后，縮小了相間距，避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優(yōu)化了站內(nèi)面積。

3　合理性分析

圖3是本工程的主變進線側(cè)斷面圖。

圖3　主變進線側(cè)斷面圖

在圖3中，1：220kV干式油氣套管，2：110kV鋼芯鋁絞線，3：3kV進線絕緣銅管母線，4：裝配式電纜溝（供絕緣銅管母線使用），由于220kV使用了干式油氣套管直連的方式進線，方便直接，35kV使用絕緣銅管母線進線后，可以節(jié)省占地面積，壓縮主變與35kV進線側(cè)的空間，節(jié)省了電纜頭支架所必須的空間和面積，節(jié)省了投資，從而達到優(yōu)化總平面的效果。

4　綜述

本文提出了220kV主變進線采用新型干式油氣套管與GIS直連的方式，110kV采用鋼芯鋁絞線直連，不僅大量減少了變電站內(nèi)占地面積，壓縮了面積和空間，使得檢修維護變得更加容易，并且在使用新型的干式油氣套管后，變電站的運行會更加的穩(wěn)定可靠；同時經(jīng)過計算論證，35kV的主變進線采用絕緣銅管母線連接的合理方式，從而縮小了相間距；避免了安裝電纜時的固定金具過多和電纜彎曲半徑過大，難以施工等問題，進一步的優(yōu)化了站內(nèi)面積，雖然從造價來看，銅管母線確實高于常規(guī)的組合鋁導(dǎo)體，但在導(dǎo)體的安裝、維護特別是運行條件上有較大優(yōu)勢，并且可以在一定程度上減少35kV側(cè)相間短路的幾率，為變電所的安全運行、提高供電可靠性、降低損耗起到積極的作用。

［1］張文海，汪 穎，肖先勇.中性點不接地系統(tǒng)故障充電暫態(tài)信號定位法［J］.四川電力技術(shù)，2011（05）.

［2］王文莉，李穎瑾，馬 悅.220kV變電站GIS配電裝置雙母線刀閘分段設(shè)計探討［J］.山東電力技術(shù)，2011（05）.

［3］林濤.高壓輸變電設(shè)施電磁輻射測試與環(huán)境影響分析［J］.科技傳播，2011（23）.

2016-3-10

TM595

A

2095-2066（2016）09-0043-02