劉 然

（電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120）

變電站平面布置設(shè)計(jì)的一些優(yōu)化

劉 然

（電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120）

電氣平面布置是變電站設(shè)計(jì)的重要方面，各類通用設(shè)計(jì)已成為大多數(shù)變電站平面布置設(shè)計(jì)的重要參考。本文結(jié)合變電站評(píng)審的實(shí)際情況，在通用設(shè)計(jì)模塊的基礎(chǔ)上，提出了幾種進(jìn)一步優(yōu)化布置的方案，僅需改變通用設(shè)計(jì)中的習(xí)慣性布置方式，便可在不增加任何投資的條件下，使占地面積得到可觀的縮減。

變電站；平面布置；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)約資源成為電力建設(shè)中倍受關(guān)注的重要問(wèn)題。節(jié)約用地，是我國(guó)基本國(guó)策，也是變電站平面設(shè)計(jì)的基本原則[1]。為此，多年來(lái)電力建設(shè)中積極研究和采用新技術(shù)、新設(shè)備，例如緊湊型配電裝置（GIS、HGIS）、油浸式電抗器等，以較高的經(jīng)濟(jì)代價(jià)換取占地面積的減小等優(yōu)勢(shì)[2-4]。然而，在采用了緊湊型配電裝置的變電站中，仍有不少因?yàn)椴糠殖ㄩ_(kāi)式設(shè)備的習(xí)慣性布置方式而導(dǎo)致大塊空地難以有效利用的情況。如果改變這些敞開(kāi)式設(shè)備的習(xí)慣性布置方式，稍加優(yōu)化，便可在不增加任何經(jīng)濟(jì)代價(jià)的條件下，使配電裝置占地面積得到可觀的縮減，例如主變壓器高壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備（包括電壓互感器、避雷器）的布置優(yōu)化、高壓并聯(lián)電抗器運(yùn)輸?shù)缆返牟贾脙?yōu)化等。目前，這些設(shè)計(jì)優(yōu)化方案在部分變電站中（尤其是用地緊張地區(qū)的變電站）已有應(yīng)用實(shí)例[5-6]。

我國(guó)的電力工作者在變電站設(shè)計(jì)領(lǐng)域積累了豐富的研究成果，編制發(fā)行了各類變電站通用設(shè)計(jì)方案，如《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-110（66）～500kV變電站分冊(cè)》、《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-110（66）～750kV智能變電站部分》、《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-1000kV變電站分冊(cè)》、《中國(guó)南方電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) V1.0》等[7-10]，對(duì)我國(guó)絕大多數(shù)變電站的設(shè)計(jì)有著相當(dāng)重要的指導(dǎo)作用。目前這些通用設(shè)計(jì)方案中均尚未納入上述設(shè)計(jì)優(yōu)化成果，且均有可采用上述設(shè)計(jì)成果的優(yōu)化空間。若能將上述設(shè)計(jì)優(yōu)化方案納入通用設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)姆桨负湍K中，必將進(jìn)一步推廣更加節(jié)約土地資源的設(shè)計(jì)方案和思路，特別是為位于基本農(nóng)田和場(chǎng)地受限區(qū)域的變電站提供有益的參考，甚至解決實(shí)際工程的難題。

1 主變壓器高壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備的布置優(yōu)化

對(duì)于采用了緊湊型配電裝置的變電站，占投資比例較低的敞開(kāi)式出線和進(jìn)線設(shè)備（包括電壓互感器、避雷器）卻占據(jù)了較高比例的用地面積。以《國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-110（66）～500kV變電站分冊(cè)》（簡(jiǎn)稱《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》）的500-A-3-500模塊為例（見(jiàn)圖1），在采用GIS設(shè)備的500kV配電裝置場(chǎng)地中，GIS設(shè)備區(qū)域面積約占37%，敞開(kāi)式設(shè)備區(qū)域面積約占63%（以GIS進(jìn)出線套管中心線為界），可見(jiàn)對(duì)敞開(kāi)式設(shè)備的布置進(jìn)行優(yōu)化能有效的減少變電站用地。而在敞開(kāi)式設(shè)備所占面積中，8回出線設(shè)備與4回主變進(jìn)線設(shè)備各占一半面積，明顯可以看出，主變進(jìn)線設(shè)備區(qū)域有大塊空地沒(méi)有得到有效利用。

圖1 500kV GIS配電裝置平面布置圖（《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》500-A-3-500模塊）

不同于出線設(shè)備，主變進(jìn)線設(shè)備兩側(cè)不受構(gòu)架的限制，可以利用兩回進(jìn)線之間的空地，將通常沿著跨線方向分兩行布置的電壓互感器和避雷器改為一行布置，如圖2所示。同時(shí)，由于主變構(gòu)架寬度比出線構(gòu)架大，主變進(jìn)線在進(jìn)線設(shè)備引上處跨線相間距比出線側(cè)大，所以即使同相電壓互感器和避雷器并排布置，也不會(huì)影響其設(shè)備引上線的連接。在電氣平面進(jìn)行上述優(yōu)化的同時(shí)，有時(shí)土建建構(gòu)筑物（如500kV繼電器室等）也需要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。而出線設(shè)備則因受到出線間隔寬度的限制，不能采用同樣的布置方法進(jìn)行優(yōu)化。

圖2 主變壓器高壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備的布置優(yōu)化

這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的布置優(yōu)化，使得變電站在平行于主變進(jìn)線的縱向尺寸上整體壓縮了4m（圖2中將主變進(jìn)線套管和電壓互感器的間距也壓縮了 1m），以橫向?qū)挾葹?41m的500-A-3-500模塊為例，在不花任何代價(jià)的情況下即節(jié)約了 964（4×241）m2的土地面積，約占500kV GIS配電裝置場(chǎng)地總面積的8%。

若變電站在平行于主變的橫向尺寸上也受到限制，上述主變進(jìn)線設(shè)備的布置還可以進(jìn)一步優(yōu)化?？紤]到同相的GIS進(jìn)線套管、電壓互感器和避雷器這三個(gè)設(shè)備的引上線為電氣接線上的同一點(diǎn)，在不同相設(shè)備和同相設(shè)備間最小電氣距離均分別滿足安全凈距的條件下，最優(yōu)化的布置方案應(yīng)如圖3所示，即同相設(shè)備間呈三角形布置。然而這一布置方式在運(yùn)行時(shí)不易一目了然的看出設(shè)備分相情況，所以僅在場(chǎng)地橫向尺寸受限時(shí)推薦使用。

圖3 主變壓器高壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備的進(jìn)一步優(yōu)化

2 高壓并聯(lián)電抗器運(yùn)輸?shù)缆返牟贾脙?yōu)化

在超高壓變電站中常有部分出線需配置高壓并聯(lián)電抗器，在目前的國(guó)網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)中，500kV采用GIS設(shè)備的模塊均采用如圖1所示的高壓并聯(lián)電抗器布置方案，即在高壓電抗器靠圍墻一側(cè)增設(shè)一條高壓電抗器運(yùn)輸?shù)缆?；而?00kV采用HGIS設(shè)備的模塊中，均采用在高壓電抗器與其連接出線的敞開(kāi)式隔離開(kāi)關(guān)之間增設(shè)一條高壓電抗器運(yùn)輸?shù)缆返牟贾梅桨?，如圖4所示。

若能在采用GIS的模塊中借鑒采用HGIS模塊的高抗道路布置方式，便可將原布置方案中高壓電抗器外側(cè)的專用運(yùn)輸?shù)缆放c內(nèi)側(cè)的站區(qū)環(huán)形消防道路合并為一條道路，從高壓電抗器與其連接出線的敞開(kāi)式隔離開(kāi)關(guān)之間穿過(guò)。如圖5所示，將兩條道路合并成一條道路，可將高壓電抗器布置區(qū)域的縱向尺寸縮減4m，同時(shí)可兼顧高壓電抗器運(yùn)輸和站區(qū)環(huán)形消防道路的要求[11]。

圖4 500kV HGIS配電裝置高抗道路布置圖（《國(guó)網(wǎng)通用設(shè)計(jì)》500-B-5-500模塊）

3 結(jié)論

對(duì)比 20年來(lái)的變電站平面布置設(shè)計(jì)可以清晰地看到，近年來(lái)變電站占地面積有了大幅的縮減，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和可利用土地緊張的地區(qū)尤為明顯。這些設(shè)計(jì)領(lǐng)域的成就很大程度上得益于局部?jī)?yōu)化的點(diǎn)滴積累。

1）對(duì)變電站主變壓器高壓側(cè)進(jìn)線設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化布置，可在不增加經(jīng)濟(jì)代價(jià)的條件下，壓縮配電裝置占地面積，節(jié)約土地資源。這種優(yōu)化方式不僅可用于GIS設(shè)備配電裝置，也可應(yīng)用于HGIS和敞開(kāi)式設(shè)備配電裝置。

圖5 高壓電抗器運(yùn)輸?shù)缆返牟贾脙?yōu)化

2）對(duì)高壓并聯(lián)電抗器運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行優(yōu)化，將兩條道路合并為一條道路，既不影響使用效果，又簡(jiǎn)化了站區(qū)道路。

3）隨著電力建設(shè)的高速發(fā)展，電力設(shè)計(jì)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，涌現(xiàn)出大量的創(chuàng)新和優(yōu)化成果。若能進(jìn)行充分的交流和及時(shí)的推廣，不僅能促進(jìn)設(shè)計(jì)行業(yè)整體水平的提高，更有利于盡可能地節(jié)約社會(huì)資源。

[1]DL/T 5056—2007.變電站總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]史京楠, 胡君慧, 黃寶瑩, 等.新一代智能變電站平面布置優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電力建設(shè), 2014, 35(4): 31-37.

[3]侯國(guó)柱, 龐春, 費(fèi)雪萍, 等.500kV變電站配電裝置平面布置設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù), 2011, 29(6): 47-49.

[4]馬婷.控制變電站用地指標(biāo)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)踐[J].建設(shè)科技, 2013(Z1): 204-205.

[5]余波.宣漢500kV變電站新建工程初步設(shè)計(jì)變電部分收口說(shuō)明書(shū)[R].成都: 西南電力設(shè)計(jì)院, 2012.

[6]余波.九江 500kV變電站新建工程初步設(shè)計(jì)變電部分收口說(shuō)明書(shū)[R].成都: 西南電力設(shè)計(jì)院, 2012.

[7]劉振亞.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-110(66)～500kV變電站分冊(cè)[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 2011: 55-67.

[8]劉振亞.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)-110（66）～750kV智能變電站部分[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 2011: 50.

[9]戈?yáng)|方, 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(cè)-第 1冊(cè)-電氣一次部分[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 1989: 566-581.

[10]中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司.中國(guó)南方電網(wǎng)公司輸變電工程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 1.0[M].北京: 中國(guó)電力出版社, 2013.

[11]DL/T 5218—2012.220kV～750kV變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

Optimization of Substation Layout Design

Liu Ran
(Electric Power Planning and Engineering Institute, Beijing 100120)

The layout of electric system is an important aspect of substation design.Published general design schemes have become reference to most layout designs of substations.Several layout design optimizations are proposed based on general design modules, according to practical situations of substation evaluation.These optimizations could considerably reduce site area through simple changes of habitual layout method, without any additional investment.

substation; layout; design optimization

劉 然（1984-），女，工程師，碩士研究生，主要從事變電站和換流站工程的設(shè)計(jì)評(píng)審以及電力行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的編制和管理工作。