李艾擇，李 超，王振蛟，毛杰芳，王 戈

(1.中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計院有限公司，長春 130021；2.遼寧省電力有限公司建設(shè)管理中心, 沈陽 110005)

隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，在變電站配電裝置的設(shè)計中，節(jié)約工程用地、降低工程造價是設(shè)計時應(yīng)該考慮的重要問題之一。變電站配電裝置設(shè)計的不斷優(yōu)化和創(chuàng)新是我國電力行業(yè)發(fā)展的基本要求。在變電站中，主變壓器(以下簡稱主變)低壓側(cè)無功補(bǔ)償區(qū)域配電裝置是變電站重要的組成部分，其場地一般約占整個變電站場地的40%左右，其布置方式直接影響變電站的占地面積，并直接關(guān)系到工程投資、運(yùn)行、維護(hù)等許多工程的關(guān)鍵要素。常規(guī)500 kV變電站設(shè)計中，站用變壓器間隔及主變進(jìn)線回路均布置在主變低壓配電裝置區(qū)域內(nèi)，且每個間隔均占用獨(dú)立間隔位置。該布置方式緊湊性差，設(shè)計過程中對變電站的占地面積有嚴(yán)格的尺寸要求，需要在工程設(shè)計中，對變電站主變低壓側(cè)無功補(bǔ)償配電裝置區(qū)域設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，尋求減少工程占地面積、減少工程造價投資的最有效措施。

本文以某500 kV智能變電站工程為例，通過對變電站內(nèi)低壓側(cè)戶外布置優(yōu)化方案與常規(guī)方案進(jìn)行比較，研究主回路與站用變壓器回路共用間隔的優(yōu)化布置方案。

1 某500 kV智能變電站新建工程概況

1.1 工程規(guī)模

某500 kV智能變電站新建工程，根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，500 kV本、遠(yuǎn)期均采用1個半斷路器接線，500 kV本期2線2變，組成1個完整串和2個不完整串，安裝7臺斷路器；遠(yuǎn)期10線4變，組成7個完整串，預(yù)留2組高壓并聯(lián)電抗器位置；220 kV本期采用雙母線接線，遠(yuǎn)期采用雙母線雙分段接線，不設(shè)旁路母線。220 kV本期出線4回，2組主變，共6個連接元件，安裝7臺斷路器；遠(yuǎn)期出線16回，4組主變，共20個連接元件；66 kV采用以主變?yōu)閱卧膯文妇€接線。遠(yuǎn)期每組主變66 kV側(cè)各裝設(shè)3組60 Mvar并聯(lián)電抗器和2組60 Mvar并聯(lián)電容器。本期每組主變66 kV側(cè)各裝設(shè)1組60 Mvar并聯(lián)電抗器、1組60 Mvar并聯(lián)電容器和1臺站用變壓器，共裝設(shè)2臺主回路斷路器。

1.2 配電裝置布置

500 kV、220 kV配電裝置采用戶外混合氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(HGIS)，屋外懸吊管型母線中型布置。主變采用單相、自耦、油浸、無勵磁調(diào)壓式變壓器。66 kV配電裝置采用空氣絕緣開關(guān)(AIS)罐式斷路器，66 kV隔離開關(guān)采用雙柱水平旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)，66 kV電壓互感器采用電容式電壓互感器，66 kV電容器采用常規(guī)框架式電容器，電抗器采用油浸式。66 kV采用戶外支持管型母線中型布置。

1.3 站用電配置

本站遠(yuǎn)景按2路站用工作電源和1路站用備用電源規(guī)劃，本期一次建成，共安裝2臺66/0.4 kV油浸式變壓器和1臺10/0.4 kV油浸式箱式變壓器。其中2臺站用工作變壓器高壓側(cè)分別引接于1號、3號主變66 kV配電裝置主母線，另一臺站用備用變壓器經(jīng)電纜引接至站外10 kV電源，并考慮新型能源接入站用電0.38 kV系統(tǒng)。本工程同時考慮微電網(wǎng)系統(tǒng)接入站用電系統(tǒng)。

2 設(shè)計和優(yōu)化原則

2.1 設(shè)計總原則

火力發(fā)電廠及變電所的配電裝置型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運(yùn)行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定。在確定配電裝置形式時，必須滿足下列四點(diǎn)要求[1]：節(jié)約用地；運(yùn)行安全和操作巡視方便；便于檢修和安裝；節(jié)約三材，減低造價。

2.2 優(yōu)化原則

按照DL/T 5352—2006《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》，滿足電力系統(tǒng)規(guī)劃和電氣接線要求；在滿足生產(chǎn)運(yùn)行安全、維護(hù)檢修方便等技術(shù)要求的前提下，減少占地面積，節(jié)約土地資源[2]。

3 配電裝置布置方案探討

3.1 常規(guī)變電站主變低壓側(cè)配電裝置布置方案

目前國內(nèi)設(shè)計的變電站主變低壓側(cè)多數(shù)采用敞開式設(shè)備，主回路單獨(dú)設(shè)置一個間隔，設(shè)置主回路構(gòu)架，通過架空的軟導(dǎo)線將匯流母線和主母線連接。站用變壓器和無功補(bǔ)償裝置(本設(shè)計方案以利州變電站采用的“低壓電容器、低壓電抗器”為例)回路各設(shè)置一個間隔。根據(jù)實(shí)際無功補(bǔ)償裝置設(shè)備布置情況，低壓電容器組間隔長度一定且相對其他間隔長度最長，布置后致使站用變壓器間隔和主回路間隔靠近道路位置處出現(xiàn)空余場區(qū)。常規(guī)變電站主變主回路間隔斷面見圖1，變電站主變及66 kV低壓側(cè)布置平面見圖2。圖中1為主變；2為總斷路器；3為主回路隔離開關(guān)；4為站用變壓器回路斷路器；5為站用變壓器回路隔離開關(guān)；6為站用變壓器；7為匯流母線；8為主母線；9為支柱絕緣子；10為架空軟導(dǎo)線；11為主回路構(gòu)架；12為主變壓器構(gòu)架；13為500 kV配電裝置進(jìn)線；14為220 kV配電裝置進(jìn)線；15為220 kV主變進(jìn)線避雷器；16為電容器回路隔離開關(guān)；17為電容器回路斷路器；18為電容器組；19為電抗器回路斷路器；20為電抗器組；21為電纜溝。

圖2 常規(guī)變電站主變及66 kV低壓側(cè)布置平面圖

3.2 主變主回路與站用變壓器回路共用間隔的優(yōu)化布置方案

為提高空余場地利用率，改善配電裝置的布置形式，考慮到站用變壓器占地面積較其他無功補(bǔ)償裝置(低壓電容器、低壓電抗器等)小，本優(yōu)化方案采取將站用變壓器與主變低壓側(cè)主回路進(jìn)線間隔共用同一間隔布置的方式，具體布置方案如下。

設(shè)置主回路構(gòu)架，通過架空的軟導(dǎo)線將匯流母線和主母線導(dǎo)接，并且將站用變壓器通過隔離開關(guān)和斷路器引接至架空軟導(dǎo)線，形成與主母線有效連接的回路。優(yōu)化后主變及66 kV低壓側(cè)布置平面見圖3，優(yōu)化后主變低壓側(cè)主回路和站用變壓器間隔斷面見圖4。

圖3 優(yōu)化后主變及66 kV低壓側(cè)布置平面圖

圖4 優(yōu)化后主變低壓側(cè)主回路和站用變壓器間隔斷面圖

通過上述優(yōu)化設(shè)計的布置方案，有效利用配電裝置橫向空間，使低壓無功補(bǔ)償區(qū)域布置更加靈活、大大節(jié)省無功補(bǔ)償區(qū)域占地面積。

3.3 優(yōu)化方案特點(diǎn)

本優(yōu)化方案將站用變壓器與主變低壓側(cè)主回路進(jìn)線間隔共用同一間隔布置。根據(jù)無功補(bǔ)償裝置設(shè)備占地面積，具體情況可以具體分析，也可將低壓電抗器或低壓電容器引接至站用變壓器位置。

通常站用變壓器占地面積小于其他低壓無功補(bǔ)償裝置占地面積，縱向布置尺寸小于低壓電抗器和低壓電容器，將站用變壓器接入主回路間隔，在整體縱向尺寸不變的情況下，采用站用變壓器引接至主回路間隔更易于縮小配電裝置橫向距離。

3.4 技術(shù)方案比較分析

通過上述優(yōu)化，單組主變壓器低壓側(cè)布置方案占地面積對比見表1。

表1 單組主變低壓側(cè)常規(guī)與優(yōu)化布置方案對比

從表1數(shù)據(jù)可以看出，常規(guī)方式布置時，站用變壓器需要單獨(dú)占用一個間隔，布置不緊湊，主變低壓側(cè)配電裝置橫向占地面積較大，縱向出現(xiàn)空余場區(qū)無法得到有效利用。而優(yōu)化后的布置方案布置緊湊，單組主變下減少了1個間隔占地面積，縮小主變低壓側(cè)配電裝置橫向尺寸約9.0 m，縱向尺寸由于電容器間隔限制道路位置，僅僅增加0.3 m。

最終優(yōu)化后，減少單組主變及低壓側(cè)配電裝置占地面積約535.50 m2,本工程運(yùn)行2組主變，布置形式相同，共減少單組主變及低壓側(cè)配電裝置占地面積約1 071 m2,降低施工工程造價約4×105元。

4 結(jié)論

a.通過上述優(yōu)化設(shè)計方式，配電裝置取消了站用變壓器專用間隔設(shè)置，使配電裝置低壓側(cè)布置緊湊，縮小主變低壓側(cè)配電裝置橫向尺寸，節(jié)省占地面積，降低工程造價，具備可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益，有很高的應(yīng)用和推廣價值。

b.本優(yōu)化方案適用于變電站低壓側(cè)采用以主變?yōu)閱卧膯文妇€接線，裝設(shè)總斷路器，變電站低壓側(cè)采用敞開式設(shè)備，且配置電容器或電抗器無功補(bǔ)償裝置。

c.本技術(shù)研究適用于主變低壓側(cè)設(shè)有主變進(jìn)線回路、無功補(bǔ)償裝置或站用變壓器的變電站，對于其他不涉及上述內(nèi)容的變電站具有局限性。

d.本文研究方案在某500 kV智能變電站工程中已應(yīng)用。該站現(xiàn)已投運(yùn)3年，且運(yùn)行良好，并獲得國家優(yōu)質(zhì)工程“魯班獎”。本方案的應(yīng)用達(dá)到預(yù)期效果，并成功獲得“一種主變壓器低壓側(cè)配電裝置共間隔布置方法”的專利技術(shù)證書。