500千伏变电站500_kV配电装置布置土建设计研究_程亮.pdf

d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 1.0 3 15 0 0千伏变电站5 0 0k V配电装置布置土建设计研究程 亮1,于德龙2,肖 睿1,余 巍1(1.中南电力设计院有限公司,武汉4 3 0 0 7 1;2.海南电网有限责任公司,海口5 7 0 1 0 0)摘 要:参照南方电网公司典型设计、企业标准及相关文件,结合绿色低碳要求和海南“十四五”规划的某5 0 0千伏电网工程较为特殊的工况需求,简述了5 0 0k V配电装置区的设备选型需求,主要对5 0 0k V配电装置区采用户内G I S设备方案和户外HG I S设备方案的土建设计方案进行了技术经济对比分析,建议5 0 0k V配电装置区采用G I S设备方案,有利于节省用地,提高设备安全稳定性。关键词:5 0 0千伏变电站;5 0 0k V配电装置;平面布置;优化设计R e s e a r c ho nC i v i lE n g i n e e r i n gD e s i g no f 5 0 0k VD i s t r i b u t i o nE q u i p m e n tL a y o u t i n5 0 0k VS u b s t a t i o nCHENGL i a n g1,Y UD e-l o n g2,X I A OR u i1,Y U W e i1(1.C e n t r a lS o u t h e r nC h i n aE l e c t r i cP o w e rD e s i g nI n s t i t u t eC oL t d,W u h a n4 3 0 0 7 1,C h i n a;2.H a i n a nP o w e rG r i dC o,L t d,H a i k o u5 7 0 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:R e f e r t ot y p i c a l d e s i g ne n t e r p r i s es t a n d a r d sa n dr e l a t e dd o c u m e n t so fC h i n aS o u t h e r nP o w e rG r i dC o r p o-r a t i o n,C o m b i n e dw i t hg r e e na n dl o w-c a r b o nr e q u i r e m e n t sa n dt h es p e c i a lw o r k i n gc o n d i t i o n so fa5 0 0k Vp o w e rg r i dp r o j e c tp l a n n e db yH a i n a n s 1 4 t hF i v e-Y e a rP l a n,T h ee q u i p m e n t s e l e c t i o nr e q u i r e m e n t so f t h e5 0 0k Vp o w e rd i s t r i-b u t i o nu n i t a r e aa r eb r i e f l yd e s c r i b e d,T h e t e c h n i c a l a n de c o n o m i c c o m p a r a t i v e a n a l y s i so f t h e c i v i l d e s i g ns c h e m eo f t h e5 0 0k Vp o w e rd i s t r i b u t i o nd e v i c ea r e aw i t ht h eu s e r s i n t e r n a lG I Se q u i p m e n t s c h e m ea n dt h eo u t d o o rHG I Se q u i p m e n ts c h e m ew a sm a i n l ya n a l y z e d,I t i s r e c o mm e n d e d t h a t t h eG I Se q u i p m e n t s c h e m eb e a d o p t e d i n t h e 5 0 0k Vp o w e r d i s t r i-b u t i o nu n i t a r e a,w h i c h i sc o n d u c i v e t os a v i n g l a n da n d i m p r o v i n gt h es a f e t ya n ds t a b i l i t yo f e q u i p m e n t.K e yw o r d s:5 0 0k Vs u b s t a t i o n;5 0 0k Vp o w e rd i s t r i b u t i o nd e v i c e;p l a n t l a y o u t;o p t i m a l d e s i g n收稿日期:2 0 2 3-0 1-2 0.基金项目:型钢混凝土结构阀厅设计研究(G S K J 2-T 1 0-2 0 1 9).作者简介:程 亮(1 9 8 9-),高级工程师.E-m a i l:8 9 8 5 7 5 1 3 8q q.c o m海南岛属热带季风海洋性气候,沿海气候环境基本特征主要是高温、高盐、高湿(“三高”特征)拟建工程所在地距离海边不远,大气腐蚀环境较一般的高盐度沿海地区更为恶劣,在季风和海浪作用下,空气中长期夹带着盐雾,阳光直射紫外线强度大。因此,设备选型及布置时,需特别考虑其该环境的适应性,以提高变电站运行可靠性,在条件具备时,尽量采用户内设备布置方案1-3。海南首座5 0 0千伏变电站 福山变电站的5 0 0k V和2 2 0k V配电装置均采用敞开式设备方案,目前已运行十多年。根据对海南多个变电站的调研以及现场运维人员反馈的设备运行情况,季风和台风天气,对户外设备尤其是敞开式设备的一次接线端子板生产工艺要求极高,长期大风工况下设备端子板容易在导线拉力作用下发生破裂、损坏,瓷柱、瓷瓶等设备接口连接处易发生形变导致开关设备无法合闸。而海边的“三高”环境更加剧上述情况恶化,对设备正常稳定运行及其支架安全带来隐患,维护不及时或无法停电检修时,可能发生事故。针对上述情况,从减少设备大风工况下安全隐患等技术性,以及设备全寿命周期的经济性方面,对5 0 0k V变电站的核心区 5 0 0k V配电装置的布置进行优化设计。1 5 0 0k V配电装置布置一座5 0 0千伏变电站的布置主要由三部分区域组成,分别是5 0 0k V配电装置区、2 2 0k V配电装置区、211建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期主变压器和3 5k V无功补偿装置区,该文以其核心区 5 0 0k V配电装置区的户内外布置方案的土建设计进行研究4。户内G I S设备方案一般采用“一字形”布置,其G I S主母线位于G I S开关设备的两侧,三相母线沿竖直方向层叠布置,气体绝缘断路器置于母线之间。户外HG I S设备方案采用户外HG I S设备、悬挂式管型母线分相中型布置,5 0 0k V线路向三个方向出线(西、南、东),主变压器进线方向与母线方向垂直。2 土建设计户内G I S设备方案采用“一字型”布置,其5 0 0k V G I S配电室为单层独立布置建筑,尺寸为1 6 5m1 6.6m1 5m(长宽高),室内设1 0t吊车;出线构架为一组7孔连续门型构架和一组单孔门型构架,构架梁跨度2 6m,高度2 4m,其实际效果参见图1。5 0 0k VG I S室为单层工业厂房,根据 南方电网公司3 55 0 0k V变电站标准设计V 2.11,结合施工要求,拟采用钢筋混凝土排架结构,屋面采用钢梁(主、次梁)+压型钢板为底模的组合屋面板,具有较好的抗震和耐腐蚀能力;屋面采用钢-混凝土组合屋面,提高屋面抗风揭性能的同时,尽量减少结构的地震响应,组合屋面结构也可以明显节省工期;基础采用钢筋混凝土独立杯口基础。5 0 0k V出线构架为A型钢管构架柱与钢管梁的组合结构,构架柱采用A型直缝焊接圆形钢管柱,为与构架柱协调统一,构架横梁采用主材为钢管的三角形断面格构梁,梁、柱钢管拼接接头采用法兰连接。户外HG I S设备方案的主变进线构架、母线构架和出线构架做成全联合构架,构架跨度布置为(3 3m+2 8m)(2 8m+42 7m+2 8m),高度2 4m。全联合构架两边两排构架柱采用单杆柱代替常规的A型柱,中间一排构架柱采用A型柱,两边构架通过进线构架梁与中间构架联合在一起,形成全联合受力体系。三排构架两端均设置端撑构架柱;构架梁采用三角形变截面格构式钢梁;梁的钢管拼接接头采用法兰连接,梁柱的连接采用铰接。3 技术经济性比较4 0多年来,随着G I S制造技术的不断进步和发展,各G I S生产厂家围绕着提高经济性和可靠性这两个主要目标,在元件结构、组合形式、制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究和开发。G I S的技术性能与参数已优于常规敞开式设备,并且由于配电装置结构简化,可靠性大大提高,为G I S进一步小型化创造了十分有利的条件。就G I S设备和HG I S设备本身而言,两者的可靠性和运维特点差别不大。结合本工程“三高”的环境特征,户内G I S设备方案将较大程度地提高变电站的运行可靠性和运维便利性。结合目前的工程规模情况,若5 0 0k V配电装置采用户内G I S设备方案,5 0 0k V配电装置区的尺寸约为2 0 6m8 5.6m(道路中心线至道路中心),占地约1.6 4 9公顷;若5 0 0k V配电装置采用户外HG I S设备方案,其尺寸约为1 8 4m1 0 7.7m(道路中心线至道路中心),占地约1.9 8 7公顷。户内G I S设备方案较户外HG I S设备方案节省占地0.3 3 8公顷。对于5 0 0k V配电装置区采用户内G I S设备方案和户外HG I S设备方案,根据设备询价及参考类似工程经验,对两个方案的差异部分,展开技术经济性的综合比较,参见表1。311建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期表1 G I S设备方案和户外H G I S设备方案比较序号项目G I S设备方案技术比较经济比较/万元HG I S设备方案技术比较经济比较/万元1本期设备1组:2个完整串+1个半串+母线间隔。主母线+分支母线29 0 91组:2个完整串+1个半串+母线间隔+屋外管母25 7 62远期设备3个完整串+1个半串。分支母线31 0 23个完整串+1个半串30 4 33G I S室1个12 2 9-4本期构架及基础出线构架组成联合构架3 6 2进出线和母线构架组成联合构架10 1 85远期构架及基础出线构架组成联合构架1 5 26占地1.6 4 9h a7 4 21.9 8 7h a8 9 47总投资52 4 2(远期+32 5 4)44 8 8(远期+30 4 3)8运维便利性运维方便,设备吊装检修方便运维、检修便利性稍逊9可靠性主设备布置于户内,受环境影响小,绝缘不易老化,可靠性高敞开式布置,HG I S设备户外布置,受海边盐雾、强紫外线、台风等环境影响较大,可靠性一般,需要考虑防风、防腐措施4 结 论对海南“十四五”规划的某5 0 0千伏变电站工程5 0 0k V配电装置区采用户内G I S设备方案和户外HG I S设备方案进行电气布置及可靠性、土建设计方案、占地面积及经济性比较,主要结论如下:a.从本期投资看,户内G I S方案较户外HG I S方案造价高(主要是主母线和分支母线),考虑G I S室的投资后总体造价更高,预计本期投资费用多出7 5 4万元,占比G I S设备方案投资的1 6.8%。