神朔铁路南梁牵引变电所布置型式研究

神朔铁路南梁牵引变电所布置型式研究
姚晓云;崔校玉
【摘要】结合南梁牵引变电所地理条件,通过对所内配电装置不同型式和布置方式的选择,经过技术、经济比较,选取了最优性价比的布置方案,尤其是110 kV侧采用GIS特殊布置的方案,使得该所占地面积小,布置紧凑、美观,运行安全、可靠,用户满意,并可供类似工程设计借鉴.
【期刊名称】《电气化铁道》
【年(卷),期】2011(000)003
【总页数】4页(P18-20,23)
【关键词】配电装置;GIS;布置型式;技术;经济
【作者】姚晓云;崔校玉
【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251
【正文语种】中文
【中图分类】U224
0 引言
神朔铁路西起包神线和西沿线，东连北同蒲线和朔黄线，是为开发神府东胜煤田而修建的运煤专用铁路，全线于2000 年10 月通车，2009 年为了满足开行万吨列车试验的需要，新建了南梁牵引所。

新设的南梁牵引所设计为既有线路上的110
kV插入所，其所址可选择区段正好地处黄土高原的黄土梁峁区，地形复杂，且起
伏变化大，历年极端最低气温达-38.1℃。

经比选后的所址正好地处转龙湾隧道东
口附近的山坡上，自然坡度20°～40°，高程相差10 m 以上，因此，如何合理有
效地利用地形、地势条件选用配电装置进行场坪布置不仅关系到整个工程的建设速度、建设投资、土地资源利用的问题，而且对设备投入运行后的经济性和安全性也起着关键作用。

1 电气主接线
南梁牵引变电所采用110/27.5 kV，三相V/v接线形式。

2 路电源进线，中间设有隔离开关分段的跨条。

设置2 台牵引变压器，1 台运行，1 台备用。

27.5 kV 侧采用单母线隔离开关分段接线形式，每相牵引母线上设2 组并联电容补偿装置。

上
行重车方向设不断电自动过分相装置（电气主接线示意图略）。

2 布置型式选择
由于南梁牵引变电所地处山坡上，其进馈线方向正好与山坡走向一致，因此所区场坪纵向尺寸不能过大，否则会造成土石方开挖量过大及高护坡等问题。

依据该特点，整个场坪的布置一是在设备选型上优化，二是在配电装置布置方式上优化。

考虑工程施工、投资、现场情况等因素，在工程中选取了2 种方案进行综合比较，再选
择最佳方案。

方案1 是选用110 kV SF6 全封闭组合电器（GIS）、集合式电容补偿装置等新技术进行场坪布置，方案2 是整所采用常规设备的敞开式布置。

2.1 技术经济比较
2.1.1 技术比较
（1）采用GIS 及集合式电容补偿装置方案。

GIS 全称Gas Insulater Switchgear，其特点是将断路器、隔离开关、电流互感器、母线、套管等高压电气设备组合密封在充有SF6 气体的金属筒中，它具有以下优点：隔离化学污染、积尘、积雪等外
部影响，可靠性高，抗震性能优良；对电磁和静电实现屏蔽，减少了噪音和无线电
干扰等外部不利影响；整机装配以单元或间隔运抵现场，缩短了现场安装工期；检修周期长、维修工作量小、维护方便。

但是由于GIS 集成度过高，一旦单体发生
问题，整个开关场都需停电，扩大了事故停电范围，且GIS检修工作复杂，事故
后平均停电时间比常规设备长。

集合式电容补偿装置是近2 年出现的新型电容补
偿装置，其显著特点是采用大元件，占地面积小。

该方案配电装置的具体布置：设备房屋采用2层楼房布置，110 kV GIS 组合电器布置在第2 层，27.5 kV 侧高压设备布置在第1 层。

GIS 进出线套管采用“一”字形排列，2 台主变压器（下文简称主变）与110 kV 电源进线平行布置，主变在外，电源进线在里。

进线架构采用双层布置，进线用V形隔离开关布置于上层，避雷
器布置于下层。

检压用电压互感器利用GIS 进线套管下的空闲场地布置。

主变进
出线利用1 个双层门形架构进行布置，GIS 出线通过上层管形金具接至主变高压
侧套管，主变低压侧出线下层利用1 个横梁倒接至室内配电装置。

集合式电容补
偿装置利用所区入口处的空闲场地布置。

自动过分相装置布置于2 个方向的上行
之间，进线直接从变电所馈线出口处“T”接，避免了从接触网上引线，节约了架空线距离。

整所总平面布置图见图1。

可以看出，方案1 整个所区布置紧凑合理，占地面积仅80 m×40 m（长×宽），且高压设备多布置在坡脚位置，大大减少了土石方的开挖量，节省了土建投资。

110 kV 侧进出线间隔断面图、GIS 平面布置图分别见图2、图3。

图1 总平面布置图
图2 110 kV 侧进出线间隔断面图
敞开式布置的特点是进出线简洁流畅，设备布置流畅，设备运行安全易监视，设备检修方便。

但是由于高压设备多布置在户外，因此易受雷雨、气温、日温差、日照及腐蚀等各种自然条件影响，设备事故较多，且维修、维护工作量大。

图3 GIS 平面布置图
（2）敞开式常规布置方案。

该方案110 kV 侧高压设备采用户外中型布置，27.5 kV 侧高压设备采用户内网栅隔间布置，电容补偿装置采用户外低型布置。

场坪占地面积80 m×75 m（长×宽），其中，110 kV 侧高压设备较采用GIS 占地面积多2 600 m2，电容补偿装置较集合式的单个间隔的面积大42 m2。

该方案设备安装周期长，运行可靠性低，110 kV 高压设备只能布置在山坡上，因此土建开挖量大，并需做高挡墙。

（3）技术综合比较。

2 种方案技术综合比较见表1。

表1 2 种方案技术综合比较表方案2安全可靠性由环于境设影备响多，布可置靠在性室极内高，，故设不备受运外行部安恶全劣低温在高寒地区的冬季，设备会受到低温的影响运行管理采触用电新危技险术，无后静设电备感集应中和，操无作干管扰理，抗方震便性，没能有好运抗行震方性便能，强国内有极其丰富的运行管理经验；安装施工新安技装术周设期备短为，模扩块建化方产便品，为工厂制造，现场施费工用安较装高复杂，工程量大，施工周期长，施工维护检修检修周期长，维修工作量小维护周期短，工作量大运行业绩运行环境好在高寒地区冬季，运行环境较差土建工作量较小较大对扩配建电影装响置扩建时主母线连接受限制有充足的扩建空间占地面积较小较大，几乎是方案1 的2 倍
2.1.2 经济比较
（1）一次投资。

高压配电装置的一次投资主要包括设备造价、安装费用、运输保险费用、征地费用及土建费用。

2 种方案电气设备投资主要的差别在于采用新技术设备的价差，土建投资则是征地及开挖土石方量的差别。

表2 列出了2 种方案的具体比较。

表2 2 种方案的一次投资比较表单位：万元比较项目方案1 方案2设备投资及安装费 2 120.0 1 905.0占地费用 38.4 72.0房屋建筑费 134.0 85.3土建挖方费用48.0 126.0合计 2 340.4 2 188.3
（2）年运行折旧及维护费用。

通过对运营单位调查，敞开式配电装置的年运行折旧、维护费用一般为设备投资的7%～9%。

GIS 配电装置在投产初期有一定的维
护费用，正常运行后维护费用很低，几乎为零，年运行折旧、维护费用为敞开式维护费的12%。

年运行折旧、维护费用比较见表3。

（3）投资综合比较。

依据上述各项指标，2种方案的投资综合比较见表4。

由表4 可以看出，方案1 投资比方案2 投资多了6.5%。

表3 年运行折旧与维护费用比较表单位：万元比较项目方案1 方案2 110 kVGIS 配电装置 1.3 /110 kV 敞开式配电装置 / 10.8其余配电设备 141.6 141.6合计142.9 152.4
表4 2 种方案的投资综合比较表单位：万元比较项目方案1 方案2设备、土建投资小计 2 340.4 2 188.3年运行折旧、维护费用小计 142.9 152.4合计 2 483.3 2 340.7差价 +142.6 0
2.2 综合比较
方案1 布置紧凑美观，有效地利用了地形、地势条件，且占地面积小、土建开挖
量小、安装工期短、维护工作量小、检修间隔周期长，更有利于实现“无人值班、少人职守”的运行模式。

而方案2占地面积大、土石方开挖量大、维护工作量大，且投资仅比方案1 少了6.5%，从牵引站的长期运行、维护管理方面考虑，性价比并不高。

因此，最终推荐采用了方案1。

3 结束语
南梁牵引变电所配电装置合理地结合地形地质、因地制宜的布置，不仅为设备创造了良好的安全运行条件，减少了占地面积，还获得了完美的建筑艺术效果，节省了投资。

整个所区布置型式具有如下优点：
（1）110 kV 侧高压设备选用了GIS 组合电器，简化了接线形式，提高了供电可
靠性，使得继电保护简化，为实现“无人值班，少人职守”创造了条件。

（2）整个所区布置紧凑合理，充分利用地形、地势条件将110 kV 电源进线与主变压器成“一”字形布置，大大节省了占地面积。

（3）主变高压进线和低压出线同杆架设，高压进线布置在上层，低压出线布置在下层，不仅避免了采用27.5 kV 电缆进线，还节约了占地面积。

（4）将进线检压用电压互感器布置在110 kV GIS 组合电器套管下面，有效地缩小了占地面积。

（5）并联电容补偿装置选用了缩小型电容补偿装置，节省了面积。

（6）自动过分相装置分置于2 个方向的上行中间，缩短了上网架空线，节省了投资。

2009 年11 月，南梁牵引变电所投产后运行正常，安全，可靠，用户满意。

【相关文献】
[1] 杨振龙.神朔重载铁路扩能工程电气化新技术[J].电气化铁道，2010，（2）：1-4.
[2] 贺威俊，高仕斌，张淑琴，等.电力牵引供变电技术[M].成都：西南交通大学出版社，1998.。