500kV变电站配电装置选型及总平面布置优化

跳线各种工况计算结果如下表所列。
表3.1-2 跳线各工况计算结果
工况编号
a1(rad)
a0(rad)
xj(m)
yj(m)
D2(m)
1
0.028
0.029
0.183
0.094
4.300*
2
0.064
0.074
0.412
0.241
5.306
3
0.222
0.273
1.450
0.915
6.631
注：*计算值小于屋外配电装置的安全净距A2。
计算工况为：
工况1 — 外过电压和10m/s风速；
工况2 — 内过电压和15m/s风速(50%最大风速)；
工况3 — 最大工作电压和30m/s风速(最大风速)或最大工作电压、短路和10m/s风速。
各工况下，要求的最小电气距离如下表所列。
表3.1-1 各工况下的最小电气距离(m)
工况1
工况2
工况3
相地A1
(4)检修和扩建时应尽量缩短停电时间或不停电。
4.1 GIS
根据与目前国内外252kV GIS主要生产厂家的配合结果，母线及GIS设备额定电流均按4000A考虑，西安西电开关电气有限公司(以下简称西开)、新东北电气(沈阳)高压开关有限公司(以下简称沈高)、平高电气股份有限公司(以下简称平高)、AE-Power及现代重工的GIS布置方案的主要尺寸分别如下图所示。
图2.2-1变电站500kV出线规划
220kV变电站220kV远景主变进线4回，出线16回，其中：至容城2回、张丰2回、雄州2回、孙村1回、傅村2回、定兴南2回、西北方向备用2回、西南方向备用3回。
3
3
3.1.1500kV电气接线
本工程500kV采用3／2断路器接线，500kV本期出线2回，主变进线2回，组成1个完整串、2个不完整串。远景出线8回，主变进线4回，组成6个完整串。
将500kV出线构架宽度优化为25m，结合550kV GIS设备的横向尺寸，500kV出线构架仍然为500kV配电装置宽度的限制尺寸，500kV配电装置区横向尺寸确定为224m（道路中心线）。
500kV配电装置区设置环形道路。其断面如图3.1-4所示。
图3.1-4500kV配电装置GIS方案断面图(本期)
（4）220kV配电装置做了如下优化：
a）经与设备厂家调研，结合平面布置，220kV GIS设备进出线套管之间距离为11m；
b）经计算，220kV配电装置高层出线跨线相间距离要求最小值为3.268m,对于本工程相间距离可取3.5m，出线跨线相地距离要求最小值为2.231m，对于本工程相间距离可取2.5m，考虑出线设备带点距离及检修等问题，间隔宽度最终推荐为12m；
其中：
雄州
1回
1回
容城
2回
2回
张丰
2回
2回
孙村
1回
1回
备用
10回
4
无功补偿装置
其中：
35kV并联电抗器
2×1×60MVar
4×2×60MVar
35kV并联电容器
2×2×60MVar
4×2×60MVar
2.2
变电站远期规划500kV出线8回，其中：保沧2回、备用（北京西）2回、备用4回，图2.2-1为远期变电站500kV出线总体规划示意图。本期500kV出线2回，即保沧I、II回。
图3.1-2500kV跳线对边柱校验计算模型
构架对出线边相跳线各种工况计算结果如下表所列。
表3.1-3跳线各工况计算结果
工况编号
a0(rad)
D1(m)
1
0.029
3.968
2
0.074
4.643
3
0.273
4.289
最大工作电压、短路和10m/s风偏下对空间的要求比前3种工况更小，不作为控制条件。由上表的计算结果可见，要求的距离最大值为4.643m，因此，考虑一定裕度及安装爬梯的需要，500kV出线间隔边相到构架距离可优化为5.5m。
2
2.1
根据国家电网公司招标文件，500kV变电站建设规模见下表(表2.1-1)：
表2.1-1500kV变电站建设规模一览表
序号
名称
本期新建
远期
1
主变压器容量及数量
2×1000MVA
4×1000MVA
2
500kV出线回路数
2回
8回
其中：
至保沧
2回
2回
至北京西
2回
备用
4回
3
220kV出线回路数
6回
16回
（6）结合出线方向、电气接线配串、用地指标及各级电压的配电装置型式，最终确定全站总平面方案。该方案全站总面积为3.14hm2，较可研的3.41hm2减少了0.27hm2，占地面积为可研方案92.08%。
1
土地资源属于不可再生资源，随着社会经济的快速持续发展，变电站的选址与城乡规划、国土资源部门的矛盾日益突出。根据可研报告，500kV变电站推荐站址所在地土地为一般农田，本着节约用地的原则，优化电气总平面布置，尽量减少占地是500kV变电站面临的一个重要课题。
（2）变电站形成了由东向西依次为500kV配电装置、主变压器及无功补偿装置、220kV配电装置的三列式布置格局。
（3）500kV配电装置做了如下优化：
a）参考通用设计，并作出相应优化，出线间隔宽度由26m优化为25m，构架高度24m，将母线高抗由配电装置南端移至#2、#3主变进线套管之间，降低配电装置横向占地面积；
3.1.2500kV出线间隔宽度的优化
对于GIS配电装置，出线间隔宽度由串内的设备、出线相间距离和跳线、引下线对边柱距离等来确定。本次结合不同工况下的电气距离计算，对间隔的宽度进行优化。
3.1.2.1 间隔宽度优化原始数据
根据配电装置布置形式，出线梁高度26m，地线挂点34m，构架边柱宽度480mm。采用2×JLHN58K-1600耐热铝合金导线，分裂间距400mm。跳线设置中间悬垂绝缘子串33(XWP2-160)。在以下的校验中，以校验条件较苛刻的无中间悬垂绝缘子串为代表。
3.1.2.4 出线间隔宽度的优化
由以上计算结果可见，500kV出线间隔相间距离可优化为7m，边相到构架距离可优化为5.5m，因此出线间隔宽度可优化为5.5×2+7×2=25m。
3.1.3500kV配电装置优化
根据可研评审意见，结合站址条件，本着节约用地原则，500kV设备按户外GIS方案选择，进出线CVT、避雷器采用AIS，设计原则参照《国家电网公司输变电工程通用设计》500-A-3方案。
3.2
3.5
1.6
相间A2
3.6
4.3
2.4
3.1.2.2 出线跳线相间距离校验
计算模型见下图。图中a1为绝缘子串的风偏摇摆角；a0为导线的风偏摇摆角；fj为绝缘子串悬挂点至端部的垂直距离；λ为绝缘子串的长度；d为导线的分列间距；r为导线半径；φ为绝缘子串的倾斜角。
图3.1-1500kV跳线相间距离校验计算模型
图4.1-1 西高GIS布置方案 图4.1-2 平高GIS布置方案
图4.1-3 沈高GIS方案 图4.1-4 现代GIS方案 图4.1-5 AE-POWER GIS方案
上述厂家布置方案图中，252kV GIS进出线套管之间距离均为考虑绝缘水平、设备安装、母线额定电流后的最合理布置尺寸。为满足工程设备招标时的通用性，推荐本工程252kV GIS设备进出线套管之间距离按11m考虑。
输入条件：
电气主接线、各级电压线路出线方向、各电压等级配电装置布置型式，用地指标。
主要结论及建议：
（1）变电站500kV配电装置采用GIS。500kV进出线避雷器、CVT采用AIS。220kV配电装置采用GIS，进出线避雷器、出线CVT采用AIS。35kV配电装置采用“AIS+组合框架式电容器组+干式空心电抗器组”布置方案。
500kV变电站配电装置选型及总平面布置优化
摘要
主要研究内容：
（1）根据本站系统规模、电气接线、结合进出线方向，用地指标，对各电压等级配电装置进行优化。
（2）通过对不同设备布置方案技术经济比较，确定本站的总平面方案。
研究方法：
根据DL/T 5218-2012《220kV～750kV变电站设计技术规程》，结合其他500kV变电站工程的设计经验及运行情况，对电气总平面布置方案进行优化研究。
c）取消220kV配电装置主变进线架构，减小配电装置区域纵向尺寸，将220kV避雷器由主变侧移至220kVGIS主变进线侧，220kV配电装置区域纵向尺寸为25m，小于通用设计26m纵向尺寸。
优化后，220kV配电装置区域占地面积0.485hm2，较可研0.504hm2压缩0.019hm2，占地面积为可研方案96.15%。
500kV GIS采用一字型布置方案，线路及主变侧的避雷器和CVT采用AIS，配电装置南北向一列式布置。
可研和优化后的500kV配电装置平面图如图3.1-3(a)、(b)所示置
图3.1-3(b)优化后500kV配电装置电气平面布置图
综合考虑对各厂家GIS设备的适应性，优化后GIS进出线套管间距取18m。将500kV母线高抗由配电装置右端移至#2、#3号主变进线套管之间，从而降低配电装置横向尺寸，考虑500kV母线高抗设备的电气距离校验，500kV配电装置纵向尺寸确定为48.5m（道路中心线）。
500kVGIS配电装置区环形路中心线纵向间距为48.5m，在将母线高抗安装在#2、#3号主变进线套管之间的前提下，相比可研仍压缩0.5m；将500kV出线构架优化为25m，并优化500kV GIS设备和出线构架的布置，500kVGIS配电装置区环形路中心线横向间距压缩为224m，相比可研压缩8m，500kV配电装置占地为0.97公顷，比可研节约0.66公顷。