500kV变电站220kV GIS配电装置布局的优化与研究

梁大鹏　聂文海

摘要：针对该变电站地理位置和实际需求，讨论了常规出线、双飞蜓出线和风帆出线与GIS设备的匹配性。经过对比分析，新型户外220kV GIS风帆式配电装置具备充分的经济技术优势，能够充分发挥GIS设备布局紧凑的特点，节约占地面积。综合考虑安装、维修、运行和电气距离的要求，结合该500kV变电站的具体情况，最终提出采取风帆式分段跨线与常规门型构架双L型出线相结合的方案，并在实际工程中得到应用。

关键词：GIS；风帆式布置；垂直出线；占地面积

中图分类号：TM 76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（a）-0000-00

一、引言

随着电网的建设发展，变电站的数量越来越多，建设变电站的土地资源却越发紧缺，如何合理布置电力设施，优化设备布局，在确保运行安全和检修便利的前提下，尽可能的减少变电站占用土地面积是一项具有挑战且亟待解决的问题。解决这一问题的一种有效思路便是利用高度集约化的GIS气体绝缘全封闭组合电器的布置特性来降低设备占用的空间[1，7]，正在被广泛应用到各电压等级变电站内设备的布置[5～6]。

本文结合冀北地区某500kV变电站的建设，针对该站的地理位置和出线规模等具体情况，研究该站220kV GIS配电装置的布局优化，对常规出线型式、双飞蜓出线型式以及风帆出线型式做经济技术对比分析，结合运行、安装、维修、电气距离等各方面要求，探讨适用于该站的最优布置方案，并推荐在该站的实际工程中尝试应用。

二、常规出线方案

以冀北地区某500kV变电站为例，按照220kV终期出线16回，全部出线均从变电站东侧出线再经站外转角塔分8回向南、8回向北考虑，常规出线门架宽24m，宽度总计需192m。而220kV GIS设备间隔宽度仅3m，考虑16（出线）+2（母联）+2（母设）+4（主变）共24间隔宽72m，加上母分间隔宽约6.5m，总宽度约78.5m，为了和出线门架位置对应，还需要约113.5m的220kV GIS母线筒连接，造价较高。同时还需要考虑在站外东侧布置8基双回转角塔的投资。所以这种常规出线方式虽然采用了GIS设备，但节约占地的优势未能充分体现，依然需要较大的征地面积和工程投资。

三、双飞蜓出线方案

双飞蜓式出线方案将出线构架简化为一根独立钢管杆，把两相GIS出线的GIL管线进行延伸，并向一侧弯曲，使三相套管能够按一字型排列，并垂直于主母线纵向。三相导线连接到同一根独立钢管杆的横担上，挂点呈上、中、下三层布置，形成同杆双回垂直出线结构。如按照避雷器内置考虑，4回出线共占用24m间隔宽度，单间隔宽度平均为6m。

四、风帆出线方案

风帆式出线构架由三层出线梁连成1个整体，2个间隔共用1跨，端部采用联合端撑，整体构架受力合理。构架柱采用420mm截面的Q345钢管杆即可满足受力要求，因此构架柱至GIS套管的距离可较“双飞蜓式”垂直出线进一步减小。通过出线构架横向尺寸优化，横向尺寸可由192m优化至88m，节省母线筒和土地宽度104m，压缩幅度达54%。通过配电装置纵向尺寸优化，优化后线路间隔纵向尺寸仅为19.5m，较常规布置的纵向距离26m减少了6.5m。通过将GIS中断路器与套管置于GIS母线两侧，可将主变处间隔宽度压缩至12m。

五、技术经济比较

对以上三种配电装置作比较，终期16回出线皆为东侧出线下，考虑220kV GIS配电装置间隔尺寸、出线排列形式、间隔占地面积、连接母线筒长度等因素。连接母线筒长度指由于GIS设备与出线排架宽度不一致时，需要额外铺设的母线筒长度。母线筒造价按2.5万元/m计算，征地费用按20万/亩（即300/m2）计算，常规出线由于水平排列方式，致使单间隔宽度无法压缩。而双飞蜓出线、和风帆式出线均采用了三相导线垂直排列的型式，在确保符合电气安全距离的要求下，将单间隔宽度压缩至最小5.5m，达到节省土地占用，缩短母线筒长度，节约投资的目的。

结合该站的具体情况，最终采取常规门型构架双L型出线与风帆式分段跨线相结合的方案。如表1可以看出，即使不考虑出站转角塔由8基缩减至4基的情况下，采用常规门型构架双L型出线与风帆式分段跨线相结合的方案后，占地面积节省了2095.5m2，220kV配电装置区造价节省了312.4万元。节约工程造价和土地使用效果显著，在具体工程项目中适用性良好。

参考文献

[1]高美金，高亚栋，陈飞，金国胜.户外GIS设备架空垂直出线方式的研究与应用[J].浙江电力，2014.11

[2]国家电网公司基建部.国家电网公司输变电工程通用设计110（66）～750 kV智能变电站部分（2011年版）[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]国家电网公司基建部.国家电网公司输变电工程通用设计110（66）～500 kV 变电站分册（2011年版）[M].北京：中国电力出版社，2011.

[4]肖劲鹏.户外GIS立式出线及双层出线间隔优化分析[J].机电信息，2011.24

[5]张瑞永，陶青松，窦飞等.220kV变电站双层架构典型出线方式研究[J].电力工程，2012年5月28卷第5期

[6]刘耀锋，周昊.220kV室外配电装置的设计优化[J].电力自动化设备，2005年7月第25卷第7期

[7]蒋兵.GIS在220 kV配电装置中的布置方案研究[J].电网与清洁能源，2014年5月第30 卷第5 期

作者简介：梁大鹏，（1987-），男，汉族，北京，硕士，规划评审中心，工程师，输电线路，配网规划方向