大型火力发电厂500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，刘 洋，李国荣

(西南电力设计院有限公司， 四川 成都 610021)

大型火力发电厂500 kV GIS新型布置方案

唐 滔，刘 洋，李国荣

(西南电力设计院有限公司， 四川 成都 610021)

我国大型火力发电厂500 kV GIS均布置在主厂房前方，主变压器与GIS间采用架空线或电缆连接的布置方案，占地面积相对较大，美观性较差。随着电力建设的不断发展，选择合理的配电装置型式及布置方式可提高土地利用率，节约用地，从而建设资源节约型和环境友好型的精品工程。本文依托重庆神华万州2×1050 MW火力发电厂500 kV GIS的布置，对厂内500 kV GIS布置方案进行了相关技术经济比较，从而得到国内火力发电厂首次采用的全新布置方案，即500 kV配电装置采用户内 GIS毗邻于主厂房布置在主变压器上方。

500 kV GIS；GIL母线；主变压器。

近年来，大型火力发电厂采用500 kV电压等级送出的工程越来越多，合理选择配电装置型式及布置方式对A列外的布置方案非常重要。由于500 kV配电装置采用不同型式和布置方式，大小和形状有很大差别，其位置一般在主厂房正前方、发电厂的边缘，且本身占地面积较大，对电厂的总体布置和占地面积有较大影响。同时由于发电厂占用大量土地，国家的土地使用政策对占用土地，尤其是耕地、林地又有非常严格的限制，因此节约建设用地已经成为设计中的重要指导思想。

1 工程概述

重庆神华万州电厂规划建设4×1050 MW燃煤发电机组，预留再扩建2×1050 MW燃煤发电机组的条件，本期工程(即一期工程)按2×1050 MW燃煤发电机组实施。

本期2×1 050 MW机组采用发电机～变压器组单元接线以500 kV一级电压接入系统。本期2回出线，远期4回出线，2台机组共设1台起动/备用变压器，电源由厂内500 kV配电装置直接降压引接，500 kV配电装置采用SF6气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear, GIS)。500 kV电气主接线采用3/2断路器接线，见图1。

图1 500 kV电气主接线示意图

3 A列外电气设备布置方案

根据重庆神华万州电厂的厂址情况，结合电厂总平面优化布置方案，500 kV配电装置出线侧(电厂东侧)为盐井河，炉后侧为龙家大梁山脊(最高处约330 m)，山脊西侧为长江，整个厂址场地呈条带状(南北向长约1000 m，东西向最宽处约600 m)，因此电厂总平面布置需尽量压缩配电装置纵向尺寸，以减少电厂占地面积和挖方量，为此设计考虑了500 kV GIS布置在主变压器上方的新型布置和500 kV GIS常规户外布置两种方案，并对它们进行经济技术比较。

3.1 500 kV GIS布置在主变压器上方

主厂房A列柱外设披屋，主变压器、高压厂用变压器及起动/备用变压器均布置于披屋0.0 m层，设专用变压器室，变压器室位于1/0A与3/0A轴线之间，主变压器采用三相一体变压器，冷却方式为强迫导向油循环水冷(ODWF )。

500kV GIS布置于披屋17.0 m层(与主厂房运转层标高一致)A与2/0A轴线之间，#2主变压器及起/备变上方。GIS采用“一”字型布置，GIS室跨度为14.5 m，本期GIS横向尺寸为62 m，远期尺寸为137.5 m。在GIS配电装置室内设有电动单梁悬挂起重机，靠固定端侧设GIS检修区域及吊物孔，通过该吊物孔可将500 kV GIS断路器单元及附属设备等吊装至17.0 m层面。

主变压器及起/备变高压侧均采用GIL母线直接接入500 kV GIS配电装置，变压器室内部分GIL母线采用吊装结构并设置GIL母线安装检修用吊钩。至#1主变压器的GIL母线、避雷器及线路侧出线套管等露天布置在披屋2/0 A与3/0 A轴线之间17.00 m层屋顶。

500kV出线挂线点布置于披屋2/0 A轴线梁(柱)上，挂线点高度33.00 m，避雷线挂线点高度41.00 m。

3.2 500 kV GIS常规户外布置

500kV GIS布置在主厂房前方，采用“一”字型布置，进、出线均设一排构架，构架宽度28.00 m，挂线点高20.50 m。配电装置设有环形道路，以满足设备运输和检修时车辆通行的需要。500 kV配电装置横向尺寸111.4 m，纵向尺寸50 m，A列柱至500 kV GIS进线构架距离54.5 m。主厂房A列外布置主变压器、高厂变及起/备变。该方式为目前国内火力发电厂A列外常规布置方案。500 kV 户外GIS配电装置平面布置图详见图2。

图2 500 kV户外GIS平面布置图

3.3 两种布置方案技术经济比较

根据《火电工程限额设计参考造价指标》，对两种方案进行投资比较，见表1。

表1 500 kV GIS不同布置方案投资比较

根据500 kV GIS设备招标结果，重庆神华万州电厂500 kV GIS(含进出线套管及全部GIL母线)为西安西电开关电气有限公司ZF8A－550型GIS设备，设备价格约为5100万元。因此，实际招标情况500 kV GIS布置在主变压器上方的布置方案与常规GIS布置方案投资差额会更小。

技术上：500 kV户内GIS新型布置方案比户外GIS具有占地更少、耐污能力强、噪声低、对周围环境影响小等优点；同时运行管理更方便，节省了A排外架空线构架，厂前区布置更加简洁；500 kV户内GIS新型布置方案与汽机房形成一体，主厂房立面简洁整齐，景观更好，与相邻的厂前建筑区更协调，能达到全厂建筑美观大方、与周边环境协调、建筑格调一致、打造现代工业艺术品的目的。

虽然500 kV GIS常规户外布置方案较500 kV GIS布置在主变压器上方新型布置方案节省投资，但考虑到电厂厂址条件以及本工程 “世界一流、国内第一”的建设目标和“五化五型”(自动化、智能化、数字化、集约化、社会化和质量型、效益型、创新型、环保型、园林型)的设计理念，综合上述技术经济比较，重庆神华万州电厂最终采用500 kV GIS布置在主变压器上方新型布置方案。

3.4 实施案例

500kV GIS布置在主变压器上方(主变压器采用水冷)方式在国内大型水电站中已得到广泛采用，且有大量的运行业绩，如三峡工程左、右岸电站26台700 MW机组，溪洛渡左、右岸电站18台770 MW机组，龙滩9台700 MW机组等。为了更全面了解该布置方式运用情况和相关技术问题，我院对三峡水力发电厂左岸电站进行了实地调研，经了解，其500 kV配电装置为室内GIS，采用ABB ELK3型的GIS设备，布置在主变压器上方，楼面标高为93.6 m，GIS室跨度为17 m，长度与左岸14台机组主厂房差不多，共约500 m。线路侧的CVT、阻波器和避雷器等露天布置在GIS屋顶，标高为107 m，运行情况良好。

4 室内GIS布置方案的相关问题

500kV GIS毗邻于主厂房布置在主变压器上方，必将涉及到主变型式、冷却方式的选择以及GIS配电装置室的通风、防火等一系列问题，以下分别进行着重说明。

4.1 主变压器型式

本工程水运条件较好，主变压器采用三相一体变压器在运输上可行，且国产500 kV、1000MVA级三相主变压器已有运行业绩，其可靠性得到了有效验证。因此，本工程主变压器可采用三相一体变压器。

4.2 变压器冷却方式

本工程主变压器容量较大，且布置于室内，散热条件较为不利，为了提高主变压器及其布置区域电气设备的运行安全可靠性，降低噪声，为运行维护人员创造一个良好的运行环境，主变压器采用强迫导向油循环水冷却方式(ODWF )。

高厂变、起/备变容量不大，发热量较小，其变压器小间设置机械通风装置就能将变压器风冷系统排入室内的热量排出室外，高厂变、起/备变均采用自然油循环风冷方式(ONAF)。

4.3 GIS配电装置室通风

主厂房A排披屋17.0 m层GIS配电装置室属于SF6电气设备室，设置了兼作平时通风用的事故通风系统，采用防雨百叶窗自然进风、机械排风的通风方式，室内空气不允许再循环。事故排风量按换气次数不少于12次/h计算，事故排风系统由下部排风系统(换气次数≥4次/h)和上部排风系统(换气次数≥8次/h)组成，平时通风时仅运行下部排风系统，事故通风时上、下部排风系统同时运行。下部排风系统由6台风量为26000 m3/h·台的风机箱、排风管及下部吸风口组成，下部吸风口底部距地面高度≤0.3 m，风机箱置于GIS室屋面，沉降于GIS室下部的有害气体通过下部吸风口及排风管，由风机箱排至室外。上部排风装置采用屋顶风机，共设置12台风量为26000 m3/h.台的屋顶风机。GIS室通风设备、风管及其附件均考虑防腐措施。

4.4 GIS配电装置室防火

GIS室与主厂房之间墙体、楼板和门均满足防火要求，吊物孔处采用防火卷帘和水幕防火隔断。

变压器间与其它房间之间的楼面钢梁采用防火板或防火涂料保护，其耐火极限不低于3 h，墙上的门为甲级防火门，采取以上这措施后，变压器间发生火灾时对楼上GIS设备不会造成影响。

5 结论

基于重庆神华万州电厂的厂址条件限制，为达到节省厂区占地和追求建筑美观的要求，结合对国内大型变压器厂商调研情况和各大型水电站集成布置优化成果，在国内大型火力发电厂首次实施高压变压器及配电装置室内集成布置方案，即500 kV GIS与主变、高厂变、起/备变等关联设备集成布置于主厂房内，GIS布置于A列披屋17.0 m层，主变、高厂变、起/备变分别布置于0.0 m层专用变压器室内，主变和起/备变高压侧均通过GIL母线接入GIS，主变压器采用强迫导向油循环水冷却方式(ODWF )。通过上述的技术经济分析和重庆神华万州电厂的成功投运，希望这种500 kV GIS新型布置方案能对受厂址地形条件限制，同时追求建筑美观的大型火力发电厂工程起到借鉴作用。

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A New Type Layout of 500 kV GIS for Fossil Fired Power Plant

TANG Tao, LIU Yang, LI Guo-rong
(Southwest Electric Power Design Institute Co,.Ltd., Chengdu 610021, China)

Normally 500 kV GIS are arranged in front of main house for fossil fired power plant in China, using overhead lines or cables connected between generator transformer and 500 kV GIS. This arrangement will cover larger area of land and is less-attractive. With the continuous development of electric power construction, Switchgear arrangement type and appropriate layout can improve the utilization of the land, to save land, to construct resource-saving and environment-friendly projects. Based on 500 kV GIS layout of Chongqing Shenhua Wanzhou 2×1050 MW fossil fired power plant, economical and technical comparison of specified 500 kV GIS is given. A new layout that indoor 500kV GIS adjacent to the main house layout is arranged on the top of generator transformer is used firstly in 500kV GIS of fossil fired power plant in China.

500kV GIS; GIL bus bar; generator transformer.

TM621

B

1671-9913(2016)06-0051-05

2016-03-07

唐滔(1978- )，男，四川成都人，高级工程师，长期从事火力发电厂、变电站的设计工作。