一种500kV变电站HGIS配电装置的优化布置方式研究

王宇

【摘 要】针对目前普遍应用的500kV HGIS配电装置布置方案，以某500kV变电站设计为依托，提出了一种改进型500kV HGIS配电装置优化设计方案。该方案充分利用HGIS设备功能集成、布置型式灵活的特点，通过GIL分支母线优化传统3/2接线对应的HGIS进线和母线套管排列顺序，进线可由进线梁设置的悬垂绝缘子串直接引接至HGIS进线套管，出线可通过跨线由1M、2M母线中间构架梁引接至HGIS出线套管。采用改进型HGIS配电装置布置方案后，500kV HGIS配电装置纵向尺寸由可研方案76m优化至60m，结合间隔宽度优化措施，500kV配电装置横向总宽度由可研方案212m优化至183m，节省占地面积31.9%，节省工程造价147.6万元，优化效果显著。

【关键词】500kV HGIS配电装置;改进形;GIL分支母线;套管排列

本文将结合变电站进出线规划，充分利用HGIS设备可利用GIL导管灵活引接的特点，提出基于3/2接线的改进型500kV HGIS配电装置优化设计方案，改变传统“一”字型500kV HGIS配电装置进出线布置结构，充分发挥HGIS设备优势，压缩串间隔纵向尺寸，简化中间构架梁柱设计和连接的复杂程度，节省钢材，从而达到节约宝贵的土地资源、降低工程造价的目的。

1工程概况

某500kV变电站按无人值守智能化变电站建设，500kV本、终期接线形式均为3/2接线，采用户外HGIS设备;220kV本、终期接线形式均为双母双分段线，采用户外GIS设备;35kV本期、远景均采用单元制单母线接线，采用户外AIS设备;主变采用三相自耦无载调压变压器。

2 基于3/2接线的改进型500kV HGIS配电装置优化

2.1 常规HGIS配电装置布置方案

该500kV变电站可研方案采用的500kV HGIS配电装置为常规“一”字型“3+0”HGIS布置型式，对于3/2接线型式，按照接线的顺序，母线设置于两侧，进出线位于中间。与之相对应，常规500kV HGIS布置方案中，HGIS设备1M、2M母线套管位于配电装置外侧，进出线套管位于配电装置中间，进线通过1M母线上方的跨线接入中间套管，出线通过2M母线上方的跨线接入中间套管，母线和进出线间均设置断路器，母线套管布置于边断路器两侧，通过软导线连接至悬吊管母线，满足3/2接线需求。该布置型式特点主要有以下3个方面：

（1）考虑到进、出线套管不同时停电检修工况，管母线需与引上线间控制一定的电气距离（不同时停电检修带电体间距离B1=4.55m），因此，管母线只能布置于母线套管侧上方一定的位置，以保证与引出线的距离满足电气要求。

（2）出线避雷器布置由于受母线至母线套管引下线电气距离的限制（B1=4.55m），其布置位置必须保持与外侧管母线至HGIS母线套管引下线间保持足够的距离。

（3）HGIS配电装置左侧道路可与主变运输道路构成最小宽度为4米的环道，左侧避雷器、电压互感器、HGIS左边断路器及中断路器吊装可通过左侧道路实现;HGIS右边断路器吊装可通过中间道路实现;右侧避雷器、电压互感器吊装可通过左侧主变运输道路实现，也可由中间道路实现。需要说明的是，由于左侧道路与中间道路均布置于母线下方，而该空间由管母线至避雷器的电气距离（B1=4.55m）控制，因此左侧道路及中间道路的设置与否对配电装置纵向尺寸没有影响。

综合以上3点，传统500kV HGIS配电装置布置由于其特定的布置和进出线连接型式，串间隔考虑76m纵向尺寸是合理的，若不能从结构上改进配电装置布置型式，纵向尺寸优化幅度有限。

2.2 改进型500kV HGIS配电装置布置方案

（1）500kV改进型HGIS布置方案的提出

500kV改进型HGIS布置方案的构想源于对500kV HGIS配电装置空间的合理利用，最大限度的减小配电装置纵向尺寸。500kV改进型HGIS布置融合传统“一”字型HGIS布置型式与“C”形HGIS布置型式的特点，利用GIL母线改变进线侧边断路器的首末端，将边断路器末端母线套管调整到靠近中断路器侧，进线套管调整至远离中断路器侧。调整后，2M侧母线套管及出线套管同传统HGIS布置型式一致，即外侧为母线套管，内侧为出线套管;1M侧母线套管及进线套管与“C”形HGIS布置型式一致，即外侧为进线套管，内侧为母线套管

（2）500kV改进型HGIS配电装置优化设计

500kV改进型HGIS配电装置，与常规“一”字型方案相比，采用500kV改进型HGIS配电装置方案，进线可通过进线梁悬垂串直接引接至进线套管，无需再借助上层跨线，可较常规方案减少了50%上层跨线的材料及安装工程量;另外，由于仅出线套管需要通过上层跨线引接至站外线路，出线套管可以布置与中间构架横梁正下方，通过中间横梁下方设置的悬垂绝缘子过渡连接至出线跨线，因此中间横梁上无需再设置进出线共用的挑梁，构架布置型式更为简洁，减少了构架用钢量，减少了构架组装工程量及施工周期;再者，由于HGIS设备出线套管布置于中间梁正下方，出线侧仅设置1台断路器，空间宽裕，可用于布置环道及出线避雷器和电压互感器，有效利用了配电装置纵向空间;最后，由于进线侧具有主变运输道路，通过合理选择吊车，中断路器和进线侧边断路器可由主变运输道路吊装运输，较常规方案，取消了进线侧断路器旁的道路，减少土建投资。

（3）500kV改进型HGIS型式侧向出线分析

传统“一”字型HGIS进线方式有正常进线、高架横跨、底架横穿等方式，高架橫跨、底架横穿俗称侧向出线。正常出线时线路需从中间套管引出，在母线构架梁上方各设置一档跨线，此档跳线挂点高为26.0m，而侧向出线需在正常出线的跨线上方另设一档跨线，挂点高度为33.0m，改进型HGIS布置型式保留了传统“一”字型HGIS布置型式侧出线灵活的特点，侧出线方法与传统布置型式类似，因此，改进型HGIS布置方案不仅节约占地，也能保持传统HGIS接线方式灵活性，使得本站500kV HGIS配电装置的优化更为简洁高效。

3 结论

作者通过采用500kV改进型HGIS配电装置型式，优化变电站500kV高压配电装置，并结合主变、无功及220kV配电装置等区域其他技术优化方案，使得全站围墙内总面积仅为20862m2，较可研方案减少38.9%。优化后的工程静态总投资为20314万元，仅为可研方案的79.07%，效益显著。500kV改进型HGIS配电装置不仅贯彻了国家电网公司“两型三新一化”的变电站建设原则，也有效的降低了工程造价，节省了宝贵的土地资源，为现阶段500kV HGIS变电站的建设提供了重要参考和技术支撑。

参考文献：

[1] 夏文，胡旭辉.550kV体绝缘金属封闭组合电器及其应用[J].高压电器，2010，46（12）：89-92.[J].

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）