5００ｋＶ变电站配电装置选型及总平面布置优化摘 要重要研究内容:(１)根据本站系统规模、电气接线、结合进出线方向,用地指标，对各电压级别配电装置进行优化2)通过对不同设备布置方案技术经济比较,拟定本站的总平面方案研究措施:根据DＬ/Ｔ ５218-《220ｋV～750kＶ 变电站设计技术规程》，结合其她５00kV变电站工程的设计经验及运营状况,对电气总平面布置方案进行优化研究输入条件：电气主接线、各级电压线路出线方向、各电压级别配电装置布置型式,用地指标重要结论及建议：（１）变电站500kV配电装置采用GＩS５0０kV进出线避雷器、ＣVT采用AIＳ2２0kＶ配电装置采用ＧIS，进出线避雷器、出线CＶＴ采用AIS35ｋＶ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)参照通用设计,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,减少配电装置横向占地面积；b)参照通用设计，对500kV高抗区域纵向尺寸进行优化,同步压缩母线高抗区域纵向尺寸;ｃ)优化500kV配电装置尺寸,优化后500kＶ GＩS配电装置区纵向尺寸为４8．5m(道路中心线)，配电装置区宽度为２2４ｍ(道路中心线)。
优化后500ｋV配电装置区总面积1．０86hm2，较可研1．２18hm2减少０.132hm２，占地面积为可研方案89.16％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规定最小值为３.268ｍ , 对于本工程相间距离可取3.5m，出线跨线相地距离规定最小值为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,间隔宽度最后推荐为1２ｍ；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，不不小于通用设计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％５）对主变及无功补偿区域进行如下优化：a）每两组主变构架构成六连跨,以压缩主变区域横向尺寸；b)2２0kＶ避雷器安装在2２0kVGIＳ主变进线侧，在满足电气距离校验规定的前提下,压缩主变汇流母线与主变防火墙、主变汇流母线与35ｋV配电装置母线的距离;优化后,主变无功补偿区域占地面积1.299 hm２，较可研 1.341hｍ2压缩0.５5ｈm２,占地面积为可研方案9６.８8%。
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,最后拟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%目 录1 前 言 12 工程概况ﻩ１2.1 工程规模 1２.2 系统规划 2３ ５00KV配电装置的优化ﻩ23.1 50０ｋV电气接线及配电装置优化ﻩ23.２ 小结 7４ 220KV配电装置布置优化ﻩ７4．１ ＧIS设备尺寸的拟定ﻩ８4．2 ２２０kV配电装置间隔尺寸优化 94.3 小结 1６5 主变无功配电装置的优化ﻩ165.1 主变布置优化ﻩ165．２ 35kＶ配电装置布置优化 175.3 小结ﻩ176 电气总平面方案ﻩ１86.1 电气总平面初步规划 186.2 电气总平面方案分析 １８7 结 论ﻩ２０1 前 言土地资源属于不可再生资源，随着社会经济的迅速持续发展，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,本着节省用地的原则,优化电气总平面布置，尽量减少占地是500ｋV变电站面临的一种重要课题。
优化电气总平面布置,可以压缩占地面积，提高围墙内的用地系数，减少土建投资和占地面积,节省珍贵国土资源；也可以有效缩短设备连线、电缆、电缆沟、所内管道、道路等长度，提高全寿命周期经济效益本专项在以往500ｋV变电站工程建设和科研成果的基本上，结合“三通一标”、“两型一化”的规定，强化全寿命周期管理理念,通过多方案甄选,拟定配电装置及电气总平面布置的最优方案，使工程设计符合安全可靠、先进合用、经济合理、资源节省、环境和谐的技术原则2 工程概况２.1 工程规模根据国家电网公司招标文献,500kV变电站建设规模见下表（表2.1-1)：表2.1－1 500ｋV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2×10００MＶＡ４×10０0ＭVＡ2５00ｋV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3２20kＶ出线回路数6回１6回其中: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2×1×60MＶａr4×2×60ＭＶar35kV并联电容器2×2×60ＭVar4×2×6０MVar2.2 系统规划变电站远期规划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 500kV配电装置的优化3.1 500ｋV电气接线及配电装置优化3.1.1 500kＶ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，构成1个完整串、２个不完整串远景出线8回，主变进线4回，构成6个完整串3.1.2 ５0０ｋV 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拟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跳线设立中间悬垂绝缘子串33(XWP2-16０)在如下的校验中，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,规定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A13.２3．５1.6相间A２3.６４．32．43.1.2．2 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晃角;a0为导线的风偏摇晃角;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3.１-１ 500ｋV跳线相间距离校验计算模型跳线多种工况计算成果如下表所列表3．1－2 跳线各工况计算成果工况编号a1(raｄ）a0(rａｄ)xj(ｍ）yｊ(m)Ｄ2(m）10.028０．０２90．1830.0944.3０0*20.06４0．0740.4120．2４15.3０630.2220．２731.450０.９15６.６31注：＊计算值不不小于屋外配电装置的安全净距A2最大工作电压、短路和１０ｍ/s风偏下对空间的规定比前3种工况更小，不作为控制条件综合上表的计算成果可见,500ｋV出线间隔相间距离可优化为7m3.1．2.3 出线边相跳线的距离校验计算时，出线偏角按1０°考虑跳线加装了悬垂绝缘子串绝缘子串长度λ取6．5ｍ。
出线构架的整体设立及计算模型见下图图中ｄ为导线的分列间距;ｒ为导线半径;b为构架柱直径图3．1－2 500kV跳线对边柱校验计算模型构架对出线边相跳线多种工况计算成果如下表所列表3.１－3 跳线各工况计算成果工况编号a0(rad)D1（m)10.029３.9６82０.07４４.64３30．２734.289最大工作电压、短路和10ｍ/s风偏下对空间的规定比前３种工况更小，不作为控制条件由上表的计算成果可见,规定的距离最大值为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5．5m3.１.2.4 出线间隔宽度的优化由以上计算成果可见，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＝25ｍ3.1．3 50０kV 配电装置优化根据可研评审意见，结合站址条件，本着节省用地原则,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：图3.1-3 (a)可研500kV配电装置电气平面布置图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，从而减少配电装置横向尺寸，考虑50０ｋV母线高抗设备的电气距离校验,500kV配电装置纵向尺寸拟定为４8.５m（道路中心线)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拟定为224ｍ(道路中心线)50０kV配电装置区设立环形道路其断面如图３.１-４所示图3.1-4 5０0kV配电装置ＧIS方案断面图(本期）500kＶ GIS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,5００ｋV ＧIS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，比可研节省０．６６公顷。
３.2 小结(1）优化500kV出线间隔宽度，优化后的间隔宽度取25ｍ２）优化500kＶ配电装置尺寸,优。