变电站平面布置设计的一些优化

技术与应用　变电站平面布置设计的一些优化　刘　然　（电力规划设计总院，北京　１００１２０）　摘要　电气平面布置是变电站设计的重要方面，各类通用设计已成为大多数变电站平面布置　设计的重要参考。本文结合变电站评审的实际情况，在通用设计模块的基础上，提出了几种进一　步优化布置的方案，仅需改变通用设计中的习惯性布置方式，便可在不增加任何投资的条件下，　使占地面积得到可观的缩减。　关键词：变电站；平面布置；优化设计　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｌａｙｏｕｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　ＬｉｕＲａＨ　（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊ　ｉｎｇ　ｌ　００　１　２０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ａｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｍｏｓｔ　ｌａｙｏｕｔ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｏｄｕｌｅｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓ　ｃｏｕｌｄ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｓｉｔｅ　ａｒｅａ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｉｍｐｌｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｈａｂｉｔｕａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｗｉｔｈｏｕｔ　ａｎｙ　ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｌａｙｏｕｔ；ｄｅｓｉｇｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　随着社会经济的不断发展，节约资源成为电力　建设中倍受关注的重要问题。节约用地，是我国基　本国策，也是变电站平面设计的基本原则ｌ１］。为此，　多年来电力建设中积极研究和采用新技术、新设备，　电工程通用设计一１１０（６６）￣７５０ｋＶ智能变电站部　分》、《国家电网公司输变电工程通用设计一１０００ｋＶ　变电站分册》、《中国南方电网公司输变电工程标准　设计Ｖ１．０》等［７－１０］，对我国绝大多数变电站的设计　有着相当重要的指导作用。目前这些通用设计方案　中均尚未纳入上述设计优化成果，且均有可采用上　述设计成果的优化空间。若能将上述设计优化方案　纳入通用设计中适当的方案和模块中，必将进一步　例如紧凑型配电装置（ＧＩＳ、ＨＧＩＳ）、油浸式电抗器　等，以较高的经济代价换取占地面积的减小等优　势『２４］。然而，在采用了紧凑型配电装置的变电站中，　仍有不少因为部分敞开式设备的习惯性布置方式而　导致大块空地难以有效利用的情况。如果改变这些　推广更加节约土地资源的设计方案和思路，特别是　为位于基本农田和场地受限区域的变电站提供有益　敞开式设备的习惯性布置方式，稍加优化，便可在　不增加任何经济代价的条件下，使配电装置占地面　积得到可观的缩减，例如主变压器高压侧进线设备　（包括电压互感器、避雷器）的布置优化、高压并　联电抗器运输道路的布置优化等。目前，这些设计　的参考，甚至解决实际工程的难题。　ｌ　主变压器高压侧进线设备的布置优化　对于采用了紧凑型配电装置的变电站，占投资　比例较低的敞开式出线和进线设备（包括电压瓦感　器、避雷器）却占据了较高比例的用地面积。以《国　家电网公司输变电工程通用设计一１１０（６６）￣５００ｋＶ　优化方案在部分变电站中（尤其是用地紧张地区的　变电站）已有应用实例［５－６］。　我国的电力工作者在变电站设计领域积累了丰　富的研究成果，编制发行了各类变电站通用设计方　案，如《国家电网公司输变电工程通用设计一ｌ１０　变电站分册》（简称《国网通用设计》）的５００．Ａ．３．５００　模块为例（见图１），在采用ＧＩＳ设备的５００ｋＶ配电　装置场地中，ＧＩＳ设备区域面积约占３７％，敞开式　（６６）￣５００ｋＶ变电站分册》、《国家电网公司输变　１４２』电毒宣薯技肃　２０１６年第４期　技术与应用　设备区域面积约占６３％（以ＧＩＳ进出线套管中心线　为界），可见对敞开式设备的布置进行优化能有效的　回出线设备与４回主变进线设备各占一半面积，明　显可以看出，主变进线设备区域有大块空地没有得　到有效利用。　出线５　Ｌ　减少变电站用地。而在敞开式设备所占面积中，８　２４１　出线１　ｋ　Ｊ　ｋ　出线２　ｋ　ｋ　ｋ　出线３　ｋ　ｋ　出线４　出线６　Ｊ　～出线７　出线８　Ｌ　＾　ｆ　８５　ｆ＾　＾　＾　　｛　ｉ　ｉ翕｝．Ｉ．１　、　１　／　ｌ（　Ｈ　Ｅｊｌ　卵ＣＨ１　ｅ冒ｌ　ｉ０雷《｛ｌ　口闾、　　／，ｎ　●ｉ　▲●ｉ▲ｉ　ｉ　ｉｎ　●　　●　●ｉ　ｎ　ｎ　‘：　：　ｉ　ｉ　ｉ。　、　Ｉ　．、　．０　莓　ｌ　ｒＨ１　崔　ｆ　ＵⅡＩＥ　＿＿·Ｅ＝　ＣＨ３／　—．。ｕｕｕ　…０　－　．，；ｌ　Ｉ　、　＼　Ｃ］Ｈ３ＣＨ３　ｌ　石；ｃＨｊ１－，　一　一　曼　ｕⅡ，　Ｉ　ｌ矗芒：　／　ＣＨ２　ＣＨ２　：『：：　：＠一ｋ．ＳＪ孟；／：７－　ｌＩ　／：声７。　ｉ．＼ｏ　‘／　ｆ　　ｌｆ　ｆ　＼　、　．　ｒ　　ｆ．　／　／　＾ｆ　／　／　／　＼　＼　＼　、　图１　５００ｋＶ　ＧＩＳ配电装置平面布置图　（《国网通用设计》５００．Ａ．３．５００模块）　不同于出线设备，主变进线设备两侧不受构架　的限制，可以利用两回进线之间的空地，将通常沿　着跨线方向分两行布置的电压互感器和避雷器改为　一器并排布置，也不会影响其设备引上线的连接。在　电气平面进行上述优化的同时，有时土建建构筑物　（如５００ｋＶ继电器室等）也需要进行相应调整。而　行布置，如图２所示。同时，由于主变构架宽度　出线设备则因受到出线间隔宽度的限制，不能采用　同样的布置方法进行优化。　比出线构架大，主变进线在进线设备引上处跨线相　间距比出线侧大，所以即使同相电压互感器和避雷　出线１　出线２　出线３　出线４　出线５　出线６　出线７　出线８　ｋ　ｋ　ｆ　８５　ｆ　ｆ　ｆ　一　一　，　／，　＋＋＋ｎ　●　●　●　＋＋＋　０　●　●　●　＋＋＋　ｎ　●　●　●　ｎ　ｎ　‘·　卵　ａ耐胄４）．１．Ｉ雷Ｉ　Ｉ冒　、．、　　０　ｎ　／　、　ｌ‘　’Ｈ　ｌ　ｃＨｆ　ｌ　ｅ　ｌｉ《；口　：　ｉ　：　●，　ｎ　●　●　●　０　、　ｙ穗《　＿／／　Ｉ　口ｕ　『一…．一　Ｃ４．　］一Ｉ『＝　ｔ……　【　、｝Ｉ　／＿…　ｉ．…尸　＼…．　ｉ　＼　ｆ６。　寸　。薯　ｑ　一　ｆ　ｆ　ｆ　一广　］　ｆ　ｆ　＼　＼　一　、　ｆ　｜　ｆ　Ａ　／　／　／　＼　＼　＼　、　图２　主变压器高压侧进线设备的布置优化　这样一个简单的布置优化，使得变电站在平行　于主变进线的纵向尺寸上整体压缩了４ｍ（图２中将　主变进线套管和电压互感器的间距也压缩了ｌｍ），　土地面积，约占５００ｋＶ　ＧＩＳ配电装置场地总面积的　８％。　若变电站在平行于主变的横向尺寸上也受到限　以横向宽度为２４１ｍ的５００一Ａ．３．５００模块为例，在不　制，上述主变进线设备的布置还可以进一步优化。　考虑到同相的ＧＩＳ进线套管、电压互感器和避雷器　花任何代价的情况下即节约了９６４（４×２４１）ＩＴＩ　的　２０１６－￣４电嘲技，Ｉｃ　Ｊ１４３　技术与应用　这『三个设备的引上线为电气接线上的同一点，在不　同相设备和同相设备问最小电气距离均分别满足安　全净距的条件下，最优化的布置方案应如图３所示，　即同相设备问呈三角形布置。然而这一布置方式在　运行时不易一目了然的看出设备分相情况，所以仅　在场地横向尺寸受限时推荐使用。　］　由　由　宁　宁　甲　口　ｌ　『¨＂　Ｔ　ｌｌｌ　Ｊ　茸：　ｌ　ｆ　图３　主变压器高压侧进线设备的进一步优化　２　高压并联电抗器运输道路的布置优化　在超高压变电站中常有部分出线需配置高压并　联电抗器，在目前的国网公司通用设计中，５００ｋＶ　采用ＧＩＳ设备的模块均采用如图１所示的高压并联　电抗器布置方案，即在高压电抗器靠围墙一侧增设　条高压电抗器运输道路；而在５００ｋＶ采用ＨＧＩＳ　设备的模块中，均采用在高压电抗器与其连接出线　一若能在采用ＧＩＳ的模块中借鉴采用ＨＧＩＳ模块　的高抗道路布置方式，便可将原布置方案中高压电　抗器外侧的专用运输道路与内侧的站区环形消防道　路合并为一条道路，从高压电抗器与其连接出线的　敞开式隔离开关之间穿过。如图５所示，将两条道　路合并成一条道路，可将高压电抗器布置区域的纵　向尺寸缩减４ｍ，同时可兼顾高压电抗器运输和站区　环形消防道路的要求【ｌ”。　的敞开式隔离开关之间增设一条高压电抗器运输道　路的布置方案，如图４所示。　图４　５００ｋＶ　ＨＧＩＳ配电装置高抗道路布置图（《国网通用设计》５００…Ｂ　５　５００模块）　３　结论　对比２０年来的变电站平面布置设计可以清晰　这些设计领域的成就很大程度上得益于局部优化的　点滴积累。　１）对变电站主变压器高压侧进线设备进行优化　布置，可在不增加经济代价的条件下，压缩配电装　置占地面积，节约土地资源。这种优化方式不仅可　地看到，近年来变电站占地面积有了大幅的缩减，　其中经济发达和可利用土地紧张的地区尤为明显。　１４４　Ｊ电嘎技７Ｉｔ　２ｏ１６年第４期　技术与应用　２４１　出线１　出线２　ｋ　出线３　出线４　出线５　、　、　出线６　ｕ　ｒ　出线７　、　出线８　、　Ｌ　　Ｊｌ　　ｌＪ　８５　１　Ｈ２　，　驰　Ｉ　ｌ口　Ｉ　ｎ　●　●　、。　／，，　ｉ　ｉ：　：　ｉ　：　·　●　’　ｌ　●　｝　●ｎ●　　Ｉ　Ｉ－　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌＣ　Ｈｌ　Ｉｊ－　●　＋　·　Ｉ●　●　ｌ　‘一　０　卜　Ｉ母＿．一一…　一……．．　ＣＨ　／　＼　孤趟Ｉ　、　ＪＩｒ　　．Ｊ　Ｉ秤垒　／　．　『＾　０　·－　一『　，　ｉｉ＿写掌幂ｉ；．ｉ；　＿　＼　一广　一　．．＼‘　ｆ　ｆ　＼　ｌｌ　’寸　。一　一　ｆ　ｆ　ｆ　／　／　／　＼　＼　＼　、　图５　高压电抗器运输道路的布置优化　用于ＧＩＳ设备配电装置，也可应用于ＨＧＩＳ和敞开　式设备配电装置。　分收口说明书［Ｒ］．成都：西南电力设计院，２叭２．　［６］余波．九江５００ｋＶ变电站新建工程初步设计变电部　分收口说明书［Ｒ］．成都：西南电力设计院，２０１２．　２）对高压并联电抗器运输道路进行优化，将两　条道路合并为一条道路，既不影响使用效果，又简　化了站区道路。　一［７］　刘振亚．国家电网公司输变电工程通用设计　１１０（６６）￣５００ｋＶ变电站分册［Ｍ］．北京：中国电力　３）随着电力建设的高速发展，电力设计领域积　累了丰富的经验，涌现出大量的创新和优化成果。　若能进行充分的交流和及时的推广，不仅能促进设　计行业整体水平的提高，更有利于尽可能地节约社　会资源。　出版社，２０１１：５５　６７．　［８】刘振亚．国家电网公司输变电工程通用设计一１１０　（６６）￣７５０ｋＶ智能变电站部分［Ｍ］．北京：中国电　力出版社，２０１１：５０．　［９］　戈东方，水利电力部西北电力设计院．电力工程电　气设计手册．第１册．电气一次部分【Ｍ］．北京：中国　参考文献　［１］ＤＬ／Ｔ　５０５６－－２００７．变电站总布置设计技术规程［Ｓ】．　［２］　史京楠，胡君慧，黄宝莹，等．新一代智能变电站平　面布置优化设计［Ｊ］．电力建设，２０１４，３５（４）：３　１－３７．　［３］侯国柱，庞春，费雪萍，等．５００ｋＶ变电站配电装置　平面布置设计优化［Ｊ】．内蒙古电力技术，２０１１，２９（６）　４７．４９．　电力出版社，１９８９：５６６—５８１．　［１０］中国南方电网有限责任公司．中国南方电网公司输　变电工程标准设计１．０［Ｍ］．北京：中国电力出版社，　２０１３．　［１１］ＤＬ／Ｔ　５２１８—２０１２．２２０ｋＶ￣７５０ｋＶ变电站设计技术　规程【Ｓ】．　作者简介　刘　然（１９８４．），女，工程师，硕士研究生，主要从事变电站和换　流站工程的设计评审以及电力行业相关设计标准的编制和管理工　［４］　马婷．控制变电站用地指标的设计思路和实践［Ｊ】．　建设科技，２０１３（Ｚ１）：２０４．２０５．　［５】　余波．宣汉５００ｋＶ变电站新建工程初步设计变电部　作。　２０１６￣４审｜｜ｌ藏撤Ｉ１４５