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1、第 28 卷第 4 期红水河V ol128, No1 42009 年 8 月Hong Shui R iverA ug1 2009广西左江山秀水电站110 kV 高压配电装置型式选择及布置周瑞祥, 刘爱梅( 南宁水利电力设计院, 广西 南宁 530001)摘 要: 山秀水电站地形狭窄, 110 kV 高压配电装置布置困难, 通过对 110 kV 配电装置不同型式和布置方式的选择, 经过技术、经济比较后, 采用 SF6 全封闭组合电器( GIS) 配电装置方案, 占地面积小, 节省了土建及设备投资, 使 G IS 平台布置紧凑、美观、运行安全、可靠, 用户满意。关键词: 配电装置; GIS; 布置
2、; 山秀水电站中图分类号: T M 642+ . 1文献标识码: B文章编号: 1001- 408X( 2009) 04- 0076- 041 工程概况山秀水电站位于左江下游河段、扶绥县城上游 14 km 处, 是一座以发电为主, 兼有航运、灌溉、养殖、旅游等综合效益的水利水电工程。电站装设 3 台灯泡贯流式机组, 单机容量 26 MW, 总装机容量78 MW, 保证出力 13. 62 M W。发电机出口电压10. 5 kV, 升压变压器 2 台, 容量分别为 31. 5 MVA和 63 MVA, 电站以 110 kV 一级电压等级接入系统, 110 kV 的两回出线至扶绥 220 kV 变电
3、站, 将电站发出的电能全部输入广西主电网。电站设置微机监控系统, 按/ 无人值班, 少人值守0方式设计。工程于 2004 年 3 月开工, 2006 年 9 月首台机组并网发电, 2007 年 8 月电站 3 台机组全部并网发电。2 电气主接线山秀水电站发电机电压侧的电气主接线方案为 1F 发电机与 1B 双卷变压器接成单元接线, 2F 、3F发电机与 2B 双卷变压器接成扩大单元接线。110 kV 侧为单母线接线。电气主接线简图见图 1。3 110 kV高压配电装置型式选择由于山秀水电站地处深山峡谷, 地形狭窄, 寻找合适的平坦地形十分困难, 为了减小配电装置的布置面积, 一是在电气主接线上
4、优化, 二是在设备选型收稿日期: 2009- 06- 03; 修回日期: 2009- 06- 26上择优, 因此, 110 kV 高压侧采用单母线接线还是单母线分段接线, 与110 kV 配电装置的型式及布置密切相关, 相互影响。根据山秀水电站的枢纽总体布置、电气主接线、进出线方式、现场情况等, 采用户外 SF6 全封闭组合电器( GIS) 和敞开式常规设备两种方案进行技术经济比较, 再择优选用最佳方案。3. 1技术经济比较3. 1. 1技术比较3. 1. 1. 1 GIS 配电装置方案GIS 配电装置的特点是将断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线和套管等高压电气设备组合密封
5、在充有 SF6 气体的金属筒中, 由外部因素和设备本身的原因而引起故障的可能性大为降低, 从而大大提高了设备的运行安全可靠性, 由母线故障而引起停电的机率很小, 因此采用单母线接线形式既可以简化接线形式, 又可满足可靠性要求。本方案配电装置的布置为: 两台变压器布置于副厂房下游尾水平台98. 2 m 高程, 紧靠中控室及进厂道路, 运输及搬运均很方便。GIS 配电装置布置在主变平台上方 106. 5 m 高程, GIS 的现场组合安装可利用厂房屋顶门机进行吊运。GIS 的 5 个间隔按一字形排列, GIS 与主变之间的连接采用 SF6/ 油套管上、下直接连接, 该连接方式可降低GIS平台作者简
6、介: 周瑞祥(1949- ) , 男, 广西武鸣人, 高级工程师, 注册咨询工程师, 主要从事水电站机电设计及校审工作, E- mail: zrx195 163. com;刘爱梅(1963- ) , 女, 江苏宿迁人, 高级工程师, 主要从事水电站电气设计、校核工作, E- mail: luiaimeioo 163. com。76周瑞祥, 刘爱梅: 广西左江山秀水电站 110 kV 高压配电装置型式选择及布置高度; 三相母线采用结构简单、相间电动力小、可避免相间短路的分相式母线; 在 GIS 外侧布置 2 回 110 kV 出线的电容式电压互感器、避雷器及结合滤波器等, 110 kV 架空出线
7、利用 GIS 平台下游侧向上延伸的主结构柱和横梁, 将高频阻波器固定于横梁底部, 取消了常规布置的出线杆和钢构架, 减少了 GIS 平台的占地面积。该方案布置紧凑, 占地仅 24m 18. 5 m( 长 宽) , 大大减少了土石方的开挖量,节省了土建投资, 而且 10 kV 高压引出线距离短、投资少、故障机率低、更安全可靠。缺点是施工安装时必须对 GIS 配电装置和两台主变的布置定位精确,因此, 也对安装提出了更高的要求。GIS 配电装置平面布置图及剖视图分别见图2、图 3。图 1电气主接线简图图 2GIS 配电装置平面布置图图 3 GIS 配电装置剖视图77红水河 2009 年第 4 期3.
8、 1. 1. 2敞开式配电装置方案敞开式配电装置的特点是电气设备及其母线裸露布置于户外, 直接与空气接触, 因此易受雷雨、气温、日温差、日照及腐蚀等各种自然条件的影响, 增加了设备事故的可能性。因此, 为了提高设备运行的可靠性和灵活性, 减少停电损失, 电气主接线需选用单母线分段接线方式。由枢纽布置可看出, 主厂房右侧仅可布置进厂公路及回车场, 如采用敞开式配电装置, 需占地约 70 m 68 m, 升压站只能布置于进厂公路右侧, 而进厂公路右侧均为高山, 土石方开挖量较大, 同时还需开挖一条 1. 8 m 2. 2 m( 宽 深) 的电缆廊道连接厂房和升压站, 供 10 kV 共箱母线及一、
9、二次电缆的敷设, 另外两回 110 kV 出线路径需绕过两座高山, 路径增加 1 km。此方案中土建开挖量大, 设备安装工期长, 且设备的运行可靠性低, 不利于电站统一运行管理和检修维护。3. 1. 2经济比较3. 1. 2. 1一次投资高压配电装置的一次投资主要包括设备造价、安装费用、运输保险费用及土建费用。( 1) 电气设备投资。由于 GIS 配电装置布置于副厂房尾水平台主变上方, 由厂内 10 kV 高压开关柜引至两台变压器的共箱母线距离最短, 而敞开式配电装置由于受地形限制, 距离厂房较远, 所需共箱母线较长。另外, 随着科学技术的发展和新技术、新产品的广泛应用, 电气设备制造技术发展
10、较快, 设备造价随技术进步在不断降低, GIS 配电装置与敞开式配电装置一次投资差额在缩小。两个方案可比电气设备投资见表 1。表 1电气设备投资比较表万元项 目GIS 配电装置敞开式配电装置单位数量单价小计单位数量单价小计GIS 设备间隔5100. 0500. 0敞开式设备间隔760. 0420. 010 kV 共箱母线m1701. 00170. 0m3701. 00370. 0电缆km2. 552. 506. 38km5. 552. 5013. 88110 kV 出线km240. 0080. 00合计676. 38883. 88价差0+ 207. 50由表 1 可以看出, GIS 方案比敞开
11、式方案设备雷设备、围墙、设备基础、构架等。两个方案可比土投资少 207. 5 万元。建投资见表 2。( 2) 土建投资为开挖、回填、平整、接地材料、防表 2土建投资比较表万元项目GIS 配电装置敞开式配电装置单位数量单价小计单位数量单价小计占地面积m28870. 12106.44m247600. 065309. 4电缆沟m1000. 055. 0合计106.44314. 4价差0+ 207. 96由表 2 可以看出, GIS 方案比敞开式方案土建费用为敞开式维护费的 12% 。年运行折旧、维护费投资少 207. 96 万元。用比较见表 3。3. 1. 2. 2年运行折旧、维护费用通过对运行单位
12、调查, 敞开式配电装置的年运行折旧、维护费用一般为设备投资的 7% 9% 。 GIS 配电装置在投产初期有一定的维护费用, 正常运行后维护费用很低, 几乎为零, 年运行折旧、维护表 3年运行折旧、维护费用比较表万元方 案年运行折旧、维护费备注GIS 配电装置8. 4970. 71 12% = 8. 49敞开式配电装置70. 71883. 88 8% = 70. 7178周瑞祥, 刘爱梅: 广西左江山秀水电站 110 kV 高压配电装置型式选择及布置由表 3 可以看出, 敞开式配电装置的年运行折旧、维护费为 GIS 配电装置的 8. 33 倍。3. 1. 2. 3投资综合比较根据上述各项经济指标
13、, 对两个方案进行了综合比较评价, 见表 4。表 4投资综合比较表万元项 目GIS 配电装置敞开式配电装置电气设备投资676.38883. 88土建投资106.44314.4设备、土建投资小计782.821198.28设备、土建投资价差0+ 415. 46年运行折旧、维护费8. 4970. 71总计791.311268.99由表 4 可以看出 GIS 方案较经济, 设备、土建投资比敞开式方案少 415. 46 万元, 年运行折旧、维护费也比敞开式方案少 62. 22 万元。3. 2综合比较GIS 配电装置布置紧凑、占用的面积小、土建开挖量少、安装工期短、维护工作量小、检修间隔周期长, 且高压引
14、出线距离短, 设备、土建投资省, 运行管理方便, 更有利于实现/ 无人值班, 少人值守0的运行模式。而敞开式配电装置占地面积大, 土石方开挖量大, 10 kV 主引出线及 110 kV 架空出线距离长,综合投资大, 运行管理不方便。综上所述, 山秀水电站110 kV 高压配电装置推荐采用 SF6 全封闭组合电器( GIS) , GIS 配电装置布置于副厂房尾水平台主变上方的方案。4 结语山秀水电站 110 kV 配电装置型式和布置方式的选择具有如下特点:( 1) 在地形条件受限制的条件下, 充分利用了厂房尾水平台, 将两台变压器布置于副厂房下游尾水平台, 而户外 GIS 配电装置布置在变压器上
15、方,两者之间的连接采用 SF6/ 油套管直接连接, 降低了GIS 平台高度;( 2) 升压站距离厂房最近, 有利于统一运行管理和设备检修维护, 提高运行可靠性;( 3) 采用 GIS 配电装置, 简化了接线形式, 提高了供电可靠性, 使继电保护简化, 为实现/ 无人值班、少人值守0创造了良好的条件;( 4) 采用 GIS 配电装置, 减少了开关站占地面积 , 减少了土石方的开挖量, 节省了土建投资, 在水电站场地狭小、开挖量大时其优点更为明显;( 5) 采用 GIS 配电装置, 缩短了 10 kV 共箱母线及110 kV 架空出线的距离, 节省了电气设备投资以及厂外电缆廊道土石方的开挖量;(
16、6) 110 kV 架空出线利用 GIS 平台下游侧向上延伸的主结构柱和横梁, 取消了常规布置的出线杆和钢构架, 减少了 GIS 平台的占地面积, 使 GIS 平台布置紧凑、美观。山秀水电站投运 2 年以来, 运行正常, 安全、可靠, 用户满意。参考文献: 1 广西南宁水利电力设计院. 广西左江山秀水电站工程初步设计报告 R . 南宁: 广西南宁水利电力设计院, 2004.Type Selection and Arrangement of 110kV HV Distribution Device for Shanxiu Hydropower Station in the Zuojiang Ri
17、ver of GuangxiZHOU Ru-i xiang, LIU A-i mei( Nanning Institute of Water Conservancy and Hydro-Power Design, Nanning 530001)Abstract: The topography of w here Shanxiu H ydropower Station is located is narrow , bringing about difficulty for the arrangement of 110kV HV distribution device. SF6 GIS distr
18、ibution device w ith full- enclosed composite arrangement of apparatus is selected after technolog ical and econom ic comparison. It demands less area and helps save investment on civil w orks and equipment so that the GIS platform is arranged com pactly, safely and reliably w ith g ood looking to satisfy customers.Key words: distribution device; GIS; arrangement; Shanxiu H ydropower Station79