85 基于国网通用设计方案的布置优化

基于国网通用#设计#的布置优化 李朝顺 万青 沈晔华  谢云秀  王红  陈宝琪 （沈阳电力勘测设计院） 【摘  要】本文以国网公司输变电工程通用设计66-A2-2方案为基准，在通用设计方案的基础上对电气总平面布置、配电装置布置、电气设备连接方式等方面进行优化，整合功能房间，降低建筑层高、减少建筑面积，缩短施工周期，节省工程造价，建设满足公司要求的“两型一化”智能变电站。 【关键词】变电站  国网通用设计 布置优化  两型一化 0 概述 国网公司为规范工程设计管理，提高工程设计效率和质量，2011年以来，先后研究、编制了110（66~750）kV智能变电站通用设计、通用设备。变电站工程设计时，原则上应直接采用通用设计方案作为变电站本体设计，，在不影响“基本模块”和 本身合理性的前提下，可考虑方案之间的模块拼接，同时对拼接方案进行整体优化。 根据《国家电网公司“两型一化”变电站设计建设导则》基本要求，变电站建设应全面开展“资源节约型、环境友好型、工业化”设计，按照变电站的功能要求，进一步明确其工业性设施的功能定位和配置要求，实现变电站全过程、全寿命周期内“资源节约、环境友好”。 基于上述要求，本文在国网公司输变电工程通用设计66-A2-2方案的基础上，贯彻“两型一化”设计导则要求，应用模块拼接方法，对变电站电气总平面布置、配电装置布置、电气设备连接方式等方面进行优化。 1 通用设计66-A2-2方案介绍 1.1 建设规模 主变压器本期及远期2台50MVA；66kV本期及远期2回架空出线，线路变压器组接线；10kV本期及远期24回全电缆出线，单母线分段接线；每台主变压器10kV侧本期及远期配置2组4.8Mvar无功补偿装置。 1.2 主要电气设备选型 通用设计66-A2-2方案主要电气一次设备全部采用国网通用设备，按公司《物资采购》配置设备标准接口。 主变压器采用三相双绕组有载调压分体式主变压器，冷却方式采用全自冷；66kV电气设备采用三相共箱式户内GIS，断路器操动机构为弹簧机构。10kV高压开关柜采用户内金属铠装移开式开关柜；10kV并联电容器采用户内框架式成套设备；10kV 接地变及消弧线圈采用10kV接地变压器、消弧线圈组合柜。 1.3  66-A2-2方案平面布置 变电站按户内无人值班方式设计，主体为二层建筑。一层布置有10kV配电装置室、主变压器室、66kV GIS室、66kV消弧线圈室；二层布置有10kV电容器室、二次设备室和10kV接地变室；卫生间设在一层。层高（剖面设计）：主变压器室、GIS室层高为8.700m；10kV配电装置室，66KV消弧线圈室层高为4.800m；10kV电容器室、二次设备室和10KV接地变层高为3.900m。 66-A2-2方案平面布置图见图1.3-1、图1.3-2。 图1.3-1  66-A2-2方案一层平面布置图 图1.3-2  66-A2-2方案二层平面图 2 设计方案优化 为突出对比效果，本优化方案建设规模与通用设计66-A2-2方案保持一致，电气主接线、电气设备选择均采用通用设计、通用设备标准化成果。本优化方案从电气总平面布置、配电装置布置、电气设备连接两个方面做重点介绍。 2.1 电气总平面布置优化 本变电站按户内无人值班智能变电站设计，在《国家电网公司输变电工程通用设计110（66）~500kV变电站分册》（2011年版）66-A2-2方案的基础上，积极开拓设计思路，在满足《国家电网公司“两型一化”变电站建设设计导则》有关要求的前提下，进行电气总平面布置的设计优化。 站区主入口紧邻主干道路，建筑周围设置4.0m宽 U 形运输道路，满足大件设备运输及建筑消防需求。变电站不设围墙，建筑与周围环境协调一致。 图2.1-1  变电站效果图 通过一次布置的优化，合理排列设备布置，将通用设计66-A2-2方案的二层建筑优化为一层建筑，取消冗余房间，取消楼梯间，减少占地面积，优化建筑体积。将原二层10kV电容器室布置在一层，并排排列在10kV配电装置室西侧；原二层10kV接地变及消弧线圈设备与一层10kV配电装置室合并布置，10kV配电装置室内共放置36面开关柜和2套10kV接地变及消弧线圈成套装置。由于取消了10kV接地变室，建筑面积减少了57.6m2。 通过优化整合、比较，本方案占地面积由通用设计66-A2-2方案的2480m2减少至1500m2，减少39.5%。总建筑面积由可研阶段的876.5m2减少至581.80m2，减少33.6%。 图2.1-2  变电站俯视透视效果图 2.2 配电装置布置优化 2.2.1 优化主变压器室及散热器布置 通过优化主变压器结构形式，在选用通用设备的基础上调整主变压器油箱位置，调整散热器导油管位置，合理排列散热片布置，将主变压器室房间宽度合理缩减为5.4m，变压器室内维护、检修通道满足《高压配电装置设计技术》要求，变压器器身与后壁、侧壁之间距离大于0.8m，变压器与门之间距离大于1m。 本设计将主变压器导油管的位置进行调整，使得散热片的布置更加紧凑，将散热器室长度减小到6.0m，面积控制在28.8m2。 经过优化后，变压器室的建筑面积较通用设计66-A2-2方案变压器基本模块减少12.24m2，散热器室占地面积减少20.16 m2，房间面积缩减18.2%； 图2.2.1  主变压器室及散热器优化布置 2.2.2 合理排列一次设备布置 将66kV消弧线圈室与主变压器散热器并排布置于主变压器室侧面，并合理缩减房间尺寸，通过布置方式调整电气连接形式，由通用设计的电缆连接优化为架空线连接。66-A2-2方案中66kV消弧线圈室长度为4.8m，宽度为4.8m。本方案中将阻尼箱靠墙放置，只在阻尼箱的单侧设置巡视通道，将66kV消弧线圈室宽度缩减到4.2m，宽度保持4.8m不变。66kV消弧线圈室的建筑面积减少2.88m2。 表2.2.2  66kV消弧线圈室主要尺寸 项目 尺寸（m） 横向尺寸 4.8 纵向尺寸 4.2 梁底吊装点净高 6.0     2.2.3 优化66kV GIS室布置 66kV GIS采用通用设备，并优选小型化设备，电缆进线，GIS与主变压器间采用封闭母线筒连接。66kV GIS室根据收资设备调整房间尺寸，设备间隔宽度1.5m，预留运输、检修、维护通道，主要通道设置在靠近断路器侧，通道宽度大于2m，巡视通道宽度大于1m，房间宽度由通用设计的8.1m合理缩减为6.3m，经过优化后，66kV GIS室的建筑面积减少16.32 m2。房间面积较通用设计缩减22.2%； 表2.2.3  66kV配电装置主要尺寸 项目 尺寸（m） 横向尺寸 6.3 纵向尺寸 10.2 梁底吊装点净高 8.0 GIS间隔宽度 1.5     图2.2.3  66kV GIS室优化布置 2.2.4 优化10kV配电装置室尺寸 10kV配电装置采用通用设备，移开式交流金属封闭开关柜，双列式排布，柜前操作通道宽度2.5m。目前，国内常用的手车式真空断路器长度0.7m～0.8m，最小操作通道宽度0.8 m × 2 + 0.9 m = 2.5 m，满足移开式手车开关柜双车长 + 900mm的规程要求，满足10kV接地变及消弧线圈成套装置的安装检修通道要求，10kV开关柜柜后的维护通道最小宽度1m。满 柜后的维护通道，本方案10kV配电装置室的宽度设定为8.4m，长度设定为21.9m。经过优化后，10kV配电装置室建筑面积减少20.52m2。 图2.2.4    10kV配电装置室优化布置 表2.2.4  10kV配电装置主要尺寸一览 项目 尺寸（m） 横向尺寸 17.4 纵向尺寸 8.2 梁底净高 4.8 开关柜宽度 0.8/1.0     2.2.5  优化10kV电容器室布置 10kV电容器采用通用设备，框架式并联电容器装置，户内布置，电缆进线。电容器成套装置包含隔离开关、电容器、电抗器、放电线圈、避雷器、支柱绝缘子、连接母线、绝缘护套、网门围栏等，电容器成套装置统一了技术参数、电气接口、二次接口和土建接口。 图2.2.5  10kV电容器室优化布置 表2.2.5  10kV电容器成套装置主要尺寸一览 项目 尺寸（m） 横向尺寸 10.2 纵向尺寸 3.3 梁底净高 4.8 电容器成套装置尺寸 4.4×1.7     2.2.6 缩减二次设备室尺寸 通过二次设计优化，下放保护测控装置，二次设备室仅设置16面控制保护屏柜；整合功能房间，将通讯设备与二次设备共室布置，缩减二次设备室面积，并将二次设备室布置于一层。 图2.2.6  二次设备室布置 2.2.7 压缩层高，缩减建筑体积 建筑整体结构由二层建筑优化为一层建筑，主变压器室、66kV GIS室层高高度可按主变压器中性点套管最高点的带电距离按需核算，层高设置为8.0m； 10kV配电装置室、10kV电容器室层高设置为4.8m。 2.3 电气设备连接优化 本工程在设计过程中积极贯彻“资源节约”、“环境友好”理念，主要设备的电气连接方案在通用设计的基础上进一步优化，本着电气距离最短、路径最优、方案最佳、材料最经济、选型最合理的原则，进行了如下优化： 图2.3  电气设备的连接透视效果图 2.3.1 主变压器与66kV GIS之间的连接优化 66kV全户内变电站主变压器与66kV GIS之间通长有三种连接方式，分别为架空导线连接、油气套管连接、电缆连接。本工程根据一次设备布置方式及房间尺寸，采用通用设计推荐的GIS封闭母线筒配合油气套管的连接方式，通过调整设备布置，并统一主变压器和GIS主设备连接口的标高，达到直线连接，力求电气距离最短。 设计过程中将主变压器室和66kV GIS室房间宽度优化，将每组GIS封闭母线筒长度缩减0.5m，节省主材，减少现场安装工作量，节省投资2.3万元。 2.3.2 主变压器与66kV消弧线圈之间的连接优化 通用设计66-A2-2方案中，主变压器与66kV 消弧线圈之间为电缆连接方式，本工程通过调整消弧线圈室的布置位置，实现主变压器与消弧线圈通过穿墙套管采用架空线连接。下表2.3.2对两种方式进行技术经济比较： 表2.3.2  架空连接和电缆连接技术经济比较 序号 项目 本工程架空连接 通用设计电缆连接 1 主材 （单台变压器数量） 穿墙套管（1只） LGJ-240导线 （5米） 66kV高压电缆（50米） 66kV电缆头（2只） 接地箱（2只） 2 连接通道 穿墙套管 地下修建电缆夹层或埋管 3 试验方案 无 电缆耐压 4 现场工作量 简单 复杂，涉及电缆敷设、电缆头安装等 5 费用（含安装） 1.8万元 20万元 6 优点 全寿命价格便宜，安装方便 布置灵活 7 缺点 布置受限 全寿命价格较高，安装工作量大，试验工作复杂