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220kV配电装置的方案比较

18
2020年4月19日
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F414C-D26
大唐长春第三热电厂
2x300MW供热机组新建工程
专题报告
电气部分

220kV配电装置的方案比较

中国电力工程顾问集团东北电力设计院

3月 长春
大唐长春第三热电厂
2x300MW供热机组新建工程

专题报告
电气部分

220kV配电装置的方案比较

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审 核
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编 制

3月 长春

目 录
1 概述 1
1.1 工程概述 1
1.2 工程主要气象条件 1
2 220KV配电装置型式选择 1
2.1 220kV屋外敞开式配电装置 2
2.2 220kV屋内GIS常规布置 5
2.3 220kV屋内GIS热网首站上非常规布置 7
2.4 三种方案的技术比较见下表 10
2.5 两种方案的经济比较见下表 11
3 结论 12

220kV屋内全封闭组合电器（GIS）的布置方案比较
1 概述
1.1 工程概述
拟建的长春第三热电厂新建工程是由大唐集团公司全额投资的城市热电厂，热电厂厂址位于长春市南偏西，主要为长春市的西南部提供热源。大唐长春第三热电厂新建工程规划规模为1200MW，一期工程700MW（2×350MW）。一期规划为2回220kV出线；起动/备用电源由本期220kV配电装置引接；220kV配电装置采用双母线接线，同时考虑预留下期扩建用地。
电气接线图参见下图：

1.2 工程主要气象条件
长春市位于东北地区中部，北纬43度55分，东经128度18分，属于缓坡状丘陵地带。长春市气候属温带大陆性气候，四季分明。主要特点是春季升温快，气温日差较大，干燥多大风；夏季温热，雨量集中；秋季短暂而凉爽；冬季寒冷漫长。长春市平均温度4.8℃，最高气温39.5℃，最低气温-39.8℃，采暖室外计算温度-23℃，釆暖期170天，计4080小时。年主导风向为西南风，冬季平均风速4.3m／s，夏季平均风速3.6m／s。地震烈度7级，冻土深度1.7m。
2 220kV配电装置型式选择
220kV配电装置型式选择，要考虑国家的技术经济政策、节约用地、自然条件、运行和检修的要求。对存在海边盐雾和水泥厂等严重污染时，可采用屋内配电装置。在用地紧张时，也能够采用屋内配电装置；技术经济比较合理时，能够采用GIS。在确定配电装置型式时，必须考虑的因素如下：
a) 节约用地；
b) 运行安全、操作巡视方便；
c) 便于检修和安装；
d) 节约三材，降低造价；
e) 电晕及无线电干扰；
f) 绝缘配合；
g) 进出线与配电装置的配合
h) 污秽条件等
i) 对沿海电厂还应考虑台风、潮湿及盐雾等对电气设备的影响
根据上述设计原则，以及工程厂址选择的要求，本工程220kV配电装置型式能够有以下3种方案：
方案一： 220kV屋外敞开式配电装置；
方案二： 220kV屋内GIS常规布置；
方案三： 220kV屋内GIS热网首站上非常规布置；
下面就上述3种可行方案进行技术经济比较。

2.1 220kV屋外敞开式配电装置
220kV屋外配电装置采用分相管母线中型屋外配电装置布置方式。
屋外敞开式配电装置布置方式较多，有屋外普通中型，屋外分相中型，屋外半高型和屋外高型。屋外半高型和高型布置虽然节省了占地面积，但屋外分相中型与之相比，施工工作量最小，工期最短；布置清晰，运行方便；检修母线方便；抗震性能好。经过综合比较，方案一选用分相中型布置。
220kV分相管母线中型屋外配电装置布置方案：采用SF6绝缘瓷柱式断路器，主母线下布置隔离开关，需要单独占地；由3个进线间隔，2个出线间隔，1个母联间隔以及1个PT&LA间隔组成。
主母线采用管母线，隔离开关布置在管母线下方，进线和出线断路器分别布置在一条中心线上。考虑到设备安装检修方便，220kV开关厂内设环行道路。该型配电装置占地面积少，布置清晰，结构简单，运行维护和安装检修均较方便。
平面布置图见“附图1 220kV屋内GIS常规布置”。

2.1.1屋外配电装置本体配置

序号
220kV配电装置(双母线接线)
双母线接线，屋外中型布置，管母线配电装置

主变进线间隔2个，起备变进线间隔1个，出线间隔2个，母联间隔1个，PT及避雷器间隔1个，共7个间隔。
A
断路器
六氟化硫单断口 220kV 2500A 40KA
组
6
附操作机构
B
隔离开关
GW6-220D(W) 单接地刀 2500A
100kA
组
9
附操作机构
C
隔离开关
GW6-220 (W) 不带接地刀 2500A
100kA
组
5
附操作机构
D
隔离开关
GW11-220D(W) 附双接地刀2500A
100kA
组
2
附操作机构
E
母线接地隔离开关
JW4-220D(W) A
100kA
组
4
附操作机构
F
电流互感器
LB-220W 220kV，2X750/5A，
0.2S/5P30/5P30/5P30/5P30/5P30
台
3

G
电流互感器
LB-220W 220kV，2X1250/5A，
0.2/5P20/5P20/5P20/5P20/5P20
台
15

H
母线支柱绝缘子
220kV，弯曲强度8000N
个
48

I
支柱绝缘子
220kV，弯曲强度8000N
个
24

J
钢芯铝绞线
LGJ-400/35
米
150
PT及起备变间隔
K
铝锰合金管主母线
ф130/116
米
580

L
钢芯铝绞线
2X(LGJ-400/35)
米
180
主变进线间隔
M
钢芯铝绞线
2X(LGJ-400/35)
米
465
出线及母联间隔
N
母线电压互感器
220kV，电容式
台
6

O
绝缘子串
XWP-10，20片/串
串
30

P
母线固定金具

套
96

R
管母线托架

套
48

S
其它金具

套
150

U
母线避雷器
Y10W1-204/506
台
6

V
线路电压互感器
220kV，电容式
台
2

X
端子箱

个
7

2.2 220kV屋内GIS常规布置
SF6全封闭组合电器即GIS,是把整个220kV开关场的一次设备包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器及母线等集成在SF6气体的密封罐体内，经优化设计有机地组合成一个整体。其主要特点是小型化、可靠性高、安全性好、杜绝外部的不利影响、安装周期短、维护方便、检修周期长等；缺点是造价较高。
常规的220kV屋内GIS是在技术经济比较合理的情况下，将220kV屋内GIS布置在主厂房A排前靠近主变压器进线的位置，以便于220kV屋内GIS的进线引接并直接出线至厂区外。平面布置图见“附图2 220kV屋内GIS常规布置”。
2.2.1 GIS本体配置

序号
名 称
型 号 及 规 范
单位
数量
备注
1
220kV出线间隔
每个间隔包括：
1套主断路器：2500A，50kA，125kA，
3套隔离开关：2500A，125kA，
1套快速接地开关
2套维修接地开关
8套电流互感器
1个就地控制柜
1套SF6出线瓷套管
组
2

2
220kV主变进线间隔
每个间隔包括：
1套主断路器：1600A，50kA，125kA，
2套隔离开关：1600A，125kA，
1套维修接地开关
8套电流互感器
1个就地控制柜
1套SF6出线瓷套管
组
2

3
220kV母联间隔
每个间隔包括：
1套主断路器：2500A，50kA，125kA，
2套隔离开关：2500A，125kA，
2套维修接地开关
8套电流互感器
1个就地控制柜
组
1

4
220kV母线设备间隔
每个间隔包括：
2套电压互感器
2套隔离开关：1250A，
4套维修接地开关 1250A，
2套用于母线的快速接地开关
2个就地控制柜
组
1

5
220kV高备变间隔
每个间隔包括：
1套主断路器：1600A，50kA，125kA，
3套隔离开关：1600A，125kA，
3套维修接地开关
8套电流互感器
1个就地控制柜
1套SF6出线瓷套管
组
1

6
220kV 主母线
3相 3150A
米
64

7
局部放电监测装置

套
1

8
密度监测

套
1

9
微水监测

套
1

10
支架

批
1

2.2.2 配置变压器进线避雷器9支，出线避雷器6支。
2.2.3 配置2支线路侧单相电压互感器。
2.2.4 配置5吨吊车1套
2.2.5 220kV配电装置进出线走廊

1
钢芯铝绞线（出线）
2x(LGJ-400/35)
米
280
2
钢芯铝绞线（进线）
2x(LGJ-400/35)
米
420
3
钢芯铝绞线（起备变）
LGJ-400/35
米
140
4
绝缘子串
XWP-10，16片/串
串
18

2.3 220kV屋内GIS热网首站上非常规布置
在利用供热机组热网首站的基础上，提出220kV屋内GIS非常规布置方案：将220kV屋内GIS布置在主厂房A排前的热网首站上面；220kV屋内GIS由3个进线间隔，2个出线间隔，1个母联间隔，1个PT&LA间隔以及母线延伸间隔组成，其中由于进出线架空线的间隔大小与GIS间隔宽度不同，需要增加母线延伸间隔，这样在一定程度上会提高工程造价。
将220kV屋内GIS布置在主厂房A排前的热网首站上面，是一种非常规布置，相对于常规220kV屋内GIS比较，不再需要单独占地。220kV屋内GIS经过架空线利用主厂房A排前构架直接出线；220kV屋内GIS进线也能够经过母线延伸间隔调整各间隔间距，经过架空线利用主厂房A排前构架与变压器相连。这样就有效的利用了主厂房A排前的空间，节省了220kV屋内GIS的单独用地。
本方案由于其布置位置受到热网首站位置的限制，与下一期的热网首站距离较远，不利于下期扩建时的主母线连接，能够采用延伸间隔连接，会提高工程造价。
平面布置图见“F414C-D08 A排前变压器及220kV屋内GIS平面布置图” 。
断面图见“F414C-D09 220kV屋内GIS及进出线走廊断面图”。
2.3.1 GIS本体配置

序号
名 称
型 号 及 规 范
单位
数量
备注
1
主变进线间隔
1套主断路器：1600A，50kA，125kA，
2套隔离开关：1600A，125kA，
1套维修接地开关
8套电流互感器
1组避雷器
1个就地控制柜
1套HSP干式硅橡胶外套套管
组
2

2
220kV出线间隔
1套主断路器：2500A，50kA，125kA，
3套隔离开关：2500A，125kA，
1套快速接地开关
2套维修接地开关
8套电流互感器
1支线路侧单相电压互感器
1组避雷器
1个就地控制柜
1套HSP干式硅橡胶外套套管
组
2

3
220kV高备变间隔
1套主断路器：1600A，50kA，125kA，
3套隔离开关：1600A，125kA，
3套维修接地开关
8套电流互感器
1组避雷器
1个就地控制柜
1套HSP干式硅橡胶外套套管
组
1

4
220kV母联间隔
1套主断路器：2500A，50kA，125kA，
2套隔离开关：2500A，125kA，
2套维修接地开关
8套电流互感器
1个就地控制柜
组
1

5
220kV母线设备间隔
2套电压互感器
2套隔离开关：1250A，
4套维修接地开关 1250A，
2套用于母线的快速接地开关
2个就地控制柜
组
1

6
220kV 主母线
3相 3150A
米
88

7
局部放电监测装置

套
1

8
密度监测

套
1

9
微水监测

套
1

10
支架

批
1

2.3.2 配置5吨吊车1套
2.3.3 220kV配电装置进出线走廊

1
钢芯铝绞线(进线)
2x(LGJ-400/35)
米
300
2
钢芯铝绞线（出线）
2x(LGJ-400/35)
米
300
3
钢芯铝绞线（起备变）
LGJ-400/35
米
150
4
绝缘子串
XWP-10，16片/串
串
30

2.3.4 首站上GIS扩建需增加电气设备材料(此项费用单独开列)

1
220kV 主母线
3相 3150A
米
220

2.4 三种方案的技术比较见下表
技术比较：
表1
序号
比较项目
方案一：
220kV屋外敞开式配电装置
方案二：
220kV屋内GIS常规布置
方案三：
220kV屋内GIS热网首站上非常规布置
1
安全可靠性
设备会受到低温影响，但在长春地区的环境条件下，SF6设备能够正常使用，设备运行安全。设备能够国产化
不受外部恶劣低温环境影响，整套设备的可靠性极高，设备运行安全。设备能够国产化
不受外部恶劣低温环境影响，整套设备的可靠性极高，设备运行安全。设备能够国产化
2
维护检修
维护周期短，工作量较大
检修周期长，基本为免维护，维修工作量小
检修周期长，基本为免维护，维修工作量相对较大(高层维护)
3
运行管理
运行方便，国内有及其丰富的运行管理经验；抗震性能强
设备集中，操作管理方便，没有触电危险，无静电感应和无线电干扰、抗震性能好。
设备集中，操作管理方便，没有触电危险，无静电感应和无线电干扰、抗震性能好。
4
安装施工
施工安装复杂，工程量大，施工周期长，施工费用较高
设备为模块化，为工厂制造，现场安装周期短
设备为模块化，为工厂制造，现场安装周期短
5
运行业绩
很多
沿海、高污染和高寒地区采用屋内GIS的业绩较多
沿海、高污染和高寒地区采用屋内GIS的业绩较多
6
运行环境
在冬季运行环境较差
运行环境好
运行环境好
7
土建工作量
较大
较小
较小
8
对配电装置扩建影响
有充分的扩建空间
扩建方便
扩建时主母线连接较长，需增加土建基础
9
占地面积
占地较大，7786m2
占地较小，1930m2
节省占地，有效利用主厂房A排前热网首站上方的空间
10
循环水管长度差值
+470.4m
+470.4m
0

2.5 两种方案的经济比较见下表

经济比较：
表2
序号
比较项目
方案一：
220kV屋外敞开式配电装置
方案二：
220kV屋内GIS常规布置
方案三：
220kV屋内GIS热网首站上非常规布置
1
电气设备投资及安装费（万元）
882.26
1845.91
1908.7
2
占地费用
77.86
19.3
0
3
土建建筑费（万元）
258
120
142
3
循环水管（万元）
377.97
377.97
0

合计（万元）
1596.09
2363.18
2050.7

初投资差价（万元）
－454.61
+312.48
0

注：需要考虑采用非常规屋内GIS的扩建；在扩建时，增加主母线长度及土建基础，下期扩建时需要额外增加电气本体及土建费用共计约693万元。

3 结论
经过对以上3种方案技术经济比较可知：
经济性最好的方案是方案一220kV屋外敞开式配电装置，有工程造价低、极其丰富的运行管理经验以及扩建方便等优势。此方案不利的一面是占地面积大。
方案二、方案三的技术性均明显优于方案一，220kV屋内GIS热网首站上非常规布置，有节约占地、检修周期长、基本为免维护以及操作管理方便等优势。若不考虑扩建，从经济性上讲，方案三明显优于此方案方案二。不利的一面是扩建时的连接主母线较长，增加费用较高。
综上所述，方案一无论从技术上还是经济上均是合理的，应为首选方案，但考虑到本项目业主方对用地指标的限制并充分尊重业主方的意见，推荐采用方案三——220kV屋内GIS热网首站上非常规布置方案。

4 附图

附图1 220kV屋外敞开式配电装置

附图2 220kV屋内GIS常规布置