大型火力发电厂500kV GIS新型布置方案

目　一：九＿＿Ｊ＿　大型火力发电厂５００　ｋＶ　ＧＩＳ新型布置方案　唐　滔，刘　洋，李国荣　（西南电力设计院有限公司，　四川　成都６１００２１）　摘要：我国大型火力发电厂５００　ｋＶ　ＧＩＳ均布置在主厂房前方，主变压器与ＧＩＳ间采用架空线或电缆连接的布置　方案，占地面积相对较大，美观性较差。随着电力建设的不断发展，选择合理的配电装置型式及布置方式可提　高土地利用率，节约用地，从而建设资源节约型和环境友好型的精品工程。本文依托重庆神华万州２×１０５０ＭＷ　火力发电厂５００　ｋＶＧＩＳ的布置，对厂内５００ｋＶＧＩＳ布置方案进行了相关技术经济比较，从而得到国内火力发电　厂首次采用的全新布置方案，即５００ｋＶ配电装置采用户内ＧＩＳ毗邻于主厂房布置在主变压器上方。　关键词：５００　ｋＶＧＩＳ：ＧＩＬ母线：主变压器。　中图分类号：ＴＭ６２１　文献标志码：Ｂ文章编号：１６７１—９９１３（２０１６）０６—００５１—０５　Ａ　Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　Ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　５００　ｋＶ　ＧＩＳ　ｆｏｒ　ＦｏｓｓｉｌｔＯ　ＯＳＳｌｌ　Ｆｉ　ｉｒｅｄ　ｒｅ　１Ｐｏｗｅｒ　－＇Ｏ　ＰｌａｎｔＴＡＮＧ　Ｔａｏ，ＬＩＵ　Ｙａｎｇ，ＬＩ　Ｇｕｏ—ｒｏｎｇ　（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ，．Ｌｔｄ．，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００２１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｒｍａｌｌｙ　５００　ｋＶ　ＧＩＳ　ａｒｅ　ａｒｒａｎｇｅｄ　ｉｎ　ｆｒｏｎｔ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｈｏｕｓｅ　ｆｏｒ　ｆｏｓｓｉｌ　ｆｉｒｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ｕｓｉｎｇ　ｏｖｅｒｈｅａｄ　１ｉｎｅｓ　ｏｒ　ｃａｂｌｅｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ａｎｄ　５００　ｋＶ　ＧＩＳ．Ｔｈｉｓ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｗｉｌ１　ｃｏｖｅｒ　ｌａｒｇｅｒ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｌａｎｄ　ａｎｄ　ｉＳ　ｌｅｓｓ—ａｔｔｒａｃｔｉｖｅ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｔｙｐｅ　ａｎｄ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌａｎｄ，ｔｏ　ｓａｖｅ　ｌａｎｄ，ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ—ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ・ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　５００　ｋＶ　ＧＩＳ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｓｈｅｎｈｕａ　Ｗａｎｚｈｏｕ　２×１　０５０　ＭＷ　ｆｏｓｓｉ１　ｆｉｒｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ．ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｓｐｅｃｉｉｆｅｄ　５００　ｋＶ　ＧＩＳ　ｉＳ　ｇｉｖｅｎ．Ａ　ｎｅｗ　ｌａｙｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｉｎｄｏｏｒ　５００ｋＶ　ＧＩＳ　ａ￣ａｃｅｎｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｈｏｕｓｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｉｓ　ａｒｒａｎｇｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｏｆ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｌＴｌｅｒ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ｉｎ　５００ｋＶ　Ｇ１Ｓ　ｏｆ　ｏｆｓｓｉ１　ｆｉｒｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：５００ｋＶ　ＧＩＳ：ＧＩＬ　ｂｕｓ　ｂａｒ；ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ．　近年来，大型火力发电厂采用５００　ｋＶ电压等　地，尤其是耕地、林地又有非常严格的，因　级送出的工程越来越多，合理选择配电装置型式　此节约建设用地已经成为设计中的重要指导思想。　及布置方式对Ａ列外的布置方案非常重要。由于　５００　ｋＶ配电装置采用不同型式和布置方式，大小　１工程概述　和形状有很大差别，其位置一般在主厂房正前方、　重庆神华万州电厂规划建设４×ｌ０５０　Ｍｗ　发电厂的边缘，且本身占地面积较大，对电厂的　燃煤发电机组，预留再扩建２×１０５０　ＭＷ燃煤　总体布置和占地面积有较大影响。同时由于发电　发电机组的条件，本期工程（即一期工程）按　厂占用大量土地，国家的土地使用对占用土　２×１０５０　ＭＷ燃煤发电机组实施。　收稿日期：２０１６．０３—０７　作者简介：唐￣（１９７８．），男，四川成都人，高级工程师，长期从事火力发电厂、变电站的设计工作。　２０１６年１２月第６期　－　ｒ＿一　上　—●．。。．。．．Ｌ　本期２×１　０５０　ＭＷ机组采用发电机～变　压器组单元接线以５００　ｋＶ一级电压接入系统。　本期２回出线，远期４回出线，２台机组共设　１台起动／备用变压器，电源由厂内５００　ｋＶ配　电装置直接降压引接，５００　ｋＶ配电装置采用　ＳＦ６气体绝缘金属封闭开关设备（Ｇａｓ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ，ＧＩＳ）。５００　ｋＶ电气主接线采用３／２　断路器接线，见图１。　＿＿二　＝二　＝］　ｉ　ｉ　・　・　・　・　二二－＝－二二＿　图１　５００　ｋＶ电气主接线示意图　３　Ａ列外电气设备布置方案　根据重庆神华万州电厂的厂址情况，结合　电厂总平面优化布置方案，５００　ｋＶ配电装置出　房运转层标高一致）Ａ与２／０Ａ轴线之间，≠≠２主　变压器及起／备变上方。ＧＩＳ采用“一”字型布置，　ＧＩＳ室跨度为ｌ４．５　ｍ，本期ＧＩＳ横向尺寸为６２　１ＴＩ，　线侧ｆ电厂东侧）为盐井河，炉后侧为龙家大梁　山脊（最高处约３３０　ｍ），山脊西侧为长江，整个　厂址场地呈条带状ｆ南北向长约ｌ０００　ｍ，东西　向最宽处约６００　ｍ），因此电厂总平面布置需尽　量压缩配电装置纵向尺寸，以减少电厂占地面积　远期尺寸为１３７．５　ｍ。在ＧＩＳ配电装置室内设有　电动单梁悬挂起重机，靠固定端侧设ＧＩＳ检修　区域及吊物孔，通过该吊物孔可将５００　ｋＶ　ＧＩＳ　断路器单元及附属设备等吊装至１７．０　ｍ层面。　主变压器及起／备变高压侧均采用ＧＩＬ母　线直接接入５００　ｋＶ　ＧＩＳ配电装置，变压器室内　和挖方量，为此设计考虑了５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在　主变压器上方的新型布置和５００　ｋＶ　ＧＩＳ常规户　外布置两种方案，并对它们进行经济技术比较。　部分Ｇ１Ｌ母线采用吊装结构并设置ＧＩＬ母线安　装检修用吊钩。至＃１主变压器的ＧＩＬ母线、避　雷器及线路侧出线套管等露天布置在披屋２／０　Ａ　与３／０Ａ轴线之间１７．００　ｍ层屋顶。　３．１　５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在主变压器上方　主厂房Ａ列柱外设披屋，主变压器、高压　５００　ｋＶ出线挂线点布置于披屋２／０　Ａ轴线　梁（柱）上，挂线点高度３３．００　ｍ，避雷线挂线　点高度４１．００　ｍ。　厂用变压器及起动／备用变压器均布置于披屋　０．０　１ＴＩ层，设专用变压器室，变压器室位于１／０Ａ　与３／０Ａ轴线之间，主变压器采用三相一体变压　器，冷却方式为强迫导向油循环水冷（ＯＤＷＦ）。　５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置于披屋ｌ７．０　１ＴＩ层（与主厂　３．２　５００　ｋＶ　ＧＩＳ常规户外布置　５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在主厂房前方，采用“一”　字型布置，进、出线均设一排构架，构架宽度　５２．２０１６￣Ｅ１２，ＥＪ第６期　甘ｍ骟¨：九＿＿Ｌ　２８．００　ｍ，挂线点高２０．５０　ｍ。配电装置发有环　形道路，以满足发桥运输和检修时年辆通行的　需要。５００　ｋＶ　【Ｕ装置横向尺、Ｊ　１１　１．４　ｍ，纵ｍ　尺、』‘５０　ｍ，Ａ列柱　５００　ｋＶ　ＧＩＳ进线构架距离　５４．５　ｍ。主Ｊ　房Ａ列外布置主变压器、高厂　变　及起／需，变。该　式为目前国内火力发电厂Ａ　列外常规布置方案。５００　ｋＶ户外Ｇ１Ｓ配电装置　平皿　置图洋见图２。　ｌ聱Ｉ　２　５００　ｋＶ户外ＧＩＳ平面布置图　？　种布置方寨霞求量≯比鞍　根据《火电Ｉ：程限额设汁参考造价指标》，对两种办案进行投资比较，见农ｌ。　表１　５００　ｋＶ　ＧＩＳ不同布置方案投资比较　　．：　：ｉ　一　　．５００　ｋＶ　ＧＩＳ（综合造价）　６４２０（改备及安犍）　６４２０（搜备及安装）　ＧＩＳ行乍　５００　ｋＶ　ＧＩＬ　’　（：１－变、起备变进线）　２５　６８４　０　ｌ９９　８　５００　ｋＶ架　线（１　变进线）　５００　ｋＶ柴　线（起备变进线）　５００　ｋｖ进线避霄器　５００　ｋｖ进线ＰＴ　改备史架　０　Ｏ　０　０　０　１９２（含构架）　３８（含构架）　５７．６　７６　５　１６　２　｝　建部分　道路　暖通贽川　＿　６５７．１（变¨ｉ器　５个、Ｇ１Ｓ　书１个）　Ｏ　２５　７８Ｉ１．１　９６（Ｈ｛线构架２个、防火墙２个）　６５　０　７１６１．１　合训　价　＋６５０　０　注：仪比较ｊ　两个　案仃　蓐肄的部分。　２０１６年１２月第６期　．５３　根据５００　ｋＶ　ＧＩＳ设备招标结果，重庆神华万　州电厂５００ｋＶＧＩＳ（含进出线套管及全部ＧＩＬ母线）　为西安西电开关电气有限公司ＺＦ８Ａ一５５０型　ＧＩＳ设备，设备价格约为５１００万元。因此，　实际招标情况５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在主变压器上　方的布置方案与常规ＧＩＳ布置方案投资差额会　更小。　技术上：５００　ｋＶ户内ＧＩＳ新型布置方案比　户外ＧＩＳ具有占地更少、耐污能力强、噪声低、　对周围环境影响小等优点；同时运行管理更方　便，节省了Ａ排外架空线构架，厂前区布置更　加简洁；５００　ｋＶ户内ＧＩＳ新型布置方案与汽机　房形成一体，主厂房立面简洁整齐，景观更好，　与相邻的厂前建筑区更协调，能达到全厂建筑　美观大方、与周边环境协调、建筑格调一致、　打造现代工业艺术品的目的。　虽然５００ｋＶＧＩＳ常规户外布置方案较５００ｋＶ　ＧＩＳ布置在主变压器上方新型布置方案节省投　资，但考虑到电厂厂址条件以及本工程“世界一　流、国内第一”的建设目标和“五化五型”（自　动化、智能化、数字化、集约化、社会化和质量型、　效益型、创新型、环保型、园林型）的设计理念，　综合上述技术经济比较，重庆神华万州电厂最　终采用５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在主变压器上方新型布　置方案。　３．４实施案例　５００　ｋＶ　ＧＩＳ布置在主变压器上方（主变压　器采用水冷）方式在国内大型水电站中已得到　广泛采用，且有大量的运行业绩，如三峡工程左、　右岸电站２６台７００　Ｍｗ机组，溪洛渡左、右岸　电站１８台７７０　Ｍｗ机组，龙滩９台７００　Ｍｗ机　组等。为了更全面了解该布置方式运用情况和　相关技术问题，我院对三峡水力发电厂左岸电　站进行了实地调研，经了解，其５００　ｋＶ配电装　置为室内ＧＩＳ，采用ＡＢＢ　ＥＬＫ３型的ＧＩＳ设备，　布置在主变压器上方，楼面标高为９３．６　ｍ，ＧＩＳ　室跨度为１７　ｍ，长度与左岸１４台机组主厂房　差不多，共约５００　ｒｎ。线路侧的ＣＶＴ、阻波器　和避雷器等露天布置在ＧＩＳ屋顶，标高为１０７　ｍ，　运行情况良好。　５４．２ｏ１６年１２月第６期　４室内Ｉｌｌｓ布置方案的相关问题　５００　ｋＶ　ＧＩＳ毗邻于主厂房布置在主变压器　上方，必将涉及到主变型式、冷却方式的选择　以及ＧＩＳ配电装置室的通风、防火等一系列问　题，以下分别进行着重说明。　４．１主变压器型式　本工程水运条件较好，主变压器采用三　相一体变压器在运输上可行，且国产５００　ｋＶ、　１０００ＭＶＡ级三相主变压器已有运行业绩，其可　靠性得到了有效验证。冈此，本工程主变压器　可采用三相　一体变压器。　４．２变压器冷却方式　本工程主变压器容量较大，且布置于室内，　散热条件较为不利，为了提高主变压器及其布置　区域电气设备的运行安全可靠性，降低噪声，为　运行维护人员创造一个良好的运行环境，主变压　器采用强迫导向油循环水冷却方式（ＯＤＷＦ）。　高厂变、起／备变容量不大，发热量较小，　其变压器小问设置机械通风装置就能将变压器　风冷系统排入室内的热量排出室外，高厂变、　起／备变均采用自然油循环风冷方式（ＯＮＡＦ）。　４．３　ＧＪＳ配电装置室通风　主厂房Ａ排披屋１　７．０　ｍ层ＧＩＳ配电装　置室属于ＳＦ　电气设备室，设置了兼作平时　通风用的事故通风系统，采用防雨百叶窗自　然进风、机械排风的通风方式，室内空气不　允许再循环。事故排风量按换气次数不少　于１　２次／ｈ计算，事故排风系统由下部排　风系统（换气次数≥４次／ｈ）和上部排风系　统（换气次数≥８次／ｈ）组成，平时通风时仅　运行下部排风系统，事故通风时上、下部排风　系统同时运行。下部排风系统由６台风量为　２６０００　ｍ　／ｈ・台的风机箱、排风管及下部吸风口　组成，下部吸风口底部距地面高度≤０－３　ｍ，风　机箱置于ＧＩＳ室屋面，沉降于ＧＩＳ室下部的有　害气体通过下部吸风口及排风管，由风机箱排　至室外。上部排风装置采用屋顶风机，共设置　１２台风量为２６０００　ｍ　／ｈ．台的屋顶风机。ＧＩＳ　室通风设备、风管及其附件均考虑防腐措施。　营ｔｌ删：九：Ｊ．　４．４　ＧＩＳ配电装置室防火　ＧＩＳ室与主厂房之间墙体、楼板和门均满　足防火要求，吊物孔处采用防火卷帘和水幕防　火隔断。　方式（ＯＤＷＦ）。通过上述的技术经济分析和重　庆神华万州电厂的成功投运，希望这种５００　ｋＶ　ＧＩＳ新型布置方案能对受厂址地形条件，　同时追求建筑美观的大型火力发电厂工程起到　借鉴作用。　变压器问与其它房间之间的楼面钢梁采用　防火板或防火涂料保护，其耐火极限不低于３　ｈ，　墙上的门为甲级防火门，采取以上这措施后，变　参考文献：　［１】ＤＬ／Ｔ　５３５２—２００６，高压配电装嚣设计技术规程［Ｓ］．　压器间发生火灾时对楼上ＧＩＳ设备不会造成影响。　［２】ＤＩＪＩ＂５２２２—２００５，导体和电器选择设计技术规定［ｓＪ．　５结论　［３】ＤＬ／Ｔ　３６１—２０ｌ０，气体绝缘金属封闭输电线路使用　导则『Ｓ１．　基于重庆神华万州电厂的厂址条件，　【４］阮全荣，谢小平．气体绝缘金属封闭输电线路工程　为达到节省厂区占地和追求建筑美观的要求，　设计研究与实践［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，　２０１１．　结合对国内大型变压器厂商调研情况和各大型　［５］刘厚君，顾越岭．１０００　Ｍｗ机组５００　ｋＶ配电装置　水电站集成布置优化成果，在国内大型火力　布置的优化［Ｊ］．电力建设，２００５，２６（１２）．　发电厂首次实施高压变压器及配电装置室内　［６］侯淑莲，刘莎．沿海发电厂５００　ｋＶ配电装置选型研　集成布置方案，即５００　ｋＶ　ＧＩＳ与主变、高厂　究［Ｊ］．吉林电力，２００３，（１）．　变、起／备变等关联设备集成布置于主厂房内，　［７］袁达夫，石风翔．三峡左岸电站ＧＩＳ配电装置几个　问题的研讨［ＪＪ．人民长江，２０００，３１（Ｓ０）．　ＧＩＳ布置于Ａ列披屋１７．０　ｍ层，主变、高厂　［８］汤先芹．封闭式组合电器ＧＩＳ的特点及维护管理［Ｊ］．　变、起／备变分别布置于０．０　ｍ层专用变压器室　山东电力技术，２００６，ｆ２）．　内，主变和起／备变高压侧均通过ＧＩＬ母线接　［９］张岩，张树森．５００　ｋＶ主变压器出线方式探讨［Ｊ］．　入ＧＩＳ，主变压器采用强迫导向油循环水冷却　吉林电力，２００１，（３）．　（３）控制变压器采用不接地方式的主要　与～一次电源系统同为ＴＮ供电系统。　目的是提高可靠性，防止二次回路出现单点　接地时影响设备运行。然而发电厂重要的辅　５建议　机电动机大都冗余配置，互为备用，工作电　发电厂中低压交流电动机的交流控制电　机故障后会马上联起备用电机，一般不会影　源直接取自本供电回路还是经过控制变压器　响机组运行。因此，发电厂中为提高可靠性　供电，从技术上来看应该属于国内国外两种　而采用不接地方式意义不是太大。　不同的习惯做法，但个人认为采用控制变压　当然，控制变压器采用不接地方式的好　器的做法较国内传统做法更为合理，二次回　处也是显而易见的。控制变压器不接地使得　路的性和安全性都得到较好保证，建议　一次侧与二次侧在电气上完全绝缘，此时二　国内发电工程加以考虑。另外，控制变压器　次回路对地电容电流极小不足以对人身造成　二次侧是否接地宜根据该变压器具体使用场　伤害，起到了保护人身安全和隔离危险电压　合确定，对发电厂低压电机交流控制电源中　的作用。该方式比较适合供电范围较小、线　采用的控制变压器建议二次侧采用接地方式。　路较短的场合，例如没有外围二次回路的就　地控制配电箱中，此时该控制变压器起到了　参考文献：　安全隔离作用，相当于隔离变压器。　［１］ＧＢ／５２２６．１—２００８，机械安全机械电器设备第１　最终波黑发电项目中电动机交流控制回　部分通用技术要求［Ｓ］．　［２］ＧＢ　５００５５—２０１１，通用用电设备配电设计规　路中的控制变压器二次侧均采用接地方式，　范【Ｓ］．　２ｏ１６年１２月第６期　．５５