戶內(nèi)GIS變電站設(shè)計(jì)探討

引言

近年來,廣東沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)極端天氣頻繁,多次出現(xiàn)登陸廣東的強(qiáng)臺(tái)風(fēng),登陸風(fēng)速超過35m/s。目前變電設(shè)備規(guī)范中,一般使用條件為抗風(fēng)能力不低于35m/s,難以抗御極端臺(tái)風(fēng)天氣的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),臺(tái)風(fēng)天氣下同一電壓等級(jí)的敞開式變電站受損情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)嚴(yán)重于GIS變電站。

廣東電網(wǎng)針對變電站的布置型式,在《35kV~500kV變電站裝備技術(shù)導(dǎo)則》中提出:在城市中心區(qū)、大風(fēng)區(qū)(最大風(fēng)速超過35m/s)及沿海地區(qū)(沿海岸線50km內(nèi)),220kV變電站應(yīng)選用戶內(nèi)GIS布置。

GIS變電站布置較為緊湊,設(shè)備多為多層布置。特別是戶內(nèi)變電站的土建設(shè)施,需一次建成,設(shè)備運(yùn)輸通道還需考慮設(shè)備的檢修及擴(kuò)建設(shè)備的運(yùn)輸安裝。

1GIS設(shè)備概述

GIS(Gas-insulatedMetal-encloseswitchgear)是指氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備,用于開合系統(tǒng)故障電流、轉(zhuǎn)換母線和隔離線路、過電壓保護(hù)和電壓/電流測量等。GIS主要由以下元件組成:斷路器(GCB)、隔離開關(guān)(Ds)、接地開關(guān)(Es)、快速接地開關(guān)(FEs)、電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)、避雷器(AT)、進(jìn)出線終端、匯控柜、連接導(dǎo)體。GIS元件按一定的接線方式封裝于金屬封閉殼體內(nèi),充以一定壓力的sF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì),以實(shí)現(xiàn)間隔的供電、控制、計(jì)量、保護(hù)等功能。

GIS的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)變電站的概念,使得小面積、大容量變電站的發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)。相較于傳統(tǒng)的AIS設(shè)備(空氣絕緣開關(guān)設(shè)備),GIS設(shè)備具有以下特點(diǎn):

(1)布置緊湊,體積小,占地面積小。由于采用sF6氣體作為絕緣介質(zhì),導(dǎo)體相間及對地絕緣距離大大縮小。一個(gè)AIS設(shè)備220kV間隔寬度為13m,一個(gè)GIS設(shè)備220kV間隔寬度僅為3m:一個(gè)AIS設(shè)備110kV間隔寬度為8m,一個(gè)GIS設(shè)備110kV間隔寬度僅為1.5m。GIS設(shè)備與AIS設(shè)備用地面積對比如表1所示。

(2)可靠性高。GIS設(shè)備全部電氣元件均封裝于充滿惰性sF6氣體的金屬殼體內(nèi),除架空進(jìn)出線外,帶電體不暴露在空氣中,運(yùn)行條件不受自然環(huán)境的影響,其可靠性和安全性高于AIS設(shè)備。同時(shí),由于所有元件組合成一個(gè)整體,使其具有優(yōu)良的抗震性能。

(3)運(yùn)行維護(hù)量少,免維護(hù)周期長。因其結(jié)構(gòu)布局合理,滅弧系統(tǒng)先進(jìn),大大延長了產(chǎn)品的使用壽命,因此檢修周期長,維修工作量小,而且由于小型化,離地面低,因此日常維護(hù)方便。

(4)安裝周期短。GIS設(shè)備體積小,使其整體運(yùn)輸成為可能。GIS設(shè)備可在工廠內(nèi)整體裝配和試驗(yàn)合格后以單元或間隔的形式運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場,從而縮短現(xiàn)場安裝工期,提高可靠性。

(5)GIS設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試要求高,造價(jià)高。

2設(shè)備運(yùn)輸

設(shè)備進(jìn)入站內(nèi),通過站內(nèi)環(huán)形道路運(yùn)輸,道路路面寬4.5m,道路轉(zhuǎn)彎半徑一般按9m設(shè)計(jì)。220kV變電站運(yùn)輸最大件設(shè)備為220kV主變壓器本體,其重量可達(dá)約180t,體積也很大。主變壓器運(yùn)輸車輛必須停在場內(nèi)距離變壓器基礎(chǔ)位置較近的地方,進(jìn)行人工二次倒運(yùn),同時(shí)應(yīng)盡量減小運(yùn)輸距離,以方便就位安裝。主變壓器的安裝就位一般采用地面運(yùn)輸方式,如采用墊滾杠拖拽、墊鋼軌用千斤頂頂推等方式。主變套管等的安裝,則一般采用汽車起重機(jī)起吊。

屋內(nèi)配電裝置等利用吊車、房間梁上吊點(diǎn)、滾杠或小車安裝就位。電氣設(shè)備布置在二層及以上時(shí),可設(shè)置室內(nèi)吊裝孔或室外吊裝平臺(tái)。搬運(yùn)孔尺寸一般按設(shè)備外形加0.3m考慮,搬運(yùn)通道的寬度一般可比最大設(shè)備的寬度加0.4m,對于電抗器加0.5m。對于窄長形的電氣設(shè)備,運(yùn)輸走道可按設(shè)備窄邊設(shè)置,僅增加運(yùn)輸門的尺寸以滿足運(yùn)輸轉(zhuǎn)彎半徑。

根據(jù)對不同廠家設(shè)備尺寸的統(tǒng)計(jì),220kV戶內(nèi)變電站的運(yùn)輸通道可參考表2尺寸設(shè)計(jì)。

3GIS吊裝

GIS的安裝和檢修需考慮設(shè)置起吊設(shè)施。對于戶內(nèi)布置GIS,如設(shè)備較少,可采用預(yù)埋吊鉤的辦法:如設(shè)備較多,宜采用吊車,吊車的起重量和高度應(yīng)根據(jù)各廠家設(shè)備的組合而定。

GIS設(shè)備從吊裝孔或吊裝平臺(tái)搬運(yùn)進(jìn)GIS室后,需通過吊車將設(shè)備就位安裝。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn),220kVGIS吊高為7m,110kVGIS吊高為6.5m。該吊高一般僅滿足解體設(shè)備檢修或運(yùn)輸,無法滿足設(shè)備跨間隔整體吊裝的要求。

由于GIS設(shè)備對潔凈度要求較高,一般在工廠凈化間內(nèi)組裝完成后采用間隔整體運(yùn)輸,現(xiàn)場只進(jìn)行局部對接。據(jù)統(tǒng)計(jì),220kVGIS設(shè)備運(yùn)輸通道高度最高點(diǎn)約4.3m,220kVGIS設(shè)備整體運(yùn)輸尺寸為6m×2.1m×3.6m(長×寬x高):110kVGIS設(shè)備運(yùn)輸通道高度最高點(diǎn)約3.1m,110kVGIS設(shè)備整體運(yùn)輸尺寸為4.3m×1m×3.1m(長×寬×高)。吊裝過程中考慮吊帶的變形及吊裝時(shí)的穩(wěn)定性,吊鉤距離起吊設(shè)備應(yīng)有1.5m的調(diào)節(jié)距離:GIS跨間隔時(shí)抬高高度按500mm考慮。經(jīng)計(jì)算,220kVGIS吊車整體吊裝吊高要求不小于4.3＋3.6＋1.5＋0.5=9.9m:110kVGIS吊車整體吊裝吊高要求不小于3.1＋3.1＋1.5＋0.5=8.2m。因此,對于南網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案的GIS室層高,應(yīng)適當(dāng)考慮抬高層高,以滿足設(shè)備跨間隔整體吊裝要求。

對于可設(shè)置室外吊裝平臺(tái)的GIS室,也可考慮通過增加運(yùn)輸門的方式,避免因吊裝通道寬度或高度不足導(dǎo)致的樓層抬高。

4結(jié)語

對于變電站布置型式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分收集站址的氣象地理信息,對于土地資源緊張的城市中心區(qū)、大風(fēng)區(qū)、嚴(yán)重污穢地區(qū)等,經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證后決定采用戶內(nèi)GIS變電站。戶內(nèi)GIS變電站的布置在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮設(shè)備安裝、檢修、擴(kuò)建時(shí)的運(yùn)輸通道要求,以免出現(xiàn)運(yùn)輸通道不足設(shè)備無法搬運(yùn)就位,從而導(dǎo)致現(xiàn)場設(shè)備分解后重新拼裝,或者破解建筑以擴(kuò)展通道的情況。那樣將嚴(yán)重影響工程進(jìn)度,增加施工返工量,甚至造成設(shè)備性能下降。