3.华能莱芜发电有限公司 271102）
摘要：结合项目特点，从提高场地利用率的角度出发，本文综合分析750kV GIS设备布置对土建、总交、水工等专业的影响，提出两种布置方案：低位布置方案——750kV 屋外GIS布置A列外0.0m地面方案和高位布置方案——750kV 屋外GIS布置A列外16.5m平台方案。如何在有限的建设场地内合理的布置750kV配电装置，是本文着重研究的方向。
关键词：750kV GIS；专用平台；高位立体式布置方案
0 前言
大唐彬长发电厂一期建设规模为2×630MW，二期扩建工程紧邻一期（2×630MW）工程南侧，拟建2×1000MW国产超超临界间接空冷机组，并留有再扩建条件。大唐彬长发电厂（2x1000MW）厂址位于长武县亭口镇马屋村旁，西面靠塬，北面为矿区工业场地和一期厂址，西兰公路从厂址西面塬上通过，银武公路在厂址电厂煤场北面的煤炭工业场地边高架通过，西平铁路及泾河紧邻厂址东边通过。本期工程厂址位于一期工程南侧，在原一期工程施工区场地上进行扩建，虽然建设条件较好，但是本期厂址条件总体上是东西向狭窄，南北向狭长，建设场地有限，且因二期工程主在主厂房A列外区域设置两座百万机空冷塔，对建设场地的有效利用提出了更高的要求。
1.国内研究现状
从利用空间的角度出发，将现今的配电装置由平层布置转变为立体空间布置，于是提出一种全新的配电装置方案——叠层配电装置方案，即利用原有配电装置上面的空间，布置若干个配电间隔，将平面布置变成立体布置。近年来由于高层建筑设计技术、钢筋混凝土与钢结构施工技术和施工机械的快速发展，叠层配电装置方案无论从建筑结构设计还是施工机械与施工能力，都有了可靠的保证，使叠层配电装置成为现实。
为了最大限度的利用有限的空间，这种立体式的布置方案在国内水电厂和部分变电站应用比较普遍。华能罗源发电厂项目即采用类似方案，将220kV GIS布置在A列外集控室上部。由西南院设计的国华万州电厂将500kV GIS布置在主厂房平台上，万州电厂已于2014年投运且运行良好，提供一个正面案例，证明超高压GIS设备采用立体式高位布置方案的可行性。
2.750kV屋外GIS布置方案选择
对于GIS而言，3/2断路器接线的典型布置方案有三列式布置、一字型布置和单列式布置等三类布置型式，其中单列式布置又分为横连线单列式布置、常规斜连线单列式布置、高式斜连线单列式布置等几种子类型。
针对大唐彬长电厂厂区狭小的特点，初步确定GIS采用一字型布置方式。一字型布置优点是纵向尺寸最小，交叉接线、进出线方向灵活，横向长度与主变压器区域的宽度尺寸相匹配；缺点是主母线较长，横向尺寸长，串间设备不清晰，检修较为不便。经过进一步优化，将断路器靠近主变侧布置，母线靠近出线侧布置。该方案750 kV进线母线与主母线均有交叉。该方案使断路器靠近主变运输道路，因此吊车的作业半径相对较小，使用相对较小吨位的吊车即可满足要求。
2.1 低位布置方案
此方案将750kV 屋外GIS布置A列外0.0m地面，汽机房A列外与间冷塔之间依次布置：主变压器、厂用变压器、降压变、起备变、110kV GIS、运输道路、750kV 屋外GIS 、循环水泵房。从主厂房A列柱中心线至间冷塔边沿的距离为116米，中间要布置上述设备。为压缩A列外空间，设备与厂房、设备与设备间满足安全距离，可以从优化厂区布置角度采取措施。
2.1.1 循环水管采用六排管布置措施
地下循环水管道从主厂房至循环水泵房需穿过750kV GIS，750kV GIS两个断路器间隔间母线加长8米，留出的空间可以作为循环水管道的通道，为配合本方案实施，循环水管采用六排管布置方案。六排管散热器方案优点主要包括如下方面：
1）减小空冷塔零米散热器外缘直径，零米X柱直径，喉部直径以及空冷塔总高等塔形参数，从而减少空冷塔的土建费用及征地费用。
2）结构紧凑，翅化比大，可提升换热性能，单位迎风面换热量更大。
3）水侧阻力小，降低循环水泵扬程，降低运行电耗，从而减少了设备投资及运行费用。
图2-1 750kV GIS低位平面布置图
采用六排管方案后A列外布置图见图2-1，目前国内已投运的600MW级以及上间接空冷系统如下：采用钢管钢翅片四排管的有华能秦岭、华能左权；采用钢管钢翅片双排管的有山西神头二期；采用铝管铝翅片六排管的有山西阳城、宝鸡第二发电厂；采用铝管铝翅片四排管的有宁夏水洞沟、山西山阴（两机一塔）、华能延安等。
2.1.2 GIS低位布置技术特点
此方案的优点：GIS地面布置，节省土建工程量约600万元，经咨询相关技术人员，工期较GIS在平台上布置短9个月，设备安装方便，运行检修方便。
此方案的缺点：压缩A列外变压器安装空间；GIS两间隔间母线加长10米，GIS与变压器连接母线距离大，GIS设备造价有所增加。
2.2高位布置方案
电压等级500kV及以下的GIS，不管是高式斜连线单列式布置或是一字型布置，其跨度约可控制在6m~7m，因此在主厂房内部采用高位立体式布置是完全可行的，重庆神华万州电厂可作为一个有运行经验的证明案例。750kV GIS重量和外形尺寸都远远大于500kV设备，即使采用跨度最小的一字型布置方案，并考虑将母线叠放等措施以减小设备占地面积，其宽度也将达到15m左右，如采用高位布置方案，平台大小为118m（长）*36m（宽），平台顶标高与汽机房运转层标高一致，边沿靠近A列柱，设置伸缩缝。平台下放置主变压器、厂变、降压变与起备变、110kV GIS等，平台上设有巡视通道，两侧设有楼梯。
2.2.1 高位布置GIS接地要求
750 kV GIS专用平台方案接地网由主网和辅助网构成，接地网结构示意见图2-2。为了保证外壳上的大电流和特高频电流能快速导入地网并有较强的防腐性能，要求750 kV GIS专用辅助地网与主地网的连接应采用焊接。辅助地网的接地引下线应由可能通过的额定短路电流决定，三相外壳之间应装设足够数量的相间导流排并形成闭环回路，每个闭环回路应尽量以最短的距离与辅助地网相连，并能承载额定短路电流的作用，相间导流排应能承载额定电流。
图2-2 接地网结构示意图
750kV GIS接地网施工时还要注意以下问题：
1）750 kV GIS设备基础体积较大，设备基础混凝土～般分为2次施工，辅助接地网铺设于GIS基础的二次浇筑层以下。
2）接地线尽可能从接地网（包括主接地网和辅助网）的交叉点引线，并且尽量缩短引出接地线的长度，从而降低引出接地线的阻抗，抑制暂态地电位升高。
3）750 kV GIS基础表面上设置与GIS连接的接地端子，接地端子与辅助接地网交叉点用铜板可靠连接。
2.2.2 专用平台设计
将750kV GIS高位布置，土建结构设计难度较大，750kV GIS平台上设备静荷载约450t，动荷载约80t，土建需做约承重530t的平台，重量与汽轮机相当。另外，GIS设备对基础的平整度和不均匀沉降要求很高，一般基础预埋件水平最高与最低差不超过3mm，不均匀沉降最大不超过10mm，对从设计到施工都提高了要求。在平台上布置GIS的平断面图如图2-3和2-4所示。
图2-5 750kV GIS平台立柱分布示意图
从上图可以看出，平台的立柱较为密集，虽不影响平台下方设备布置，但安装空间非常紧张，且后期设备维护检修难度很大，虽然节省了厂区占地，但从消防、紧急情况逃生等方面来看，此方案也存在明显缺点。
2.2.3 GIS高位布置技术特点
此方案的优点：GIS采用高位立体布置，提高了纵向空间的利用率；解决了厂区特别狭小的问题，留出的空间利于工艺专业布置。GIS与主变通过GIL直接穿楼板连接，节省分支母线长度。
此方案的缺点：由于GIS设备过重，使平台整体造价提高，平台下柱网布置紧密，使A列外的布置相对比较复杂；GIS对基础平整性要求高，增大了结构设计的难度；设备安装需要专门的吊车，安装周期长。
经济性对比
表3.1仅对存在差异的主要设备投资进行比较，未包括运行费用。表中设备按本期接线所需设备统计。
表3.1 经济比较表
不论是将750kV GIS布置在地面还是高位布置，优缺点都很鲜明，从技术角度看，高位布置的方案技术难点比较多，实施起来困难比较大，后期运行和检修都不便利，从经济性来看，高位布置投资更高。
2.结语
750kV GIS高位布置方案的提出是为了解决厂区用地紧张的问题，从另一个角度来看，减小冷却塔尺寸从而为GIS落地布置提供条件，因此循环水管采用六排管方案应运而生。通过技术和经济各方面对比分析，整体来说，将750kV GIS落地布置具有更好的实施条件，而且后期建设单位的运行维护也更加方便，一次投资和施工工期也有一定优势，因此大唐彬长发电厂（2×1000MW）二期工程GIS优先采用落地布置方案。
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论文作者:王宇1,谢倩媛2,尹训鹏3
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
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