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摘要：本文通过综合分析电气主接线形式、起备变电源引接方式、500kV配电装置型式和经济指标、电厂总平面布置等诸多前提条件和因素，对500kV的配电装置型式做出技术与经济比较。
关键词：500kV配电装置；技术；经济比较
1 500kV配电装置型式简介
500kV配电装置属于超高压配电装置，一般有以下3种型式。
1.1 普通敞开式（AIS）屋外配电装置
普通敞开式（AIS：Air Insulated Switchgear）屋外配电装置就是所有的开关设备（包括：断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等）之间都是分立的，同一开关/设备的不同相之间也是分立的，相－相之间和相－地之间的绝缘介质是空气，因此有较高的安全净距要求。
1.2 全封闭组合电器（GIS）配电装置
全封闭组合电器（GIS：Gas Insulated Switchgear）配电装置就是所有的开关设备及母线均由充满SF6气体、并保持一定压力的的密闭容器封闭，仅通过进出线套管与架空进/出线相连。
SF6是由化学元素硫S与氟F合成的一种无色、无味、无毒、不燃的化学气体。SF6气体分子具有很强的负电性，其正离子可以吸附电子形成中性质点，其正负离子运动速度较慢，复合能力较强。因此在SF6气体中就不含有自由电子，使得其绝缘性能非常良好。在2～3个表压下可以达到变压器油的绝缘强度。由于SF6具有良好的高温导热性和强大的捕捉电子能力，在电弧熄灭后能迅速恢复绝缘。所以SF6的灭弧能力要比空气大100倍。鉴于SF6具有上述优越性能，故常以其作为制造高压断路器和其它组合电器的介质。
但是，SF6气体的电气性能受电场均匀程度及水分等杂质的影响特别大，需要一套SF6气体系统，所以对其密封结构、元件结构和SF6气体的质量要求特别高，并需采取专门措施以防止低氟化合物对人体及材料的危害和影响。
另外，虽然纯净的SF6气体是无毒的惰性气体，但是SF6气体的分子量是空气的5倍。在高压配电室或电缆沟内，一旦有大量的SF6气体溢出时，就会不断地从最低处向高处堆积，而将空气赶走。当人员进入室内或电缆沟内时，因只有SF6气体吸入人体，从而造成缺氧或窒息。
SF6全封闭组合电器各元件的带电部分在金属壳体内部连接起来，取消了各元件的外部绝缘，使得配电装置能够向小型化、集成化发展。
按GIS是否有建筑物遮蔽，又分为GIS屋内配电装置和GIS屋外配电装置。建筑物对GIS本体的运行没有影响，但有建筑物遮蔽后，GIS附属设备的运行条件更好一些，对暖通的要求也更高。
1.3 混合式GIS（H-GIS）屋外配电装置
混合式GIS（H-GIS：Hybrid Gas Insulated Switchgear）屋外配电装置即主要的开关设备按不同的主接线和平面布置要求组合在一起，并由充满SF6气体的密闭容器封闭，而母线敞露在外，仍然依靠空气绝缘。
2 高压配电装置选型的原则
高压配电装置的设计选型应认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。
火力发电厂的配电装置选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地、并结合安装、运行、检修要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时，应满足以下要求：
• 运行安全和操作巡视方便
• 降低综合造价
• 便于安装和检修
• 节约用地
3 影响高压配电装置选型的因素
由高压配电装置选型原则可知，影响到配电装置选型的因素有：
• 电气主接线形式和规模
• 环境和气象条件
• 场地布置情况
• 配电装置造价
4.以某工程为例设计方案
（1）方案一
发电机以发电机-变压器单元接线接入厂内新建500kV配电装置，起备变电源引自500kV母线，500kV配电装置采用屋外敞开式布置，根据总平面纵向尺寸的限制，采用敞开式布置，配电装置应布置在自然通风冷却塔与厂区边界之间。根据总平布置，配电装置可利用的纵向尺寸为163米。
三列式采用双静触头隔离开关及减少设备间距等优化布置后，纵向距离仍为183.5米，无法满足占地要求。因此，敞开式布置不考虑三列式布置。
本工程敞开式配电装置型式采用平环式布置，平环式布置即两母线相邻布置，中间联络串在进出线串之间布置，这样的优点即使同一串交叉布置时，也不需额外增加间隔数量。本方案占地大小为216米（宽）×154米（长），共7个间隔。
（2）方案二
方案二采用HGIS布置方式，母线与进出线架构敞开布置，隔离开关及断路器、CT封闭布置。采用HGIS布置的配电装置布置在自然通风冷却塔与厂区纵向边界之间，此布置方式占地大小为140米（宽）×116.5米（长）。
（3）方案三
方案三采用屋外GIS布置方式，此布置方式占地大小为105米（宽）×62米（长），采用GIS布置的配电装置布置在自然通风冷却塔与厂区纵向边界之间。
5.三种500kV高压配电装置型式的技术比较
如下表：
6.三种500kV高压配电装置型式的经济比较
三种方案经济比较如下表：
根据上表分析，采用屋外敞开式布置，占地面积最大，但设备费最省，设备费约为GIS费用的39.8%，为HGIS费用的58.6%；综合安装费及土建费用，屋外敞开式布置总投资费油约为GIS布置的60.3%，为HGIS布置的78.9%。
7.结论
根据上述技术经济比较，结合环境及气象条件，500kV屋外配电装置采用平环敞开式、HGIS布置、GIS布置方式均可行。应根据工程情况做技术经济分析后确定。
论文作者:徐雪源1,王轶群2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：配电装置论文; 屋外论文; 气体论文; 型式论文; 高压论文; 组合论文; 母线论文; 《电力设备》2017年第34期论文;