摘要：本文以某500kV变电站为例，针对工程概况与变电站设计方案进行了大体分析，围绕气体绝缘输电线路的主要参数设置、气室与就地控制柜设置、气体绝缘输电线路伸缩节设置、气体绝缘输电线路的布置与安装四个层面，探讨了500kV气体绝缘金属封闭输电线路在变电站中的具体应用，以供参考。
关键词：500kV变电站；气体绝缘输电线路；金属封闭母线
引言：气体绝缘输电线路是一种采用SF6气体或SF6与N2混合气体，且绝缘、外壳与导体同轴布置的电力传输设备，其输电功能近似于SF6气体绝缘金属封闭母线，具有高电压、大电流等特点。将其应用于500kV变电站中可以有效优化电网结构，提高其输配电能力，满足电力客户用电量与负荷持续增长的需求。
1工程概况与变电站设计方案
1.1工程概况
该500kV智能变电站于2012年12月开工建设，于2014年6月正式投运，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化作为基本要求，实现电网信息自动采集、控制与智能调节。工程位于安徽省阜阳市，总投资为3.6亿元，建设内容包括1座500kV变电站、36km的500kV双回线路、3组75万kVA主变，对于皖北区域供电系统可靠性与电能质量的提升发挥了重要意义。然而当前电力负荷增长速度的持续加快对该变电站的电力供应水平提出了更高的要求，在近期几个用电高峰季均出现电网备用容量不足的问题，难以满足电力负荷的增长需求，其电网结构与供电能力有待提高。
1.2变电站设计方案
拟采用气体绝缘金属封闭输电线路针对该500kV变电站进行优化设计，在考虑到变电站周边居民区范围不断扩大、高压线路动迁所受制约条件等影响的基础上，计划将该线路的出线方向进行调整，采用气体绝缘输电线路管道将原西侧出线的2回线路延伸至500kV配电设备南部位置，并增设构架向南部位置架空出线[1]。经由现场实地测量后，该工程需新增气体绝缘金属封闭输电线路通管约1000m，6台500kV氧化锌避雷器，改造100m雨水管、增加935m3的钻孔灌注桩，还需增加A字柱、长梁、地线柱等工程量。
2 500kV气体绝缘金属封闭输电线路在变电站中的具体应用探讨
2.1气体绝缘输电线路的主要参数设置
在采用气体绝缘输电线路针对该500kV变电站进行设计时，需注重细化其具体参数：将额定电压设为500kV，雷电冲击、操作冲击、1min工频耐受电压分别为 、 和 ，额定频率与额定电流为 、 ，额定短时、峰值耐受电流分别为 、 ，单位长度单向损耗为 。同时，还需针对其中主要的电器元件、设备进行参数设置，壳体外径、壁厚分别为 、 ，导体内外径尺寸为 和 ，电容为 ，电感为 。此外， 气体压力设为 ，确保年漏气率不超过 ，套管爬电距离为 ，单向母线净重 ，单向最长距离为 。
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2.2气室与就地控制柜设置
在进行气室划分时，应结合单相长度进行气室均分，每相中包含7个长25m的气室，便于将每一个气室中的 气体装入到 的气体回收装置储气罐中，为变电设备检修与气体管理创设便捷条件，同时选取带温度补偿的 密度继电器、压力表与充气阀布设在每个气室内部，以实现对于气室状态的实时监控。
在进行就地控制柜设置方面，结合该变电站的实际运行情况可分别采用以下两种方案：其一是将就地控制柜设置在气体绝缘金属封闭输电线路端部位置，采用运算电容法完成电缆分组并将其就地引下，经过地面电缆沟汇集至就地控制柜中，实现与控制室的连接。在此过程中使接线的操作流程与难度得到显著降低，无需运用过多就地控制柜，还能有效节约二次电缆，但需确保电缆沟与就地控制柜的路径保持一致，一定程度上影响到照明电缆等变电站原有设备的运行效能。其二是在气体绝缘输电线路两端分别完成就地控制柜的安放，使电缆沿输电线路向其两端汇集，仅需增加约40m电缆沟的工程量即可实现电缆敷设，在施工效率、经济性等方面更具实际应用价值，因此推荐采用第二种方案进行就地控制柜设置。
2.3气体绝缘输电线路伸缩节设置
通常气体绝缘输电线路的伸缩节主要包含两类：一类是硬伸缩节，主要用于弥补安装误差造成的影响，且便于安装、拆卸，待完成气体注入后固定螺栓不能松动。另一类是自平衡式热伸缩节，这种伸缩节也能够有效吸收安装误差，还具有温度补偿作用，当输电线路受到热胀冷缩影响后可以有效补偿其误差部分，同时还增设可调节螺栓，在抽真空前需将热伸缩节的螺栓进行紧固处理，待完成注气后松开调节螺丝，其内部的波纹管处于自由状态，伸缩节可在热胀冷缩作用下补偿其收缩或扩张部分。
由于该变电站的气体绝缘金属封闭输电线路最大单向长度达到 ，热伸缩成为影响输电线路敷设效果的主要障碍因素，对此分别采用固定支架和滑动支架进行紧固处理，利用固定支架紧固输电线路本体，避免其沿母线移动，实现对输电线路在不同分段间热伸缩量的有效控制。同时每隔一个固定支架加设一个自平衡式热伸缩节，实现对输电线路热伸缩量的有效吸收。
2.4气体绝缘输电线路的布置与安装
采用钻孔灌注桩技术进行地基处理，将桩长设为 、截面尺寸设为 ，通过增设 根桩实现地基有效加固。在考虑到变电站内部空间容量的基础上，采用三相分体双层形式进行输电线路布设，其中输电线路底层中心线与地面的间距为 、层间距为 ，以此减小布置输电线路所耗费的占地面积，避免对变电站内部日常维修造成影响，也能够为变电站远景出线设备等工程的建设预留足够的空间[2]。由于该变电站母线的构架强度难以满足电力负荷增长需求，因此拟在500kV变电站配电设备南部位置新建出线架构，并将该输电线路穿过原构架A字柱，以扩大输电线路的可用空间。在安装输电线路时应以一端为基准进行逐段组装，从A字柱处起依次向两端进行输电线路的组装，减小其累计误差与风险。
结论：气体绝缘输电线路具有电气性能卓越、传输容量大、使用寿命长、安全防护性能好、便于敷设等特点，其出线方案实施的占地面积较小，能够有效减轻对区域规划、用电设备改造的影响。在城镇化建设速度持续加快的背景下，还应配合自动化控制、智能调节等技术进行变电站优化设计，保障电力的充足稳定供应。
参考文献：
[1]侯国柱,费雪萍.500kV变电站扩建工程设计方案分析[J].内蒙古电力技术,2017,(2):33-37.
[2]周玉娟.500kV气体绝缘输电线路雷电侵入波暂态特性分析[J].电瓷避雷器,2017,(3):113-116.
论文作者:杜刚,王磊,金玮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：变电站论文; 线路论文; 气体论文; 伸缩论文; 电力论文; 母线论文; 金属论文; 《电力设备》2019年第6期论文;