摘要：电气平面布置优化设计是变电站设计的关键，变电站平面布置进行设计时往往会参考一些不同类别的通用设计。通过分析变电站评审情况及布置优化原则，基于通用设计的前提基础上，提出了几种具体的布置优化方案，实践证明，只有突破通用设计中固有的布置设计模式，无需增添其它投资就能极大程度地缩减变电站的实际占地面积。
关键词：变电站；平面布置；优化设计
随着当代社会经济的快速发展，如何有效解决电气建设行业中能源消耗的问题引起了广泛重视。基于我国目前节约用地的基本国策[1]，如何优化平面布置设计才能有效节约变电站的用地面积引发了电气建设行业的思考。因此，近些年来电力建设行业对于新型技术设备展开了深入研究和积极采用，例如，通过研发和采用紧凑型配电装置、油浸式电抗器等技术设备，虽然有效缩减变电站占地面积，但同时也浪费了极大的经济成本[2-4]。然而，由于大部分敞开式设备中仍旧沿用以往固有的布置方式所以未能真正实现空地的有效利用。反之，如果突破通用设计中固有的布置模式，根本无需其它投资就能有效缩减变电站的占地面积。近些年来，我国电力工作者在变电站设计方面积累了很多的经验，并发布了系列变电站通用设计方案，这些方案对我国变电站的设计起着极大的指导和促进作用。但是目前通用设计方案仍有很大的发展优化空间。如果将通用设计采用适当的布置优化方案，可进一步推广实施土地资源节约的基本国策，推动电气行业的发展建设，有效解决电气工程中变电站未能有效利用空地面积的难题。因此，本文针对变电站布置优化进行了深入研究。
1.变电站布置优化原则
变电站优化原则主要有以下几个方面。一是从设计理念分析，贯彻落实科学发展观，必须将标准化设计理念贯彻落实到整个变电站设计过程中去，实现变电站设计的最优化。功能定位上，必须明确变电站工业型定位的重要性及其主要功能需求，追求和保留变电站的主要功能，并将其中无用的功能全部剔除；二是从性能指标分析，尽可能的实现变电站运行的安全可靠性，操作技术的先进性、工程造价的合理性，追求实现最优化的性能价格比；三是从设计标准分析，不改变原有的设计规程、规范，即遵循变电站通用设计原则；四是指综合考虑站址周围环境对于变电站区域落点和总体平面布置规划进行进一步的布置优化;五是按照最终规模对于变电站区整体平面设置设计进行优化建设。明确划分变电站功能区域，梳理好工艺流程，促使平面布置更加紧凑，为进出线提供方便，建立短捷顺畅的进站道路连接方式；六是指基于站区总体布置分析，需综合考虑站区综合情况，在满足生产流程规范的前提下，将建筑物的体积及其占地面积压缩到最小，尽量将布局设置的紧凑合理，最大限度的节约用地；七是指综合考虑变电站征地范围内的实际用地考量，促使土地资源价值得到充分的利用和发挥[5]。
2.主变压器高压侧进线设备的布置优化
变电站如果采用紧凑型配电装置，其投资占比将会有效降低，敞开式进、出线设备用地面积却占比较高。以《国网通用设计》中的500．A．3．500模块为例(见图1)，500kV配电装置场地如果使用GIS设备，其用地面积占比约37％，如果使用敞开式设备，其用地面积占比约63%（以GIS进出线套管中心线为界），由此可见，通过对敞开式设备的布置优化可明显节约变电站实际用地面积。而通过观察敞开式设备的实际用地面积可发现，其中8回出线设备与4回主变进线设备分别占一半面积，显而易见，主变进线设备区域还存有大片面积的空地未能得到被充分的开发利用起来。
主变进线设备与出线设备不同的是它的两侧不必受到构架的限制，该设备可将两回进线间的大片空地进行充分利用，它往往会将沿用跨线方向将电压互感器和避雷器由原来的两行布置转换为一行布置，具体情况如图2所示。另外，与出线构架相比，主变进线的构建宽度要大一些，与出线侧相比，主变进线在进线设备引上处跨线之间的距离要大一些，因此无论是将同向电压互感器和避雷器进行分别布置还是并排布置对其设备引上线的连接都毫无影响。除却优化电气平面设置以外，对于土建建筑物应适当做出一些调整。由于出线设备受到其间隔宽度的影响制约吗，所以出线设备不能以同样的布置优化方式进行改进。
变电站通过布置优化可使其与主变进线相互平行的纵向尺寸压缩了4m，图2中同时还把主变进线套管和电压互感器之间的距离压缩了1m，以横宽241m的500-A-3-500模块举例，无需投入任何成本资金就可节约土地面积967m2。这个面积大约是500KV GIS配电装置场地总面积的8%。此外，如果变电站与主变进线相互平行的横宽也受到一定程度上的影响限制，也就表明主变进线应还有很大的提升空间。我们知道，同相GIS进线套管、电压互感器和避雷器等设备的引上线都是电气接线上的同一位置，在同相和不同相设备间最小电气距离都可以满足安全净距的前提基础上，其优化布置可将同向设备按照三角形进行布置规划。但是此种布置方式在设备运行过程中很难清楚看到其分相情况，因此此种布置方式仅仅适用于场地横宽受制的情况[5]。
3.高压并联电抗器运输道路的布置优化
超高压变电站中普遍存在出线设备配置高压并联电抗器的设备布置情况。现有通用设计中，500kV配电装置场地如果使用GIS设备即会按照图1所示高压并联电抗器的布置方案，实际就是在高压电抗器接近围墙的一侧另外开设一条运输道路进行高压电抗器运输；500KV配电装置场地如果使用HGIS设备的情况下，则应选择使用高压电抗器与其连接出线的敞开式隔离开关之间另外开设一条运输道路进行高压电抗器运输。如果在使用GIS设备时引用HGIS设备的高抗道路方案进行布置，那么可将原方案中高压电抗器外侧的装用运输道路与内侧的战区环形消防道路两者进行合并，从而形成一条道路。再从高压线抗器与其连接出线的敞开式隔离开关两者中间穿梭过去，通过两条道路的合并，可将高压电抗器布置区域的纵宽缩减4m，此外还需考虑到高压电抗器匀速和战区环形消防道路的基本要求[6]。
4.结论
本文通过对比分析近些年来的变电站平面设计可发现，这些年来我国的变电站的节约用地问题得到了很大的改进，占地面面积缩减幅度可谓是一目了然，见效颇为明显。这些成效主要取决于局部布置优化的不断积累。其优化策略主要包括以下几个方面，首先是对变电站主变压器高压侧进线设备布置不断进行优化，在不增添任何投入资本的情况下，将压缩配电装置实际占地面积进行最大化的压缩，从而首先土地资源的有效节约。此种配置优化方式在GIS设备配电装置、HGIS设备配电装置以及敞开式设备配电装置等方面都可以使用；其次，变电站对于高压并联电抗器运输道路的优化改进，此种配置主要是将两条道路合为一条，此种布置优化方式并不会对其使用效果产生丝毫影响，反而可以有效缩减站区道路；最后，当今时代，电力建设行业的的发展取得了不小的收获，随着长时间的技术经验积累，电力设计领域在此时代背景下涌现了一大批创新优化成果。如果可以把这些优化成果及时进行沟通交流和积极推广运用到实践中去，可有效提高整个行业的设计水平，同时还能在很大程度上实现社会资源的有效节约，有效解决电气建设行业中能源消耗的问题，满足我国节约用地的基本国策。
参考文献
[1]DL/T5056-2007.变电站总布置设计技术规程[S].
[2]史京楠；胡君慧；黄宝莹.新一代智能变电站平面布置优化研究[J].电力建设，2014，35（04）：31-37.
[3]候国柱；庞春；费雪萍.500KV变电站配置装置平面布置设计优化[J].内蒙古电力技术，2011，29（6）：47-49.
[4]马婷.控制变电站用地指标的设计思路与实践[J]建设科技，2013（ZI）：204-2015.
[5]刘然.变电站平面布置设计的一些优化[J]技术与应用，2016（04）：142-145.
[6]DL/T 5218-2012.220KV～750KV 变电站设计技术规程[S].
论文作者:吕钧章、赵修文
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
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