（安徽省电力设计院 安徽省合肥市 230601）
摘要：变电站采用GIS设备后大大减少了工程用地，但是目前的出线构架布置方案未能充分发挥GIS设备横向距离压缩的优势。本文介绍了一种新品字型配电装置布置方案应用在110-220kV GIS变电站中，将出线的三相导线布置成品字形排列，即将B相出线放在上面，通过横担绝缘子固定引上，A、C相出线放在下面，从而压缩了出线间隔宽度，节约了工程用地及工程成本，取得了良好的经济和社会效益。
关键词：GIS 新品字型；配电装置
1、引言
城市建设的不断发展，节约变电站的建设用地已成为设计重要的指导思想。GIS是目前电气设备集成度最高的布置形式，其将母线、断路器、隔离开关、互感器、避雷器等元件封装在接地的金属壳体内，并在管内充SF6气体作为绝缘和灭弧介质，从而大大压缩了设备间的纵向和横向距离，大大减少工程用地，在城市变电站设计中被广为采用。然而，目前由于配电装置出线构架仍采用“一字型”布置，出线间隔宽度与常规装置相同，未能充分发挥GIS设备的横向距离压缩的优势。本文提出基于GIS设备的一种新“品字型”配电装置方案。该方案可以有效地发挥GIS设备优势，通过压缩出线间隔宽度，节约了用地、降低了设备成本。
2、新“品字型”配电装置结构和原理
采用GIS设备的城市变电站为节约线路投资，大部分仍采用架空出线，其出线构架一般采用和常规设备相同的方案，出线的三相导线水平排列，间隔宽度和常规设备间隔宽度相同，出线间隔的横向尺寸没有得到压缩。因此，出线间隔宽度成为配电装置占地面积的重要控制因素。
根据GIS设备导管可以随意引接、灵活布置的特点，在相同的电气间隙条件下，将出线的三相导线布置成品字形排列，即将出线分上下两层引出，B相出线放在上面，通过横担绝缘子固定引上，A、C相出线放在下面，如图1所示。
3 方案设计与验证
GIS新“品字型”配电装置布置的出线间隔宽度主要由最小空气间隙和导线的风偏摇摆两个方面确定。
3.1 确定最小空气间隙
首先电气设备相间距离应满足相间最小电气距离，其次布置在门型构架下面以及附近的边相电气设备不应对构架人字柱环形杆放电，如果是双柱或三柱水平旋转式隔离开关应按分闸状态的最严重情况考虑，同时还要考虑保证两个相邻回路边相电气设备检修距离的要求。由于新“品字型”配电装置仅对出线构架进行优化，且采用GIS设备，只需考虑出线的引下线和出线导线的电气距离即可。
根据工程系统工频、操作及雷电过电压水平，确定配电装置的避雷器额定电压、操作过电压保护水平、标准雷电流下的残压水平，然后按照DL/T 620《交流电气装置过电压保护和绝缘配合》计算各种状态的放电电压及相应的间隙，取其中最大者为具体工程的A值，对于220kV电压等级，A值取1800mm。
由图2可知，A、C两相相间距离为4m，相邻线路间隔相间距离为4.5m，A、B相及B、C相的空间距离为5m以上，经校验，满足各种工况下电气距离要求。经线路专业论证，该距离满足和线路专业的配合要求。
3.2 导线风偏摇摆
考虑到风偏摇摆对电气距离的影响，确定了最小空气间隙后，对导线的风偏摇摆进行了计算验证。导线的风偏摇摆大小与导线弧垂和绝缘子串长度有关。本工程采用悬垂绝缘子串以及横担绝缘子，减小导线风偏摇摆，尽可能有效地减小构架宽度。
对于220kV GIS屋外配电装置，考虑一定的裕度，取构架之间的宽度为18.5m，相间距为4m，上下横梁距离为5.5m，经过计算此时各项指标均满足规范要求。
3.3 GIS出线排列型式
在设计常规设备出线构架时，由于电气设备距离的限制，三相导线通常只考虑水平排列。采用GIS配电装置，电气设备及导线封闭在导管内，由于导管可以随意延伸，使导线出线可以采用不同的排列方式，可以根据出线要求定制相应的出线方向，为新“品字型”优化方案提供了条件。
4 技术经济比较
以安徽芜湖某220kV变电站为例，其中220kV配电装置远景8回出线，与同等规模的常规GIS方案比较结果如表1所示。
经过比较可知，在出线回路数相同的情况下，此新“品字型”配电装置更加有效的发挥了GIS 设备布置紧凑的特点，在技术经济方面的优势非常明显。
5、结论
本问介绍了基于GIS设备的一种新“品字型”配电装置布置方案，论证了其可行性及设计要点。与传统的GIS出线方案相比，该方案充分发挥了GIS设备布置紧凑、接线灵活的特点，压缩了出线间隔的尺寸，在节约用地、降低设备成本等方面成果显著。该方案已经在220kV及110kV GIS配电装置中得到应用，取得了较好的社会、经济效益。
参考文献：
[1] 电力工程电气设计手册 电气一次部分 中国电力出版社，1989.
[2] DL/T 620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.
[3] DL/T 5352-2006 高压配电装置设计技术规程.
[4] DL/T 5457-2012 变电站建筑结构设计技术规程
论文作者:杨帆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
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