220kV配电装置的方案比较

F414C D26 大唐长春第三热电厂 2x300MW 供热机组新建工程 专题报告 电气部分 220kV 配电装置的方案比较 中国电力工程顾问集团东北电力设计院 2007 年 3 月 长春 大唐长春第三热电厂 2x300MW 供热机组新建工程 专题报告 电气部分 220kV 配电装置的方案比较 批 准 审 核 校 核 编 制 2007 年 3 月 长春 目 录 1 概述 1 1 1 工程概述 1 1 2 工程主要气象条件 1 2 220kV 配电装置型式选择 1 2 1 220kV 屋外敞开式配电装置 2 2 2 220kV 屋内 GIS 常规布置 5 2 3 220kV 屋内 GIS 热网首站上非常规布置 7 2 4 三种方案的技术比较见下表 10 2 5 两种方案的经济比较见下表 11 3 结论 12 1 220kV 屋内全封闭组合电器 GIS 的布置方案比较 1 概述 1 1 工程概述 拟建的长春第三热电厂新建工程是由大唐集团公司全额投资的城市热电厂 热电厂厂 址位于长春市南偏西 主要为长春市的西南部提供热源 大唐长春第三热电厂新建工程规 划规模为 1200MW 一期工程 700MW 2 350MW 一期规划为 2 回 220kV 出线 起动 备用 电源由本期 220kV 配电装置引接 220kV 配电装置采用双母线接线 同时考虑预留下期扩 建用地 电气接线图参见下图 1 2 工程主要气象条件 长春市位于东北地区中部 北纬 43 度 55 分 东经 128 度 18 分 属于缓坡状丘陵地 带 长春市气候属温带大陆性气候 四季分明 主要特点是春季升温快 气温日差较大 干燥多大风 夏季温热 雨量集中 秋季短暂而凉爽 冬季寒冷漫长 长春市平均温度 4 8 最高气温 39 5 最低气温 39 8 采暖室外计算温度 23 釆暖期 170 天 计 4080 小时 年主导风向为西南风 冬季平均风速 4 3m s 夏季平均风速 3 6m s 地 震烈度 7 级 冻土深度 1 7m 2 220kV 配电装置型式选择 220kV 配电装置型式选择 要考虑国家的技术经济政策 节约用地 自然条件 运行 和检修的要求 对存在海边盐雾和水泥厂等严重污染时 可采用屋内配电装置 在用地紧 张时 也可以采用屋内配电装置 技术经济比较合理时 可以采用 GIS 在确定配电装置 型式时 必须考虑的因素如下 a 节约用地 b 运行安全 操作巡视方便 c 便于检修和安装 d 节约三材 降低造价 e 电晕及无线电干扰 f 绝缘配合 2 g 进出线与配电装置的配合 h 污秽条件等 i 对沿海电厂还应考虑台风 潮湿及盐雾等对电气设备的影响 根据上述设计原则 以及工程厂址选择的要求 本工程 220kV 配电装置型式可以有以 下 3 种方案 方案一 220kV 屋外敞开式配电装置 方案二 220kV 屋内 GIS 常规布置 方案三 220kV 屋内 GIS 热网首站上非常规布置 下面就上述 3 种可行方案进行技术经济比较 2 1 220kV 屋外敞开式配电装置 220kV 屋外配电装置采用分相管母线中型屋外配电装置布置方式 屋外敞开式配电装置布置方式较多 有屋外普通中型 屋外分相中型 屋外半高型和 屋外高型 屋外半高型和高型布置虽然节省了占地面积 但屋外分相中型与之相比 施工 工作量最小 工期最短 布置清晰 运行方便 检修母线方便 抗震性能好 经过综合比 较 方案一选用分相中型布置 220kV 分相管母线中型屋外配电装置布置方案 采用 SF6 绝缘瓷柱式断路器 主母线 下布置隔离开关 需要单独占地 由 3 个进线间隔 2 个出线间隔 1 个母联间隔以及 1 个 PT LA 间隔组成 主母线采用管母线 隔离开关布置在管母线下方 进线和出线断路器分别布置在一条 中心线上 考虑到设备安装检修方便 220kV 开关厂内设环行道路 该型配电装置占地面 积少 布置清晰 结构简单 运行维护和安装检修均较方便 平面布置图见 附图 1 220kV 屋内 GIS 常规布置 3 2 1 1 屋外配电装置本体配置 序号 220kV 配电装置 双母线接线 双母线接线 屋外中型布置 管母线配电装置 主变进线间隔 2 个 起备 变进线间隔 1 个 出线间 隔 2 个 母联间隔 1 个 PT 及避雷器间隔 1 个 共 7 个间隔 A 断路器 六氟化硫单断口 220kV 2500A 40KA 组 6 附操作机构 B 隔离开关 GW6 220D W 单接地刀 2500A100kA 组 9 附操作机构 C 隔离开关 GW6 220 W 不带接地刀 2500A100kA 组 5 附操作机构 D 隔离开关 GW11 220D W 附双接地刀 2500A100kA 组 2 附操作机构 E 母线接地隔离开关 JW4 220D W 2000A100kA 组 4 附操作机构 F 电流互感器 LB 220W 220kV 2X750 5A 0 2S 5P30 5P30 5P30 5P30 5P30 台 3 G 电流互感器 LB 220W 220kV 2X1250 5A 0 2 5P20 5P20 5P20 5P20 5P20 台 15 H 母线支柱绝缘子 220kV 弯曲强度 8000N 个 48 I 支柱绝缘子 220kV 弯曲强度 8000N 个 24 J 钢芯铝绞线 LGJ 400 35 米 150 PT 及起备变间隔 K 铝锰合金管主母线 130 116 米 580 L 钢芯铝绞线 2X LGJ 400 35 米 180 主变进线间隔 M 钢芯铝绞线 2X LGJ 400 35 米 465 出线及母联间隔 4 N 母线电压互感器 220kV 电容式 台 6 O 绝缘子串 XWP 10 20 片 串 串 30 P 母线固定金具 套 96 R 管母线托架 套 48 S 其它金具 套 150 U 母线避雷器 Y10W1 204 506 台 6 V 线路电压互感器 220kV 电容式 台 2 X 端子箱 个 7 5 2 2 220kV 屋内 GIS 常规布置 SF6 全封闭组合电器即 GIS 是把整个 220kV 开关场的一次设备包括断路器 隔离开关 接地开关 电压互感器 电流互感器 避雷器及母线等集成在 SF6 气体的密封罐体内 经 优化设计有机地组合成一个整体 其主要特点是小型化 可靠性高 安全性好 杜绝外部 的不利影响 安装周期短 维护方便 检修周期长等 缺点是造价较高 常规的 220kV 屋内 GIS 是在技术经济比较合理的情况下 将 220kV 屋内 GIS 布置在主 厂房 A 排前靠近主变压器进线的位置 以便于 220kV 屋内 GIS 的进线引接并直接出线至厂 区外 平面布置图见 附图 2 220kV 屋内 GIS 常规布置 2 2 1 GIS 本体配置 序号 名 称 型 号 及 规 范 单位 数量 备注 1 220kV 出线间隔 每个间隔包括 1 套主断路器 2500A 50kA 125kA 3 套隔离开关 2500A 125kA 1 套快速接地开关 2 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 个就地控制柜 1 套 SF6 出线瓷套管 组 2 2 220kV 主变进线 间隔 每个间隔包括 1 套主断路器 1600A 50kA 125kA 2 套隔离开关 1600A 125kA 1 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 个就地控制柜 1 套 SF6 出线瓷套管 组 2 6 序号 名 称 型 号 及 规 范 单位 数量 备注 3 220kV 母联间隔 每个间隔包括 1 套主断路器 2500A 50kA 125kA 2 套隔离开关 2500A 125kA 2 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 个就地控制柜 组 1 4 220kV 母线设备 间隔 每个间隔包括 2 套电压互感器 2 套隔离开关 1250A 4 套维修接地开关 1250A 2 套用于母线的快速接地开关 2 个就地控制柜 组 1 5 220kV 高备变间 隔 每个间隔包括 1 套主断路器 1600A 50kA 125kA 3 套隔离开关 1600A 125kA 3 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 个就地控制柜 1 套 SF6 出线瓷套管 组 1 6 220kV 主母线 3 相 3150A 米 64 7 局部放电监测装 置 套 1 8 密度监测 套 1 9 微水监测 套 1 10 支架 批 1 7 2 2 2 配置变压器进线避雷器 9 支 出线避雷器 6 支 2 2 3 配置 2 支线路侧单相电压互感器 2 2 4 配置 5 吨吊车 1 套 2 2 5 220kV 配电装置进出线走廊 1 钢芯铝绞线 出线 2x LGJ 400 35 米 280 2 钢芯铝绞线 进线 2x LGJ 400 35 米 420 3 钢芯铝绞线 起备变 LGJ 400 35 米 140 4 绝缘子串 XWP 10 16 片 串 串 18 2 3 220kV 屋内 GIS 热网首站上非常规布置 在利用供热机组热网首站的基础上 提出 220kV 屋内 GIS 非常规布置方案 将 220kV 屋内 GIS 布置在主厂房 A 排前的热网首站上面 220kV 屋内 GIS 由 3 个进线间隔 2 个出 线间隔 1 个母联间隔 1 个 PT LA 间隔以及母线延伸间隔组成 其中由于进出线架空线 的间隔大小与 GIS 间隔宽度不同 需要增加母线延伸间隔 这样在一定程度上会提高工程 造价 将 220kV 屋内 GIS 布置在主厂房 A 排前的热网首站上面 是一种非常规布置 相对于 常规 220kV 屋内 GIS 比较 不再需要单独占地 220kV 屋内 GIS 通过架空线利用主厂房 A 排前构架直接出线 220kV 屋内 GIS 进线也可以通过母线延伸间隔调整各间隔间距 通过 架空线利用主厂房 A 排前构架与变压器相连 这样就有效的利用了主厂房 A 排前的空间 节省了 220kV 屋内 GIS 的单独用地 本方案由于其布置位置受到热网首站位置的限制 与下一期的热网首站距离较远 不 利于下期扩建时的主母线连接 可以采用延伸间隔连接 会提高工程造价 平面布置图见 F414C D08 A 排前变压器及 220kV 屋内 GIS 平面布置图 断面图见 F414C D09 220kV 屋内 GIS 及进出线走廊断面图 2 3 1 GIS 本体配置 序号 名 称 型 号 及 规 范 单位 数量 备注 8 序号 名 称 型 号 及 规 范 单位 数量 备注 1 主变进线间隔 1 套主断路器 1600A 50kA 125kA 2 套隔离开关 1600A 125kA 1 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 组避雷器 1 个就地控制柜 1 套 HSP 干式硅橡胶外套套管 组 2 2 220kV 出线间隔 1 套主断路器 2500A 50kA 125kA 3 套隔离开关 2500A 125kA 1 套快速接地开关 2 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 支线路侧单相电压互感器 1 组避雷器 1 个就地控制柜 1 套 HSP 干式硅橡胶外套套管 组 2 3 220kV 高备变间隔 1 套主断路器 1600A 50kA 125kA 3 套隔离开关 1600A 125kA 3 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 组避雷器 1 个就地控制柜 1 套 HSP 干式硅橡胶外套套管 组 1 9 序号 名 称 型 号 及 规 范 单位 数量 备注 4 220kV 母联间隔 1 套主断路器 2500A 50kA 125kA 2 套隔离开关 2500A 125kA 2 套维修接地开关 8 套电流互感器 1 个就地控制柜 组 1 5 220kV 母线设备间隔 2 套电压互感器 2 套隔离开关 1250A 4 套维修接地开关 1250A 2 套用于母线的快速接地开关 2 个就地控制柜 组 1 6 220kV 主母线 3 相 3150A 米 88 7 局部放电监测装 置 套 1 8 密度监测 套 1 9 微水监测 套 1 10 支架 批 1 2 3 2 配置 5 吨吊车 1 套 2 3 3 220kV 配电装置进出线走廊 1 钢芯铝绞线 进线 2x LGJ 400 35 米 300 2 钢芯铝绞线 出线 2x LGJ 400 35 米 300 3 钢芯铝绞线 起备变 LGJ 400 35 米 150 4 绝缘子串 XWP 10 16 片 串 串 30 2 3 4 首站上 GIS 扩建需增加电气设备材料 此项费用单独开列 1 220kV 主母线 3 相 3150A 米 220 10 2 4 三种方案的技术比较见下表 技术比较 表 1 序号 比较项目 方案一 220kV 屋外敞开式配电装置 方案二 220kV 屋内 GIS 常规布置 方案三 220kV 屋内 GIS 热网首站上 非常规布置 1 安全可靠性 设备会受到低温影响 但在 长春地区的环境条件下 SF6 设备可以正常使用 设 备运行安全 设备可以国产 化 不受外部恶劣低温环境影响 整套设备的可靠性极高 设 备运行安全 设备可以国产 化 不受外部恶劣低温环境影响 整套设备的可靠性极高 设 备运行安全 设备可以国产 化 2 维护检修 维护周期短 工作量较大 检修周期长 基本为免维护 维修工作量小 检修周期长 基本为免维护 维修工作量相对较大 高层 维护 3 运行管理 运行方便 国内有及其丰富 的运行管理经验 抗震性能 强 设备集中 操作管理方便 没有触电危险 无静电感应 和无线电干扰 抗震性能好 设备集中 操作管理方便 没有触电危险 无静电感应 和无线电干扰 抗震性能好 4 安装施工 施工安装复杂 工程量大 施工周期长 施工费用较高 设备为模块化 为工厂制造 现场安装周期短 设备为模块化 为工厂制造 现场安装周期短 5 运行业绩 很多 沿海 高污染和高寒地区采用屋内 GIS 的业绩较多 沿海 高污染和高寒地区采用屋内 GIS 的业绩较多 6 运行环境 在冬季运行环境较差 运行环境好 运行环境好 7 土建工作量 较大 较小 较小 8 对配电装置扩建影响 有充足的扩建空间 扩建方便 扩建时主母线连接较长 需增加土建基础 9 占地面积 占地较大 7786m 2 占地较小 1930m 2 节省占地 有效利用主厂房 A 排前热网首站上方的空间 11 10 循环水管长度差值 470 4m 470 4m 0 12 2 5 两种方案的经济比较见下表 经济比较 表 2 序 号 比较项目 方案一 220kV 屋外敞开式配电装 置 方案二 220kV 屋内 GIS 常规布置 方案三 220kV 屋内 GIS 热网首站上非 常规布置 1 电气设备投资及安装费 万元 882 26 1845 91 1908 7 2 占地费用 77 86 19 3 0 3 土建建筑费 万元 258 120 142 3 循环水管 万元 377 97 377 97 0 合计 万元 1596 09 2363 18 2050 7 初投资差价 万元 454 61 312 48 0 注 需要考虑采用非常规屋内 GIS 的扩建 在扩建时 增加主母线长度及土建基础 下期扩建时需要额外增加电气 本体及土建费用共计约 693 万元 13 3 结论 通过对以上 3 种方案技术经济比较可知 经济性最好的方案是方案一 220kV 屋外敞开式配电装置 有工程造价低 极其丰富的 运行管理经验以及扩建方便等优势 此方案不利的一面是占地面积大 方案二 方案三的技术性均明显优于方案一 220kV 屋内 GIS 热网首站上非常规布置 有节约占地 检修周期长 基本为免维护以及操作管理方便等优势 若不考虑扩建 从经 济性上讲 方案三明显优于此方案方案二 不利的一面是扩建时的连接主母线较长 增加 费用较高 综上所述 方案一无论从技术上还是经济上均是合理的 应为首选方案 但考虑到本 项目业主方对用地指标的限制并充分尊重业主方的意见 推荐采用方案三 220kV 屋内 GIS 热网首站上非常规布置方案 14 4 附图 附图 1 220kV 屋外敞开式配电装置 15 附图 2 220kV 屋内 GIS 常规布置