楊春華

萬家口子水電站
SF6全封閉組合電器設(shè)計(jì)體會

楊春華

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 吉林長春 130021）

根據(jù)萬家口子水電站的地理環(huán)境狀況，220kV升壓站的電氣設(shè)備采用SF6全封閉組合電器(GIS)，本文就電氣高壓配電裝置型式及電氣設(shè)備布置進(jìn)行論述，為其它工程設(shè)計(jì)提供參考。

水電站 升壓站 SF6全封閉組合電器(GIS) 高壓配電裝置型式 電氣設(shè)備布置

1 概述

萬家口子水電站位于云南省宣威市及貴州省六盤水市境內(nèi)北盤江支流革香河上，為兩省交匯地界。水電站為引水式電站，廠房布置在壩后岸邊。裝設(shè)兩臺機(jī)組，單機(jī)容量90MW，總裝機(jī)容量為180MW，機(jī)端電壓為13.8kV，功率因數(shù)為0.85。根據(jù)云南電網(wǎng)公司計(jì)劃發(fā)展部所作《云南省萬家口子水電站接入系統(tǒng)報(bào)告》審查批復(fù)意見：萬家口子水電站接入系統(tǒng)電壓等級為220kV，以1回220kV送線線路接入平川220kV變電所，線路長度為34km，導(dǎo)線截面為400mm2。

萬家口子水電站發(fā)電機(jī)電壓側(cè)采用發(fā)電機(jī)-變壓組器單元接線，每1臺90000kW機(jī)組配1臺120000kVA變壓器。升高電壓側(cè)采用單母線接線，主變壓器進(jìn)線間隔2回,電壓互感器間隔1回，220KV線路出線間隔1回。

2 220kV升壓站配電裝置型式

萬家口子水電站地處滇黔交界山區(qū)，海拔1308.9米，廠房位于拱壩下游高中山斜坡上（見圖1），設(shè)備布置場地特別狹窄，由于基礎(chǔ)座于弱風(fēng)化白云巖層上，土建施工開挖困難?，F(xiàn)對220kV升壓站進(jìn)行了戶外敞開式布置方案和戶內(nèi)全封閉組合電器(GIS)布置方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

采用全封閉組合電器設(shè)備占用面積和空間少，可減少石方開挖量。戶外敞開式布置方案的升壓站占地面積40m×60m，石方開挖量約12萬m3。而戶內(nèi)GIS重疊布置在廠房上游側(cè)主變壓器室之上，只占空間，不占面積。投資比較見表1。

表1 戶外升壓站中式布置與戶內(nèi)GIS布置比較表

從投資比較看，GIS設(shè)備投資雖然大于戶外升壓站常規(guī)布置方案，但土建投資和綜合投資少于戶外升壓站方案。

全封閉組合電器施工周期短，GIS設(shè)備元件通用性高，在制造廠安裝組成再運(yùn)輸單元，并已調(diào)試合格。當(dāng)?shù)诌_(dá)現(xiàn)場后，對運(yùn)輸單元進(jìn)行少量的安裝、調(diào)整、試驗(yàn)后進(jìn)行整體拼裝，即可投入運(yùn)行，現(xiàn)場的安裝工作量大大降低，從而節(jié)省施工費(fèi)用。

由于全封閉組合電器設(shè)備技術(shù)成熟，工藝先進(jìn)，電氣設(shè)備密封于金屬外殼內(nèi)，設(shè)備外絕緣不受外界污穢環(huán)境影響，使用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，其滅弧性能、絕緣性能優(yōu)于空氣，斷路器的開斷能力高，所以GIS設(shè)備的故障率較低，維護(hù)周期長，年運(yùn)行費(fèi)用及故障損失費(fèi)用約為戶外升壓站的50%左右。

GIS設(shè)備是全封閉式的，導(dǎo)電部分在外殼以內(nèi)，與外界不接觸，被充以SF6氣體包圍，動熱穩(wěn)定性好。避免溢流壩泄洪時(shí)產(chǎn)生的霧化對升壓站電氣設(shè)備安全運(yùn)行帶來的影響。也不受高海拔、潮濕環(huán)境的影響。

全封閉組合電器設(shè)備的導(dǎo)電部分均被外殼所屏蔽，設(shè)備接地良好，其導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁干擾、輻射噪音都被外殼屏蔽。固定導(dǎo)體的盤式絕緣子把設(shè)備分隔在不同氣體中，設(shè)備之間也互不影響，故此GIS裝置不會對電氣二次設(shè)備、通訊設(shè)備進(jìn)行干擾，也不會發(fā)生運(yùn)行人員觸電危險(xiǎn)。

圖1 電氣設(shè)備布置剖面圖

全封閉組合電器高度和重心低，瓷套管等脆性元件很少，具有較好的抗震性。

全封閉組合電器方案使得主變壓器、開關(guān)站與主副廠房之間布置緊湊，相對位置變得更加合理，極大地減少了電力電纜和控制電纜的需用量，減少了電路的電能及電壓損耗，便于實(shí)現(xiàn)自動化和電站的運(yùn)行管理。

經(jīng)綜合比較論證，由于萬家口子電站建在山區(qū)，空間狹小，開挖困難，采用全封閉組合電器方案整體投資和運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備運(yùn)行安全可靠，運(yùn)行維護(hù)工作量小，因此該電站升壓站采用屋內(nèi)SF6全封閉組合電器(GIS)方案。

3 SF6全封閉組合電器(GIS)的電氣設(shè)備布置

萬家口子水電站設(shè)計(jì)為戶內(nèi)式GIS樓，在主變壓器室頂上。全封閉組合電器（GIS）設(shè)備通過SF6/油套管與主變連接。在GIS樓頂層，布置220KV出線場，通過SF6/空氣套管與送出設(shè)備連接。

GIS樓內(nèi)面積為32m×11.26m（長×寬），比較狹窄，因此斷路器采用垂直布置，安裝在側(cè)面底座上，母線采用三相共體型式，長20m，占地面積小。

GIS的維護(hù)通為1m，滿足搬運(yùn)試驗(yàn)設(shè)備和氣體回收小車的需要。

GIS室內(nèi)考慮防SF6泄漏措施，屋內(nèi)設(shè)置排氣設(shè)施，注意防腐通風(fēng)，防止SF6氣體泄漏或經(jīng)電弧作用分解的有害氣體對人身影響。

考慮母線的熱伸縮和基礎(chǔ)的不均勻下沉，為消除溫度應(yīng)力的影響，在適當(dāng)位置安裝必要的伸縮接頭。

由于GIS設(shè)備較重，斷路器合閘時(shí)沖擊力較大，故要求地基無不均勻沉陷，地面水平誤差不超過±5mm。

因宣威地區(qū)在冬季環(huán)境溫度低于-20°C，為防止SF6氣體低溫液化，設(shè)置電阻加溫裝置。

電工建筑物、構(gòu)筑物布置首先要滿足電氣主接線的要求，為安全生產(chǎn)、方便管理創(chuàng)造條件。根據(jù)機(jī)組的布置特點(diǎn), 并按照機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便，主、副廠房電氣設(shè)備與主變壓器室、GIS設(shè)備室等位置相對合理的原則進(jìn)行布置。結(jié)合地形地質(zhì)，在保證安全間距的條件下減少開挖，力爭做到布置緊湊合理，節(jié)約用地。

4 參數(shù)選擇

（1）基本技術(shù)參數(shù)

最高工作電壓：252kV

額定電壓：220kV

額定電流：3150A

母線額定電流：3150A

4s熱穩(wěn)定電流：50kA

極限通過電流：125kA

額定關(guān)合電流：125kA

20oC時(shí)額定SF6氣壓：

斷路器室：0.65Mpa

其余氣室：0.3Mpa

（2）全封閉組合電器絕緣水平

額定1min工頻耐受電壓（有效值）：

相間，相對地：460kV

斷口間：460+145kV

額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）：

相間，相對地：1050kV

斷口間：1050+200kV

局部放電：每個(gè)澆注絕緣子放電量 相-地不大于10KV

5 結(jié)束語

由于地理環(huán)境條件的限制，要求萬家口子水電站樞紐總體布置緊湊，盡量減少開挖，設(shè)計(jì)人員要精心設(shè)計(jì)，結(jié)合電氣主接線的確定，220kV升壓站電氣設(shè)備的方案選擇和電站電氣設(shè)備布置要綜合考慮多方面因素。SF6全封閉組合電器(GIS)可靠性高，運(yùn)行維護(hù)量小，占用面積和空間小，環(huán)境保護(hù)好。該電站設(shè)計(jì)已通過云南電網(wǎng)公司計(jì)劃發(fā)展部的審查，現(xiàn)在進(jìn)入施工設(shè)計(jì)階段。

1. 卓樂友.《電力工程電氣設(shè)計(jì)200例》.北京:中國電力出版社.2004年

2. 西北電力設(shè)計(jì)院編.《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊》.北京:中國電力出版社.1989年.

3. 水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊編寫組.《水電站機(jī)電設(shè)計(jì)手冊》（電氣一次）.北京:水利電力出版社.1982.

4. 萬千云,梁惠盈,齊立新.等.《電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)用技術(shù)問答》（第二版）.北京:中國電力出版社.2005.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.01.024

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B

1672-2469（2014）01-0072-03

楊春華（1967年—），男，高級工程師。