大型火力发电厂500kV GIS新型布置方案.pdf

目 一 九 __ J _ 大型火力发电厂 5 0 0 k V G I S新型布置方案 唐 滔，刘 洋，李国荣 西南电力设计院有 限公司， 四川 成都6 1 0 0 2 1 摘要 我 国大型火力发电厂 5 0 0 k V GI S均布置在主厂房前方，主变压 器与GI S间采用架空线或电缆连接 的布置 方案，占地面积相对较大，美观性较差。随着电力建设的不断发展，选择合理的配电装置型式及布置方式可提 高土地利用率，节约用地，从而建设资源节约型和环境友好型的精品工程。本文依托重庆神华万州2 1 0 5 0 MW 火力发电厂 5 0 0 k VGI S的布置，对厂内 5 0 0k VGI S布置方案进行 了相关技术经济比较，从而得到国内火力发电 厂首次采用的全新布置方案，即 5 0 0k V配电装置采用户内GI S毗邻于主厂房布置在主 变压器上方。 关键词 5 0 0 k VGI S GI L母 线 主 变压器。 中图分类号 T M6 2 1 文献标志码 B文章编号 1 6 7 1 9 9 1 3 2 0 1 6 0 6 0 0 5 1 0 5 A Ne w T y p e La y o u t o f 5 0 0 k V GI S f o r Fo s s i l F i r e d Po we r Pl a n tO S S l l i r e 1 - O t O T ANG Ta o ，LI U Ya n g ，LI Gu o r o n g S o u t h we s t El e c t r i c P o we r De s i g n I n s t i t u t e Co ， ． L t d ． ，Ch e n g d u 6 1 0 0 2 1 ，C h i n a Ab s t r a c t No r ma l l y 5 0 0 k V GI S a r e a r r a n g e d i n f r o n t o f ma i n h o u s e f o r f o s s i l fi r e d p o we r p l a n t i n C h i n a ， u s i n g ov e r h e a d 1 i n e s o r c a b l e s c o n n e c t e d b e t we e n ge n e r a t o r t r a ns f o r me r a n d 5 0 0 kV GI S．Th i s a r r a n g e me n t wi l 1 c o v e r l a r g e r a r e a o f l a n d a n d i S l e s s a t t r a c t i v e ． W i t h t h e c o n t i n u o u s d e v e l o p me n t o f e l e c t r i c p o we r c o n s t r u c t i o n ． S wi t c h g e a r a r r a n g e me n t t y pe a n d a p p r o pr i a t e l a y o u t c a n i mp r o v e t h e u t i l i z a t i o n o f t h e l a n d ，t o s a v e l a n d， t o c o n s t r u c t r e s o u r c e s a v i n g a n d e n v i r o n me n t f r i e n d l y p r o j e c t s ． B a s e d o n 5 0 0 k V G I S l a y o u t o f C h o n g q i n g S h e n h u a Wa n z h o u 2 1 0 5 0 M W f o s s i 1 fi r e d p o we r p l a n t ．e c o n o mi c a l a n d t e c h n i c a l c o mp a r i s o n o f s p e c i fie d 5 0 0 k V GI S i S g i v e n ． A n e w l a y o u t t h a t i n d o o r 5 0 0 k V GI S a a c e n t t o t h e ma i n h o u s e l a y o u t i s a r r a n g e d o n t h e t o p o f g e n e r a t o r t r a n s for lT l e r i s u s e d fir s t l y i n 5 0 0 k V G1 S o f fos s i 1 fi r e d p o we r p l a n t i n Ch i n a ． K e y wo r d s 5 0 0 k V GI S GI L b u s b a r ； g e n e r a t o r t r a n s f o rm e r ． 近年来，大型火力发电厂采用 5 0 0 k V电压等 级送出的工程越来越多，合理选择配电装置型式 及布置方式对 A列外的布置方案非常重要。由于 5 0 0 k V配电装置采用不同型式和布置方式，大小 和形状有很大差别，其位置一般在主厂房正前方、 发电厂的边缘，且本身 占地面积较大，对 电厂的 总体布置和 占地面积有较大影响。同时由于发 电 厂 占用大量土地，国家的土地使用政策对 占用土 地，尤其是耕地、林地又有非常严格的限制，因 此节约建设用地已经成为设计中的重要指导思想。 1工程概述 重庆神华万州 电厂规划 建设 4 l 0 5 0 Mw 燃煤发 电机组，预 留再扩建 2 1 0 5 0 MW 燃煤 发 电机组 的条件，本期工程 即一期工程 按 2 1 0 5 0 MW 燃煤发电机组实施。 收稿 日期 2 0 1 6 ． 0 3 0 7 作者简介唐 1 9 7 8 ． ，男，四川成都人，高级工程师，长期从事火力发电厂、变电站的设计工作。 2 0 1 6 年1 2 月第6 期 - 上 r _ 一 本 期 2 1 0 5 0 MW 机 组采 用发 电机 ～变 压器组单元接线 以 5 0 0 k V一级 电压接入系统。 本期 2回 出线，远期 4回出线，2台机组共 设 1台起动 ／ 备用变压器，电源 由厂 内 5 0 0 k V配 电装 置 直接 降压 引接，5 0 0 k V配 电装 置采 用 S F 6 气 体绝缘 金属封 闭开关 设备 Ga s I n s u l a t e d S w i t c h g e a r , GI S 。5 0 0 k V 电气 主接 线 采 用 3 ／ 2 断路器接线，见图 1 。 _ _ 二 二 ] i i 二二 -- 二 二 _ 图1 5 0 0 k V电气主接线示意图 3 A列外电气设备布置方案 根据重庆神华万州 电厂 的厂址情况，结合 电厂总平面优化布置方案，5 0 0 k V配 电装置 出 线侧 f电厂东侧 为盐井河，炉后侧为龙家大梁 山脊 最高处约 3 3 0 m ，山脊西侧为长江，整个 厂址场地呈条带状 f 南北向长约 l 0 0 0 m，东西 向最宽处约 6 0 0 m ，因此电厂总平面布 置需尽 量压缩配电装置纵向尺寸，以减少电厂占地面积 和挖方量，为此设计考虑了 5 0 0 k V GI S布置在 主变压器上方的新型布置和 5 0 0 k V G I S常规户 外布置两种方案，并对它们进行经济技术 比较。 3 ． 1 5 0 0 k V G I S布置在 主变压器上方 主厂房 A列柱外设披屋，主变压器、高压 厂用变压器及起动 ／ 备用变压器均布置于披 屋 0 ． 0 1T I 层，设专用变压器室，变压器室位于 1 ／ 0 A 与 3 ／ 0 A轴线之间，主变压器采用三相一体变压 器，冷却方式为强迫导 向油循环水冷 O DWF 。 5 0 0 k V GI S布置于披屋 l 7 ． 0 1 T I 层 与主厂 5 2 ． 2 0 1 6 E 1 2 ,E J第 6 期 房运转层标高一致 A与 2 ／ 0 A轴线之间，≠ ≠ 2主 变压器及起 ／ 备变上方。 G I S采用“ 一” 字型布置， G I S 室跨度为 l 4 ． 5 m， 本期 G I S 横 向尺寸为 6 2 1 T I ， 远期尺寸为 1 3 7 ． 5 m。在 GI S配电装置室内设有 电动单梁悬挂起重机，靠 固定端侧设 GI S检修 区域及 吊物孔，通过该吊物孔可将 5 0 0 k V GI S 断路器单元及附属设备等吊装至 1 7 ． 0 m层面。 主变 压器及起 ／ 备变 高压侧均采用 GI L母 线直接接入 5 0 0 k V GI S配电装置，变压器室内 部分 G 1 L母线采用吊装结构并设置 GI L母线安 装检修用吊钩 。至 1 主变压器的 G I L母线、避 雷器及线路侧 出线套管等露天布置在披屋 2 ／ 0 A 与 3 ／ 0 A轴线之间 1 7 ． 0 0 m层屋顶 。 5 0 0 k V出线挂线点布 置于披屋 2 ／ 0 A轴线 梁 柱 上，挂线点高度 3 3 ． 0 0 m，避雷线挂线 点高度 4 1 ． 0 0 m。 3 ．2 5 0 0 k V GI S常规 户外布置 5 0 0 k V GI S布置在主厂房前方，采用 “ 一 ” 字型布置 ，进、出线均设一排构架，构架宽度 ● ． 。 。． 。 ． ． L 甘m 骟 九 _ _L 2 8 ． 0 0 m，挂 线点高 2 0 ． 5 0 m。配 电装置 发有环 形道路， 以满足 发桥运输和检修 时年辆通 行的 需要。5 0 0 k V 【 U 装置横向尺 、 J 1 1 1 ． 4 m，纵m 尺 、 』 ‘ 5 0 m，A列柱 5 0 0 k V GI S进线构架距离 5 4 ． 5 m。 主 J 房 A 列外 布 置 主 变 压器 、高厂 变 及起 ／ 需，变。该 式为 目前 国内火 力发 电厂 A 列 外常 规 布置方 案 。5 0 0 k V 户 外 G1 S配 电装置 平皿 置图洋见图 2 。 l 聱 I 2 5 0 0 k V户外 GI S平面布置 图 种布置方寨霞求量≯ 比鞍 根据 火电 I 程限额设汁参考造价指标 ，对两种办案进行投资比较，见农 l 。 表 1 5 0 0 k V GI S不 同布置方案投资比较 ． i 一 ． 5 0 0 k V GI S 综 合造价 6 4 2 0 改备 及安犍 6 4 2 0 搜备及 安装 GI S 行乍 2 5 0 5 0 0 k V G I L ’ 1 - 变 、起 备变 进线 6 8 4 l 9 9 8 5 0 0 k V架 线 1 变进线 0 1 9 2 含构架 5 0 0 k V柴 线 起备变进线 O 3 8 含构架 5 0 0 k v进线避霄器 0 5 7 ．6 5 0 0 k v进线 P T 0 7 6 5 改 备史架 0 1 6 2 } 建部分 6 5 7 ． 1 变 i 器 5 个、G1 S 书1 个 9 6 H { 线构架2 个、防火墙2 个 道路 O 6 5 暖 通 贽川 2 5 0 _ 合训 7 8I 1 ． 1 7 1 6 1 ． 1 价 6 5 0 0 注 仪比较 j 两个 案仃 蓐肄的部分。 2 0 1 6 年 1 2 月 第 6 期 ．5 3 根据 5 0 0 k V G I S设备招标结果，重庆神华万 州电厂 5 0 0 k VG I S 含进出线套管及全部 G I L母线 为西安西 电开关 电气 有 限公司 Z F 8 A一 5 5 0型 GI S设备 ，设 备 价 格 约 为 5 1 0 0万 元。 因此 ， 实 际招标情况 5 0 0 k V GI S布 置在主变压器 上 方的布置方案与常规 G I S布置方案投资差额会 更 小 。 技术上 5 0 0 k V户内 GI S新型布置方案 比 户外 GI S具有 占地更少、耐污能力强、噪声低、 对周围环境影响小等优点 ；同时运 行管理更方 便，节省了 A排外架空线构架，厂前区布置更 加简洁 ； 5 0 0 k V户内 GI S新型布置方案与汽机 房形成一体，主厂房立面简洁整齐，景观更好， 与相邻的厂前建筑 区更协调，能达到全厂建筑 美观 大方、与周 边环境协调、建筑格调 一致 、 打造现代工业艺术品的 目的。 虽然 5 0 0 k VG I S常规户外布置方案较 5 0 0 k V G I S布置在 主变压器上方新型布置方案节省投 资，但考虑到电厂厂址条件以及本工程 “ 世界一 流、国内第一”的建设 目标和 “ 五化五型 ”自 动化、 智能化、 数字化 、 集约化、 社会化和质量型、 效益型、创新型、 环保型、园林型 的设计理念， 综合上述技术经济 比较 ，重庆神华万州 电厂最 终采用 5 0 0 k V GI S布置在主变压器上方新型布 置方案 。 3 ．4 实施案例 5 0 0 k V G I S布置在主变压器上方 主变压 器采用水冷 方式在 国内大型水 电站中 已得到 广泛采用， 且有大量的运行业绩， 如三峡工程左、 右岸 电站 2 6台 7 0 0 Mw 机组，溪洛渡左、右岸 电站 1 8台 7 7 0 Mw 机组 ，龙滩 9台 7 0 0 Mw 机 组等 。为了更全面了解该布置方式运用情况和 相 关技术 问题 ，我院对三峡水力发 电厂左岸 电 站进行了实地调研，经了解，其 5 0 0 k V配 电装 置为室内 G I S ，采用 A B B E L K 3型的 GI S设备， 布置在主变压器上方，楼面标高为 9 3 ． 6 m，G I S 室跨度为 1 7 m，长度与左岸 1 4台机 组主厂房 差不多，共约 5 0 0 r n 。线路侧的 C VT、阻波 器 和避雷器等露天布置在 GI S屋顶， 标高为 1 0 7 m， 运行情况 良好。 5 4 ． 2 o 1 6 年 1 2 月 第 6 期 4室内 I l l s布置方案的相关问题 5 0 0 k V GI S毗邻于主厂房布置在主变压器 上方，必将涉及到主变型式、冷却方式 的选择 以及 GI S配 电装置室 的通风、防火等一系列 问 题，以下分别进行着重说明。 4 ． 1主变压器型式 本 工程 水运 条件较 好，主变压 器采 用三 相一体变压器在运输上可行 ，且 国产 5 0 0 k V、 1 0 0 0 MV A级三相主变压器已有运行业绩，其可 靠性得到 了有效验证 。冈此，本工程主变压器 可采用三相 一 体变压器。 4 ． 2变压器冷却方式 本工程主变压器容量较大，且布置于室 内， 散热条件较为不利，为了提高主变压器及其布置 区域电气设备的运行安全可靠性，降低噪声，为 运行维护人员创造一个 良好的运行环境，主变压 器采用强迫导向油循环水冷却方式 O DWF 。 高厂变、起 ／ 备变容量不大，发热量较小， 其变压器小问设置机械通风装置就能将变压器 风冷系统排 入室 内的热量排 出室外，高厂 变、 起 ／ 备变均采用 自然油循环风冷方式 O NA F 。 4 ．3 GJ S配 电装置室通风 主 厂 房 A排 披 屋 1 7 ． 0 m 层 GI S配 电装 置 室属 于 S F 电气设 备 室，设置 了兼 作平 时 通风 用 的事故通 风系 统，采用 防 雨百叶 窗 自 然进 风 、机 械排 风 的通 风方 式 ，室 内空 气不 允许 再循环 。事 故 排 风 量 按 换 气 次 数 不 少 于 1 2次 ／ h计 算 ，事 故 排 风 系 统 由 下 部 排 风 系 统 换 气 次 数 ≥ 4次 ／ h 和 上部排 风系 统 换 气次数 ≥ 8次 ／ h 组成 ，平 时通 风时仅 运行下部排风系统，事故通风时上 、下部排风 系统 同时运 行。下 部排风 系统 由 6台风 量为 2 6 0 0 0 m ／ h 台的风机箱、排风管及下部吸风 口 组成，下部吸风 口底部距地面高度 ≤ 0 - 3 m，风 机箱置于 GI S室屋面，沉降于 GI S室下部的有 害气体通过下部吸风 口及排风管，由风机箱 排 至室外 。上部排风装置采用屋顶风机，共设置 1 2台风 量 为 2 6 0 0 0 m ／ h ． 台的屋 顶 风机 。GI S 室通风设备、风管及其附件均考虑防腐措施 。 营 t l删 九 J ． 4 ． 4 G I S配 电装置室防火 GI S室与主厂房之间墙体、楼 板和 门均满 足防火要求，吊物孔处采用防火卷帘和水幕 防 火隔断。 变压器问与其它房间之间的楼面钢梁采用 防火板或防火涂料保护，其耐火极限不低于 3 h ， 墙上的门为 甲级防火门，采取以上这措施后，变 压器间发生火灾时对楼上 G I S设备不会造成影响。 5结论 基于重庆神华万州 电厂 的厂址条件 限制， 为达 到节省厂 区 占地和追求建筑 美观 的要求， 结合对国内大型变压器厂商调研情况和各大型 水 电站 集成布 置优化 成果，在 国 内大 型火 力 发 电厂首 次实施 高压变压 器及 配 电装 置室 内 集成 布置 方案，即 5 0 0 k V GI S与主变 、高厂 变、起 ／ 备变等关联设备集成布置于主厂房 内， GI S布 置于 A列披 屋 1 7 ． 0 m层 ，主 变、高厂 变、起 ／ 备变分别布置于 0 ． 0 m层专用变压器室 内，主变和起 ／ 备变高压侧均通过 GI L母线接 入 GI S ，主变压器采用 强迫导 向油循环水冷 却 方式 OD WF 。通过上述的技术经济分析和重 庆神华万州 电厂的成功投运，希望这种 5 0 0 k V G I S新型布 置方案能对 受厂址地 形条件 限制， 同时追求建筑美观 的大型火力发 电厂工程起到 借鉴作用 。 参考文献 [ 1 】 D L ／ T 5 3 5 2 2 0 0 6 ，高压配 电装嚣设计技术规程 [ S ] ． [ 2 】 D I J I “ 5 2 2 2 2 0 0 5 ，导体和电器选择设计技术规定 [ s J ． [ 3 】 DL ／ T 3 6 1 2 0 l 0 ，气体绝缘金属封 闭输 电线路使用 导则 『 S 1 ． 【 4 ] 阮全荣 ，谢 小平 ．气体绝缘 金属封 闭输 电线 路工程 设计研究 与实践 [ M] ．北京 中国水利水 电出版社， 201 1． [ 5 ] 刘 厚君 ，顾 越岭 ．1 0 0 0 Mw 机组 5 0 0 k V配 电装 置 布置 的优化 [ J ] ．电力建设 ，2 0 0 5 ，2 6 1 2 ． [ 6 ] 侯淑莲 ， 刘莎 ．沿海发 电厂 5 0 0 k V配 电装置选型研 究 [ J ] ．吉林 电力 ，2 0 0 3 ， 1 ． [ 7 ] 袁达夫 ，石风翔 ．三 峡左岸 电站 G I S配电装置几个 问题 的研讨 [ J J ．人民长江，2 0 0 0 ，3 1 S 0 ． [ 8 ] 汤先芹．封闭式组合电器 G I S的特点及维护管理 [ J ] ． 山东 电力技术 ，2 0 0 6 ，f 2 ． [ 9 ] 张岩，张树森．5 0 0 k V 主变压器 出线方式探讨 [ J ] ． 吉林 电力 ，2 0 0 1 ， 3 ． 3 控制变压器采用不接地方式 的主要 目的是提高可靠性，防止二次回路 出现单点 接地时影响设备运行 。然而发 电厂重要 的辅 机电动机大都冗余配置，互为备用，工作电 机故障后会马上联起备用 电机 ，一般不会影 响机组运行。因此，发电厂中为提高可靠性 而采用不接地方式意义不是太大。 当然 ，控制变压器采用不接地方式的好 处也是显而易见的。控制变压器不接地使得 一 次侧与二次侧在 电气上完全绝缘 ，此时二 次回路对地电容 电流极小不足 以对人身造成 伤害，起到了保护人身安全和隔离危险电压 的作用 。该方式 比较适合供 电范围较小、线 路较短的场合，例如没有外围二次回路 的就 地控制配 电箱中，此时该控制变压器起到了 安全隔离作用，相当于隔离变压器。 最终波黑发电项 目中电动机交流控制回 路中的控制变压器二次侧均采用接地方式， 与～ 一 次 电源系统同为 T N供电系统。 5建议 发 电厂中低压交流电动机的交流控制电 源直接取 自本供 电回路还是经过控制变压器 供电，从技术上来看应该属于国内国外两种 不同的习惯做法 ，但个人认为采用控制变压 器 的做法较国内传统做法更为合理，二次回 路的独立性和安全性都得到较好保证，建议 国内发电工程加以考虑。另外，控制变压器 二次侧是否接地宜根据该变压器具体使用场 合确定，对发电厂低压电机交流控制电源中 采用的控制变压器建议二次侧采用接地方式。 参考文献 [ 1 ]G B ／ 5 2 2 6 ． 1 2 0 0 8 ，机械安全机械电器设备 第 1 部分 通用 技术 要求 [ S ] ． [ 2 ]GB 5 0 0 5 5 2 0 1 1 ，通 用用 电设 备配 电设 计规 范 【 S ] ． 2 o 1 6 年 1 2 月 第 6 期 ． 5 5