[word格式] SF6充氣柜在城市220kV變電所的應(yīng)用

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1、SF6充氣柜在城市220kV變電所的應(yīng)用2007年1月江蘇電機(jī)工程JiangsuElectricalEngineering第26卷第1期25SF6充氣柜在城市220kV變電所的應(yīng)用徐寧(江蘇省電力公司,江蘇南京210024)摘要:介紹了SF6充氣柜的特點,從接線及進(jìn)出線的選擇,平面布置的考慮和柜體基礎(chǔ)的設(shè)計提出了SF6充氣柜在220kV變電所應(yīng)用中的設(shè)計方案以及要解決的問題.以220kV金橋變電所為例,說明了SF6充氣柜在城市變電所應(yīng)用的設(shè)計思路和要點.關(guān)鍵詞:SF6充氣柜;220kV變電所;設(shè)計方案中圖分類號:TM63文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:10090665(2007)01002503隨著電

2、力系統(tǒng)的發(fā)展和電器制造技術(shù)的進(jìn)步.要求進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)運行的可靠性.因此高壓開關(guān)設(shè)備的運行可靠性受到了特別關(guān)注在常規(guī)空氣絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)取得進(jìn)步的基礎(chǔ)上.從20世紀(jì)80年代開始推出了柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡稱CGIS或充氣柜.也有稱為SF6充氣柜).典型的充氣柜是以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)而采用真空滅弧的方式.是一種新型組合式配電電器其接線原理和功能與常規(guī)空氣絕緣開關(guān)柜基本相同.主要區(qū)別在于采用了SF6氣體封閉氣室,通常有母線室(包括隔離開關(guān)),斷路器室(包括電纜終端)等.每個氣室均為一個完整內(nèi)部元件的模塊,各模塊間以錐形接頭連接,SF6氣體充氣壓力約為0.05MPa(表

3、壓).此外,設(shè)有不充氣的電纜出線隔室和控制室.并布置有斷路器和隔離開關(guān)的操動機(jī)構(gòu).柜之間母線連接一般采用插接式固體絕緣連接頭,沒有暴露在空氣中的一次帶電體.1SF6充氣柜特點及應(yīng)用1.1特點(1)體積小.開關(guān)柜內(nèi)母線和各分支回路導(dǎo)體均采用SF6氣體絕緣.與普通開關(guān)柜的空氣或固體絕緣相比,大大壓縮了尺寸.以35kV開關(guān)柜為例.普通空氣絕緣柜寬(間隔寬度)在1818mitt以上.采用固體復(fù)合絕緣如導(dǎo)體包裹固體材料絕緣可將柜寬壓縮至12001400mm,而采用SF6氣體絕緣的充氣柜柜寬壓縮至600mm左右.因此.在柜深基本相同的情況下.可節(jié)省占地1/2以上.(2)可靠性高.由于主要電氣元件是在類似G

4、IS結(jié)構(gòu)的氣室中,因此基本不受灰塵,潮濕,腐蝕,小動物等環(huán)境因素的影響.設(shè)備運行可靠性顯著提高.(3)安裝維護(hù)簡便.由于開關(guān)柜除柜體框架外.主體部分均為模塊化設(shè)計,所以現(xiàn)場安裝快捷簡便.運行維護(hù)工作量也較常規(guī)配電裝置大為減少收稿日期:2006一O809;修回日期:20060924(4)性價比較高.盡管采用了SF6氣體絕緣全密封結(jié)構(gòu).相對空氣絕緣和固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜,成本相對較高.但如與GIS設(shè)備比較.充氣柜采用真空斷路器為開斷元件.而沒有采用GIs中那種獨立的S滅弧室和復(fù)雜的操作機(jī)構(gòu),故其成本低于相應(yīng)的GIS設(shè)備1.2應(yīng)用及分析SF6充氣柜雖然是一種設(shè)計新穎,結(jié)構(gòu)先進(jìn)的開關(guān)設(shè)備.但目前國內(nèi)應(yīng)用

5、還不普遍.其主要原因有:(1)技術(shù)較新,工藝要求較高,生產(chǎn)此類產(chǎn)品的主要是幾家國際知名企業(yè).且價格昂貴,以35l(V單間隔為例.報價在50萬70萬元.而國產(chǎn)或合資企業(yè)生產(chǎn)的固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜單間隔報價不超過3O萬元:(2)目前國產(chǎn)35kV電壓等級固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜的技術(shù)較成熟.對常規(guī)變電所其可靠性,占地面積等技術(shù)指標(biāo)均能滿足要求,而SF6充氣柜的設(shè)計和生產(chǎn)歷史較短,還不能替代固體復(fù)合絕緣開關(guān)柜.隨著我國城市化程度的不斷提高.特別在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū).因城市和周邊開發(fā)區(qū)土地價格的快速增長,使變電所征地費用直線上升.征地拆遷工作成為變電所建設(shè)新難點.因此,SF6充氣柜設(shè)備占地少可靠性高,少維護(hù)的優(yōu)勢將逐

6、漸體現(xiàn)出來.江蘇省近年來SF6充氣柜的應(yīng)用也越來越廣泛.除電力系統(tǒng)內(nèi)城市戶內(nèi)站外.一些工作環(huán)境特殊的大型企業(yè)如地鐵,石化,冶金等也在逐步推廣使用.2設(shè)計方案及主要問題的解決1.】2.1接線選擇在220kV變電所中.1035kV配電裝置作為變電所低壓側(cè)主要對變電所附近負(fù)荷供電.SF6充氣柜在接線方面的考慮與普通開關(guān)柜基本相同.但通常采用單母線分段接線.而不是采用獨立電氣元件組裝式配電裝置慣用的雙母線帶旁路母線這是因為設(shè)備集成化程度高,母線為全封閉狀態(tài).而不像敞開式布置時雙母線可輪流停電檢修.而且充氣柜江蘇電機(jī)工程設(shè)備可靠性高,故可簡化接線.220kV變電所中.35kV電壓等級通常用于城郊或開發(fā)區(qū)

7、等供電范圍較大或有大用戶的地區(qū)供電,由于進(jìn)出線回路往往不超過12回,一般采用單母線單分段(兩段母線),典型接線如圖1.至2號主變至1號主變y2M35kVlMilI出線出線出出線出線出線圖1單母線分段接線示意而10kV電壓等級通常用于城市中心等供電范圍較小,但負(fù)荷密度較大地區(qū),可以選擇多分段接線方式.例如出線回路較多時可接成單母線四分段2.2進(jìn)出線方式選擇.受結(jié)構(gòu)限制,SF6充氣柜進(jìn)出線僅能采取柜下進(jìn)出線方式.具體有電纜和絕緣硬母線2種2種方案比較:絕緣硬母線通流容量較大,但成本較高,且對安裝要求嚴(yán)格.所有制成段都必須在工廠加工成形,現(xiàn)場安裝時不允許有偏差,所以很少采用;電纜本體成本較低,安裝較

8、簡便,現(xiàn)場可根據(jù)需要彎曲,調(diào)整鋪設(shè)路線方便,但大載流量時由于并聯(lián)電纜較多,敷設(shè)比較困難.綜合考慮成本及工期等因素,SF6充氣柜通常采用電纜進(jìn)出線2.3平面布置與普通開關(guān)柜布置方式相似,SF6充氣柜可采用單列或雙列布置,由于充氣柜的斷路器系固定封裝,所以不需像手車柜或中置柜那樣考慮斷路器抽出距離,對部件拼裝,操作空間要求較小以某廠家產(chǎn)品為例,要求柜前最小操作通道1000mm,柜后通道50mm,柜上空間300mm.對照高壓配電裝置設(shè)計規(guī)程要求,充氣柜對空間要求遠(yuǎn)低于規(guī)程對常規(guī)開關(guān)柜要求.特別是在220kV城市變電所中1035kV充氣柜所占空間較小,可與110kV中壓側(cè)配電裝置統(tǒng)一考慮,在同一建筑中

9、分層布置.安裝空間不會有問題,圖2是典型的布置方案2.4柜體基礎(chǔ)設(shè)計由于SF充氣柜進(jìn)出線全部在下部進(jìn)行.而柜寬寬度僅600rnnl,故其基礎(chǔ)進(jìn)出線密集.對設(shè)計要求較高.圖3是某廠家提供的充氣柜基礎(chǔ)布置圖3中點狀陰影部分為充氣柜底部在地面上的投影,其中疊加斜線部分為充氣柜底部與地面接觸部分,其余部分與地面不接觸.充氣柜每一間隔寬度為600rnnl,質(zhì)量約700kg,柜體質(zhì)量實際分布18.o0室內(nèi)桁車14.00:.8110kV屋內(nèi)GISnl一凡m.Ij一一目罱1100II畝.盥,lr口碉E15o015o0電纜夾層耵口0.45O.00=一十6._一日王rlllj,.UCr,I5o0-9oo.3500

10、4600.I3000.10000.圖235l(V充氣柜與110l(VGIS聯(lián)合布置斷面在斜線部分.由圖3可見,一次電纜孔與二次電纜孔距離很近,兩孔邊距僅80ninl,兩孔中均有大量電纜穿過,尤其是主變進(jìn)線間隔一次電纜孔.J齠辯t侉瓤,/.f/f/:/廠lrl_一廣_r廣rlnl一45l8以善n穩(wěn)t拯Z一_矗怒妊斑薯Z南疊倒例囂瑟耐E8:1l錒l5260o60o60ol60o為一次電纜孔:為二次電纜孔圖3某廠家35kV充氣柜基礎(chǔ)示意以電壓等級為220kWll0kv/35kV的三相電力變壓器為例.如其各電壓側(cè)容量為180/180/90MV?A,則低壓側(cè)工作電流估算為:,e=1.0590/(,/丁x

11、35)1.559(kA)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體,設(shè)f:1.2A/mm2,則主變35kV回路電纜經(jīng)濟(jì)的截面為S=厶/f:1559/1.2l300(II1m2),參照現(xiàn)有電纜規(guī)格系列.每相可以選取3(Y一35400)電力電纜.總截面3400=1200(mm2)較符合經(jīng)濟(jì)性.由此可見.在1145lnnl510mm孔中需穿過9根Ynr.35-400電纜,并要在電纜孔下方考慮插接式電纜留有一定的操作空間.另外,一次電纜孔與二次電纜孔之間只有80mm寬的基礎(chǔ)卻必須承受柜體近一半的荷重.這也是充氣柜安裝設(shè)計的難點歸納起來,設(shè)計充氣柜基礎(chǔ)應(yīng)確保:(1)保證一次,二次電纜合理的進(jìn)出路徑;(2)保證一次電纜插接操

12、作必要的空間;(3)一期工程安裝完畢后應(yīng)保證今后擴(kuò)建,維護(hù)工作(尤其是對充氣柜底部進(jìn)出線電徐寧:SF6充氣柜在城市220kV變電所的應(yīng)用27纜的維護(hù),擴(kuò)建)的可行性;(4)為達(dá)到上述要求,相應(yīng)土建結(jié)構(gòu)必須緊湊有效.3典型設(shè)計方案以金橋變電所為例.介紹SF6充氣柜及其基礎(chǔ)設(shè)計方案.設(shè)計中主要采取了如下措施.(1)一次,二次電纜進(jìn)出路徑規(guī)劃方面.考慮到進(jìn)出線工藝的順暢性.總平面布置將35kV戶內(nèi)配電裝置布置在主變和35kV主要出線方向之間.見圖4這樣35kV電壓等級的主變進(jìn)線與出線電纜分別引向相反方向.走線清晰,不易造成局部電纜過分密集.各柜二次電纜匯聚后引至主控樓方向.在開關(guān)柜屏前設(shè)計布置一條二

13、次電纜溝.各柜的二次電纜均通過電纜管引至二次電纜溝.將來在擴(kuò)建時二次電纜放線不會影響已有運行間隔圖435kV電纜層走向示意(2)在充氣柜下方設(shè)計了一個電纜半層.一次電纜支架設(shè)于充氣柜開孔正下方.這主要是考慮35kv電纜本體較重.應(yīng)該盡量減少電纜盤曲.同時便于電纜頭向上插接.電纜層高度為2.2m.加上充氣柜電纜終端距底面距離為0.6m.可以保證一次電纜最上層彎曲半徑達(dá)到60(Y一35400外徑)X20=l200mat.同時也能保證插接電纜操作空間.(3)電纜層平面如圖4.共設(shè)置了4個檢修人孔.主要考慮電纜排架對空間分割.避免出現(xiàn)檢修維護(hù)無法進(jìn)入的死角(4)電纜排管的應(yīng)用.在充氣柜下面設(shè)計一個類似

14、加寬電纜溝局部電纜層這一方式可減少土建工程量.不必將充氣柜室地坪抬高另做一層電纜層.但下挖局部電纜層存在防水問題.特別是與室外電纜溝連接處.由于電纜層地勢較低.容易積水倒灌.設(shè)計采用了一段電纜排管連接室內(nèi)電纜層與室外電纜溝.相對而言.電纜排管較易采取防水措施.且設(shè)計有一定坡度.便于施工放電纜.(5)充氣柜基礎(chǔ)一,二次電纜孔間承重基礎(chǔ)的處理設(shè)計的一,二次電纜孔間一段土建梁跨度較大.梁寬不易做小.開始做成鋼筋混凝土梁后因過寬影響一次電纜施工.現(xiàn)場采取局部用工字鋼代替的臨時措施4結(jié)束語(1)SF6充氣柜具有占地小,可靠性高等優(yōu)點.在土地資源緊張地區(qū).正在得到日益廣泛的運用.(2)SF6充氣柜的應(yīng)用設(shè)

15、計在接線,總布置方面與常規(guī)開關(guān)柜基本相似.但由于結(jié)構(gòu)尺寸非常緊湊.對安裝基礎(chǔ)要求較高.給設(shè)計帶來一定困難.經(jīng)總結(jié)已投運的幾個變電所的經(jīng)驗.設(shè)計時應(yīng)注意:充氣柜進(jìn)出線通常采用電纜方式.設(shè)計應(yīng)按遠(yuǎn)景規(guī)模做好電纜溝管的預(yù)留.做好一,二次電纜路徑的規(guī)劃.充氣柜下方電纜層應(yīng)保證足夠的高度和空間.要求充分與廠家溝通.條件允許宜首先考慮采用地上電纜層.如采用地下電纜層則應(yīng)充分考慮防水,通風(fēng)等問題.充氣柜對基礎(chǔ)承重結(jié)構(gòu)要求較高.建議有條件局部可采用鋼結(jié)構(gòu)支撐.以免對后期電氣安裝產(chǎn)生障礙參考文獻(xiàn):1弋東方.電力工程電氣設(shè)計手冊M.北京:水利電力出版社.1989.2謝熹.發(fā)電廠變電所電氣接線和布置M.北京:水利電

16、力出版社.1992.作者簡介:徐寧(1972-),男,浙江杭州人,工程師,主要從事電網(wǎng)規(guī)劃變電工作.ApplicationofSF6Gas?insulatedSwitchboardto220kVUrbanSubstationXUSing(JiangsuElectricPowerCompany,Nanjing210024,China)Abstract:ThispaperintroducesthecharacteristicsofSF6gasinsulatedswitchboard.andpresentsthedesignschemeandproblemsinneedofsolventinthea

17、pplicationofSF6gas-insulatedswitchboardtothe220kVsubstationsfromtheaspectsofconnectionchoice,inandoutlinechoice,plainlayoutconsiderationandboardfoundationdesign.AndthenitanalysesthedesignthoughtandmainpointsofusingSgasinsulatedswitchboardinurbansubstationstakingthe220kVJinqiaosubstationasallexample.Keywords:SF6gas-insulatedswihboard;220kVsubstation;designscheme