CN108281917A - 一种特高压交流变电站及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特高压交流变电站及其设计方法，包括：主变压器、1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线；所述主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与所述1100kV等级配电装置相连，中压侧采用550kV油气套管与所述550kV等级配电装置相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连；所述1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线的出线侧分别用于连接相应电压等级的负载。本发明有效节约了占地面积，同时系统安全稳定性高，且布置美观，因而本发明可以广泛应用于特高压交流变电站的设计中。

Description

一种特高压交流变电站及其设计方法

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，具体涉及一种特高压交流变电站及其设计方法。

背景技术

目前我国特高压交流已建、在建工程中变电站主要采用了GIS型配电装置，主变压器高、中压侧进线与GIS配电装置之间的连接一般采用架空方式，也即将GIS设备套管与主变压器进线采用软导线或管母线连接，而且避雷器和电压互感器等均采用户外空气绝缘开关设备(AIS)。

这种布置方式，存在的问题是对1100kV GIS配电装置的设备吊装和检修造成不便，加之因1100kV架构及跨线投资巨大，而且占地面积增加较多，当工程站址落点存在场地受限等问题时，为工程建设带来很多困难。

随着电力网架的快速建设，一些工程的站址落点存在场地受限等问题，但特高压工程的占地面积又较大，因此有效节约占地面积对工程建设及投资具有重大意义。

发明内容

为了解决特高压工程的占地面积较大的问题，本发明提供了一种特高压交流变电站及其设计方法。

本发明采取以下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种特高压交流变电站，其包括：

主变压器、1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线；所述主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与所述1100kV等级配电装置相连，中压侧采用550kV油气套管与所述550kV等级配电装置相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连；所述1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线的出线侧分别用于连接相应电压等级的负载。

所述主变压器、1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线设置为两组以上，且各组主变压器的高、中、低压三侧均通过油气套管与相应等级的配电装置或汇流母线相连。

所述1100kV等级配电装置包括1100kV GIS设备以及1100kV并联电抗器，所述1100kV GIS设备通过1100kV油气套管与主变压器高压侧相连，通过另一1100kV油气套管与1100kV并联电抗器相连。

所述1100kV GIS设备内集成1100kV GIL管道母线、进/出线避雷器以及进/出线电压互感器；所述1100kV GIL管道母线进线侧通过1100kV油气套管与所述主变压器相连，所述1100kV GIL管道母线出线侧通过所述另一1100kV油气套管与所述1100kV并联电抗器相连；所述1100kV GIL管道母线进线侧与所述1100kV油气套管之间设置有进线避雷器和进线电压互感器，所述1100kV GIL管道母线出线侧与另一所述1100kV油气套管之间设置有出线避雷器和出线电压互感器。

所述550kV等级配电装置包括550kV GIS设备以及550kV并联电抗器，所述550kVGIS设备通过550kV油气套管与所述主变压器中压侧相连，通过另一550kV油气套管与所述550kV并联电抗器相连。

所述550kV GIS设备内部集成550kV GIL管道母线、进/出线避雷器、进/出线电压互感器以及断路器；所述550kV GIL管道母线进线侧通过所述550kV油气套管与主变压器的中压侧相连，所述550kV GIL管道母线出线侧通过另一所述550kV油气套管与所述550kV并联电抗器相连；所述550kV GIL管道母线进线侧与所述550kV油气套管之间设置有进线避雷器和进线电压互感器，所述550kV GIL管道母线出线侧与所述另一550kV油气套管之间设置有出线避雷器和出线电压互感器。

所述特高压交流变电站还包括500kV无功补偿装置，所述500kV无功补偿装置经所述550kV GIS设备内的断路器直接安装于所述550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线出线侧。

所述500kV无功补偿装置设置为两组以上，各所述500kV无功补偿装置均经各所述550kV GIS设备内的断路器直接安装于各所述550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线出线侧。

第二个方面，本发明提供了一种特高压交流变电站的设计方法，包括以下步骤：

将原有1100kV和550kV的敞开式进/出线避雷器、进/出线电压互感器集成在1100kV和550kVGIS设备内；将两组主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与1100kV GIS设备内的1100kVGIL管道母线相连，中压侧采用550kV油气套管与550kV GIS设备内的550kVGIL管道母线相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连；将1100kV GIS设备内1100kV GIL管道母线出线侧采用1100kV油气套管与1100kV并联电抗器相连，将550kV GIS设备内550kV GIL管道母线出线侧采用550kV油气套管与550kV并联电抗器相连；将500kV无功补偿装置经550kV GIS设备中的断路器直接接于500kV GIL管道母线出线侧。

在所述将原有1100kV和550kV的敞开式进/出线避雷器、进/出线电压互感器集成在1100kV和550kVGIS设备内之前，还包括：

取消原有主变压器与1100kV和550kV GIS设备之间、1100kV和550kV GIS设备与1100kV和550kV并联电抗器之间的主变进线架构及其架空导线。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明中主变压器三侧电压等级均采用油气套管与各电压等级配电装置相连，取消原有主变压器与高压、中压之间的主变进线架构及其架空导线，并将原有敞开式避雷器、电压互感器更换为SF6GIS设备，集成在1100kV和550kV GIS设备内，1100kV和550kV GIS设备与1100kV和550kV并联电抗器之间均采用油气套管相连，有效节约占地面积。

附图说明

图1是本发明实施例中特高压交流变电站的平面布置图；

图2是本发明实施例中特高压交流变电站的示意性结构框图。

具体实施方式

发明人在发明过程中注意到：

1100kV交流变电站是我国数量较多的一类特高压交流变电站，该变电站的三侧电压等级分别为高压1100kV、中压550kV和低压110kV，主变压器的各电压等级进线分别与不同电压等级配电装置相连,各电压等级配电装置出线末端设置无功补偿装置。其中，配电装置是能够控制、接受和分配电能的电气装置的总称，其型式一般有三种：一种是空气绝缘的常规配电装置(AIS型)，第二种是混合式配电装置(HGIS型)，第三种是气体绝缘金属封闭式配电装置(GIS型)。GIS型配电装置由于具有占地面积小、可靠性高、安全性强、维护工作量小的优点，因此目前我国特高压交流已建、在建工程中变电站主要采用了GIS型配电装置。

但是，在已经投产及在建的工程中，主变压器高、中压侧进线与GIS配电装置之间的连接一般采用架空方式，也即将GIS设备套管与主变压器进线采用软导线或管母线连接，而且避雷器和电压互感器等均采用户外空气绝缘开关设备(AIS)。这种布置方式，存在的问题如下：对1100kV GIS配电装置的设备吊装和检修造成不便，加之因1100kV架构及跨线投资巨大，而且占地面积增加较多，当工程站址落点存在场地受限等问题时，为工程建设带来很多困难。

另外，常规的特高压交流变电站设计中，各电压等级的配电装置出线末端一般设置有无功补偿装置。例如，1100kV、550kV配电装置与1100kV、550kV并联电抗器之间通常采用管母连接，其占地面积较大，而且避雷器和电压互感器等部件设置在空气中，给变电站的安全运行带来安全隐患。低压侧的110kV无功补偿装置通常采用110kV HGIS配负荷开关，其无法实现短路故障保护，而且通常直接设置在主变压器的低压侧的110kV汇流母线上，当一组主变压器退出运行时，其下所带全部无功补偿装置均需要退出运行，给整个交流变电站的安全稳定运行带来隐患。

为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种特高压交流变电站及设计方法。

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提出的一种特高压交流变电站，其包括：主变压器1、1100kV等级配电装置2、550kV等级配电装置3以及110kV汇流母线4。

主变压器1的高压侧采用1100kV油气套管与1100kV等级配电装置2相连，中压侧采用550kV油气套管与550kV等级配电装置3相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线4相连；1100kV等级配电装置2、550kV等级配电装置3以及110kV汇流母线4上分别连接相应电压等级的负载。

1100kV等级配电装置2可以包括1100kV GIS设备21和1100kV并联电抗器22，1100kVGIS设备21通过1100kV油气套管与主变压器的高压侧相连，通过另一1100kV油气套管与1100kV并联电抗器22相连。

1100kV GIS设备21内部可以集成1100kV GIL管道母线211、进/出线避雷器212/213、进/出线电压互感器214/215、断路器(图中未示出)、隔离开关(图中未示出)等电气设备；其中，1100kV GIL管道母线211进线侧通过1100kV油气套管与主变压器1相连，1100kVGIL管道母线211出线侧通过另一1100kV油气套管与1100kV并联电抗器22相连；且1100kVGIL管道母线211进线侧与1100kV油气套管之间设置进线避雷器212和进线电压互感器214，1100kV GIL管道母线211出线侧与另一1100kV油气套管之间设置出线避雷器213和出线电压互感器215。

550kV等级配电装置3可以包括550kV GIS设备31以及550kV并联电抗器32，550kVGIS设备31通过550kV油气套管与主变压器1的中压侧相连，通过另一550kV油气套管与550kV并联电抗器32相连。

550kV GIS设备31内部可以集成550kV GIL管道母线311、进/出线避雷器312/313、进/出线电压互感器314/315、断路器(图中未示出)、隔离开关(图中未示出)等电气设备；且550kV GIL管道母线311进线侧通过550kV油气套管与主变压器1的中压侧相连，550kV GIL管道母线311出线侧通过另一550kV油气套管与550kV并联电抗器32相连；且550kV GIL管道母线311进线侧与550kV油气套管之间设置进线避雷器312和进线电压互感器314，550kVGIL管道母线311出线侧与另一550kV油气套管之间设置出线避雷器313和出线电压互感器315。特高压交流变电站还包括500kV无功补偿装置5，500kV无功补偿装置5通过500kV GIS设备32内的断路器设置在550kV GIL管道母线311出线侧。

上述实施例中，各电气设备可以根据实际需要成套设置，例如，当主变压器1设置为两组时，1100kV GIS设备21、1100kV并联电抗器22、550kV GIS设备31、550kV并联电抗器32、以及无功补偿装置5可以相应设置为两组。

上述各实施例中，主变运输道路布置在主变压器的低压侧，主变压器低压侧的110kV GIL汇流母线地下跨越主变运输道路。

实施例2

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种特高压交流变电站的设计方法，包以下步骤：

1)取消原有主变压器与1100kV和550kV GIS设备之间、1100kV和550kV GIS设备与1100kV和550kV并联电抗器之间的主变进线架构及其架空导线，并将原有1100kV和550kV的敞开式进/出线避雷器、进/出线电压互感器集成在1100kV和550kVGIS设备内；

2)将两组主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与1100kV GIS设备内的1100kVGIL管道母线相连，中压侧采用550kV油气套管与550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连。

3)将1100kV GIS设备内1100kV GIL管道母线出线侧采用1100kV油气套管与1100kV并联电抗器相连，将550kV GIS设备内550kV GIL管道母线出线侧采用550kV油气套管与550kV并联电抗器相连；

4)将500kV无功补偿装置经550kV GIS设备中的断路器直接接于500kV GIL管道母线出线侧，用于无功补偿。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中主变压器三侧电压等级均采用油气套管与各电压等级配电装置相连，取消原有主变压器与高压、中压之间的主变进线架构及其架空导线，并将原有敞开式避雷器、电压互感器更换为SF6GIS设备，集成在1100kV和550kV GIS设备内，有效节约占地面积。

2、本发明由于采用500kV无功补偿装置代替原有110kV无功补偿装置，并将500kV无功补偿装置通过550kV GIS设备内的断路器直接安装于500kV GIL管道母线侧，接线简单，解决了常规110kV断路器采用HGIS配负荷开关方案无法实现短路故障保护的问题，且任意一组主变压器退出运行，均不影响无功配置，系统安全稳定性较高。

3、本发明由于1100kV和550kV GIS设备与1100kV和550kV并联电抗器之间均采用油气套管相连，能够有效节约占地面积。

4、本发明由于主变运输道路布置在主变压器低压侧，采用110kV GIL管道母线地下跨越主变运输道路，不仅可方便主变压器的运输及检修，有利于抗震，而且布置美观。因而，本发明可以广泛应用于特高压交流变电站的设计中。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种特高压交流变电站，其特征在于，包括：主变压器、1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线；

所述主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与所述1100kV等级配电装置相连，中压侧采用550kV油气套管与所述550kV等级配电装置相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连；所述1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线的出线侧分别用于连接相应电压等级的负载。

2.如权利要求1所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述主变压器、1100kV等级配电装置、550kV等级配电装置以及110kV汇流母线设置为两组以上，且各组主变压器的高、中、低压三侧均通过油气套管与相应等级的配电装置或汇流母线相连。

3.如权利要求1或2所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述1100kV等级配电装置包括1100kV GIS设备以及1100kV并联电抗器，所述1100kV GIS设备通过1100kV油气套管与主变压器高压侧相连，通过另一1100kV油气套管与1100kV并联电抗器相连。

4.如权利要求3所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述1100kV GIS设备内集成1100kV GIL管道母线、进/出线避雷器以及进/出线电压互感器；

所述1100kV GIL管道母线进线侧通过1100kV油气套管与所述主变压器相连，所述1100kV GIL管道母线出线侧通过所述另一1100kV油气套管与所述1100kV并联电抗器相连；所述1100kV GIL管道母线进线侧与所述1100kV油气套管之间设置有进线避雷器和进线电压互感器，所述1100kV GIL管道母线出线侧与所述另一1100kV油气套管之间设置有出线避雷器和出线电压互感器。

5.如权利要求1或2所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述550kV等级配电装置包括550kV GIS设备以及550kV并联电抗器，所述550kV GIS设备通过550kV油气套管与所述主变压器中压侧相连，通过另一550kV油气套管与所述550kV并联电抗器相连。

6.如权利要求5所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述550kV GIS设备内部集成550kV GIL管道母线、进/出线避雷器、进/出线电压互感器以及断路器；

所述550kV GIL管道母线进线侧通过所述550kV油气套管与主变压器的中压侧相连，所述550kV GIL管道母线出线侧通过另一所述550kV油气套管与所述550kV并联电抗器相连；所述550kV GIL管道母线进线侧与所述550kV油气套管之间设置有进线避雷器和进线电压互感器，所述550kV GIL管道母线出线侧与所述另一550kV油气套管之间设置有出线避雷器和出线电压互感器。

7.如权利要求5所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述特高压交流变电站还包括500kV无功补偿装置，所述500kV无功补偿装置经所述550kV GIS设备内的断路器直接安装于所述550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线出线侧。

8.如权利要求7所述的一种特高压交流变电站，其特征在于：所述500kV无功补偿装置设置为两组以上，各所述500kV无功补偿装置均经各所述550kV GIS设备内的断路器直接安装于各所述550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线出线侧。

9.一种特高压交流变电站的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

将原有1100kV和550kV的敞开式进/出线避雷器、进/出线电压互感器集成在1100kV和550kVGIS设备内；

将两组主变压器的高压侧采用1100kV油气套管与1100kV GIS设备内的1100kVGIL管道母线相连，中压侧采用550kV油气套管与550kV GIS设备内的550kV GIL管道母线相连，低压侧采用110kV油气套管与110kV汇流母线相连；

将1100kV GIS设备内1100kV GIL管道母线出线侧采用1100kV油气套管与1100kV并联电抗器相连，将550kV GIS设备内550kV GIL管道母线出线侧采用550kV油气套管与550kV并联电抗器相连；

将500kV无功补偿装置经550kV GIS设备中的断路器直接接于500kV GIL管道母线出线侧。

10.如权利要求9所述的一种特高压交流变电站的设计方法，其特征在于，在所述将原有1100kV和550kV的敞开式进/出线避雷器、进/出线电压互感器集成在1100kV和550kVGIS设备内之前，还包括：

取消原有主变压器与1100kV和550kV GIS设备之间、1100kV和550kV GIS设备与1100kV和550kV并联电抗器之间的主变进线架构及其架空导线。