CN201877703U

CN201877703U - 一种紧凑型500kV主变66kV侧结构

Info

Publication number: CN201877703U
Application number: CN2010206551804U
Authority: CN
Inventors: 徐荥; 王伟; 田俊强; 庞可; 曹志民; 张继军; 顾尔重; 耿建风
Original assignee: Hennan Electric Power Survey and Design Institute
Current assignee: Hennan Electric Power Survey and Design Institute
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-12-13

Abstract

一种紧凑型500kV主变66kV侧结构，它包括A、B、C三相变压器，三相变压器通过△母线连接总回路，总回路连接66kV母线及开关分支回路，66kV母线及开关分支回路连接各个分支回路，所述的分支回路包括电容分支回路和电抗分支回路；所述的电容分支回路包括并联电容器组以及与并联电容器组相连接的串联电抗器；所述的电抗分支回路包括三相电抗器，所述△母线采用气体绝缘母线完成△绕组；在所述的电容分支回路中，将每个并联电容器组中的A、B、C三相叠加放置；在所述的电抗分支回路中，所述的电抗器为叠装式干式并联空芯电抗器或者磁屏蔽并联电抗器。

Description

一种紧凑型500kV主变66kV侧结构

技术领域

本实用新型涉及一种紧凑型500kV主变66kV侧结构。

背景技术

我国500kV变电站采用550kV/220kV/66kV三级电压，低压侧接入无功补偿装置和站用电，是变电站的重要组成部分。

目前在变电站设计中，普遍侧重高电压等级的设计优化，通过优化接线型式、采用紧凑型设备、压缩配电装置尺寸等措施，来提高变电站的可靠性、降低占地面积、降低工程造价。但对主变低压侧仍延续最初的思路和模式，均采用常规设备和常规配电装置，多年来并无明显的发展变化，占地很面积大，如在高中压侧采用紧凑型设备的500kV变电站中，主变低压侧占地达全站总面积的26~31%。

随着电网建设的高速发展，变电站规模和容量越来越大，主变低压侧设备增多、占地面积大的问题也越来越突出。由于土地是不可再生资源，为进一步落实合理利用土地、切实保护耕地的基本国策，迫切需要进行主变低压侧的优化设计，这些问题的解决必将提升变电站的整体设计水平，提高运行可靠性。

图1为现有的500kV主变66kV侧结构设计，占地面积非常大，其主要体现在如下几个方面。

其中总回路、66kV母线及开关分支回路采用AIS，即敞开式电气设备和敞开式母线。这种方式由于电气设备多，A、B、C三相电气设备和母线之间受电气净距的限制，布置留有较大距离，占地面积很大，布置凌乱。

如图2所示，现有的500kV主变66kV△母线设计主要为敞开式，即从三个单相变压器引出来的输出端子直接在A、B、C三相线上完成△绕组。这种方式由于普通母线之间受到电气净距的限制，所以占地面积很大，且很耗费母线的用量。

低压并联电抗器是500kV变电站中重要的无功补偿装置之一，主要作用是阶梯的吸收电网剩余充电功率，保证电压稳定在允许的范围。因其装设于主变压器低压侧，因而称为低抗，以区别于装设在高压侧的高抗。对于500kV变电站，目前工程中应用的低抗形式有“干式空心式”和“油浸铁芯式”两种。

（1）油浸铁芯式并联电抗器

低压油浸铁芯式电抗器的结构与变压器相似，主要由线圈、铁芯和油箱等部件组成，具有可靠性高、设备尺寸小、布置紧凑等优点。

油抗的主要劣势在于价格昂贵，同时油抗体内有大量绝缘冷却油，安装时需设置油池和防火墙，另外运行时噪声很大，当前仅在少部分地区有所应用。

（2）干式空心并联电抗器

干式空心并联电抗器均为单相结构，采用圆筒状环氧树脂包封式线圈，电抗器由数个构成同心圆结构的线圈包封并联组成，无铁芯，导磁介质为空气，整个电抗器结构简单、紧凑，能长期运行在户外气候条件下，设备维护简单方便，工程造价相对便宜。由于上述优点，常规干抗被《330~500kV变电所无功补偿装置设计技术规定》（DL 5014-92）优先推荐，并在国内工程广泛应用。

常规干抗的缺点也很明显，其本身尺寸较大，且须满足相互间的防磁距离，一般布置为“品字形”或“一字形”，占地较大，如图3、图4、图5和图6所示，图中，电抗器的虚线框表示的是防磁距离。

常规电容器成套装置，在变电站中均采用分相布置方式，造成占地面积太大，如图7、图8所示。图中，每相电抗器装在一个塔架上，且每相电抗器分为两段，这样的布置方式占用了大量的土地面积。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种占地面积小的紧凑型500kV主变66kV侧的结构设计。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括A、B、C三相变压器，三相变压器通过△母线连接总回路，总回路连接66kV母线及开关分支回路，66kV母线及开关分支回路连接各个分支回路，所述的分支回路包括电容分支回路和电抗分支回路；所述的电容分支回路包括并联电容器组以及与并联电容器组相连接的串联电抗器；所述的电抗分支回路包括三相电抗器，所述△母线采用气体绝缘母线完成△绕组；在所述的电容分支回路中，将每个并联电容器组中的A、B、C三相叠加放置；在所述的电抗分支回路中，所述的电抗器为叠装式干式并联空芯电抗器或者磁屏蔽并联电抗器。

所述的叠装式干式并联空芯电抗器是指：在A、B、C三相干式空芯电抗器中，至少有两相空芯电抗器上下叠装放置；且两相空芯电抗器的中性点相近布置且直接连接。

将B相电抗器布置于前侧，将A相电抗器和C相电抗器叠装后布置于后侧；且所述A相电抗器出线端布置在上方，C相电抗器出线端布置在下方，两相的中性点在中间直接相连。

将A、B、C三相电抗器上下叠装设置，在相邻的两相电抗器之间设置电抗器支柱绝缘子。

所述的磁屏蔽并联电抗器是指：每相电抗器均由上下两段组成，每相电抗器的上下两段之间通过星形架连接；且每段电抗器的线包内外均设有高导磁铁芯。

所述的A、B、C三相电抗器呈“品”字形或“一”字形布置。

在所述的电容分支回路中，所述串联电抗器中的A、B、C三相叠加放置。

所述的总回路、66kV母线及开关分支回路采用紧凑型的开关电气设备GIS。

采用上述技术方案的本实用新型，采用了多种措施联合对500kV主变66kV侧的结构进行紧凑设计，从而大大减小了占地面积，具体分析如下。

一、总回路、66kV母线及开关分支回路采用GIS，节约占地，效果显著，每线主变下节约占地约700平方米。

（1）节约占地：由于GIS采用SF6气体作为绝缘，设备布置紧凑，母线三相共体，大大减少占地面积。以4组主变计，AIS和GIS的安装宽度均为203米，AIS布置深度为67.5米，而GIS为53米。GIS节约占地2943.5平方米，每台主变下节约占地736平方米。

（2）可靠性高：由于电气设备和母线全部封闭在金属壳体内，充以高强介质作为绝缘，只有少量套管在大气中，收到外部气候变化和空气污染的影响极小，运行可靠性能高。

（3）布置整齐清晰：全部ABC三相电气设备和母线布置为整体布置，整齐、清晰，彻底改变了AIS设备多，瓷瓶多，导线连接多，ABC分相布置造成的凌乱情况。

（4）运行维护工作量小：由于GIS外绝缘较AIS大幅减少，运行清扫维护工作量大大减少。

二、主变△母线采用气体绝缘母线，其技术性能优越，节约占地效果显著，每组主变下节约占地约200平方米。

（1）可靠性：一组敞开式母线设置16~19支支持绝缘子，存在一定的闪络几率；气体绝缘母线GIB三相导体在封闭的金属壳体内，仅有6只外露套管，降低了瓷套闪络的几率。

（2）占地面积：气体绝缘母线可压缩纵向尺寸5.8m，一组主变横向占地尺寸按40m考虑，可节约占地约230m²。

（3）运行维护：气体绝缘母线GIB外露套管较常规敞开式母线瓷瓶更少，清扫维护工作量小。

（4）抗震性能：气体绝缘母线GIB直接固定在钢构架上，取消支柱绝缘子，具有较强的抗地震能力。

（5）经济性分析：66kV气体绝缘母线综合造价6000元/米，每组主变下用量约25米，共30万元；如采用支持式管型母线，每组主变下约需5万元。

三、由于将干式空芯电抗器叠装放在一起，所以可以更好地节省占地面积。将此技术与现有技术做比较得到下述表1。

Figure 2010206551804100002DEST_PATH_IMAGE002

表1

可见，从一个间隔角度，两叠一平电抗器占地面积最小。同时我们可以发现，两叠一平方案间隔纵向尺寸与并联电容器装置相当，因而对站区场地的利用率最高，在实际工程应用中节约用地效果更加明显。

四、由于采用磁屏蔽式并联电抗器，不需要防磁距离，所以可以更好地节省占地面积。将此技术与现有技术做比较得到下述表2。

表2

从表2中可以看出，本实用新型具有以下优点：

（1）叠装型干式空心并联电抗器和磁屏蔽并联电抗器技术性能满足相关标准，继承了常规干式空心电抗器的优点，符合无油化的电力技术发展趋势。

（2）叠装型干抗和磁屏蔽电抗器实现了设备的小型化和布置的紧凑化，大幅降低了主变低压侧布置尺寸，符合“合理利用土地、切实保护耕地”的基本国策。

（3）叠装型干抗和磁屏蔽电抗器均合理控制了设备造价和工程投资，其中叠装型干抗经济性能与常规方案基本相当，磁屏蔽电抗器略高于常规干抗，但远低于油抗。

五、将电容器成套装置中的串联电抗器三相叠加放置，从而大大减少了占地面积。

附图说明

图1为现有技术中500kV主变66kV侧的结构示意图。

图2为66kV常规母线的平面布置图。

图3为现有技术中采用“品”字形布置干式空芯并联电抗器的结构图。

图4为图3的平面布置图。

图5为现有技术中采用“一”字形布置干式空芯并联电抗器的结构图。

图6为图5的平面布置图。

图7为框架式电容器常规布置图。

图8为图7的平面布置图。

图9为本实用新型的整体结构示意图。

图10为本实用新型中采用气体绝缘母线完成△绕组平面布置图。

图11为本实用新型中采用气体绝缘母线完成△绕组断面布置图。

图12为本实用新型叠装式干式并联空芯电抗器采用“两叠一平”形式的结构图。

图13为本实用新型叠装式干式并联空芯电抗器采用“三叠”形式的结构图。

图14为本实用新型磁屏蔽并联电抗器采用“品”字形的结构示意图。

图15为图12的平面布置图。

图16为本实用新型磁屏蔽并联电抗器采用“一”字形的结构示意图。

图17为图14的平面布置图。

图18为电抗器线包的结构示意图。

图19为电抗器线包的半剖视图。

图20为本实用新型中装配式并联电容器成套装置的平面布置图。

图21为本实用新型中装配式并联电容器成套装置的断面布置图。

具体实施方式

实施例1

如图9所示，本实用新型包括A、B、C三相变压器1，三相变压器1通过△母线2连接总回路3，总回路3连接66kV母线4及开关分支回路11，66kV母线4及开关分支回路11连接各个分支回路5，上述的分支回路包括电容分支回路6和电抗分支回路7。电容分支回路6包括并联电容器组8以及与并联电容器组8相连接的串联电抗器9；电抗分支回路7包括三相电抗器10。为实现紧凑型设计，本实用新型将△母线2采用SF6气体绝缘母线GIB完成△绕组；总回路3、66kV母线及开关分支回路11采用紧凑型全封闭组成电器GIS。在电容分支回路6中，将每个并联电容器组8和串联电抗器9的A、B、C三相叠加放置；在电抗分支回路7中，电抗器10为叠装式干式并联空芯电抗器或者磁屏蔽并联电抗器，以下分别具体说明。

如图10、图11所示，本实用新型中采用气体绝缘母线GIB完成△绕组。

1）变压器与气体绝缘母线GIB之间采用裸导线软连接。

变压器和气体绝缘母线GIB如采用油气套管连接，没有外露部分，相对安全可靠。而采用裸导线软连接，则可以防止设备地基不均匀沉降，另外便于主变检修。

2）气体绝缘母线GIB靠近阻火墙布置。气体绝缘母线GIB靠近主变防火墙布置，充分压缩占地面积，且利用阻火墙支撑母线横梁，节约土建费用。

本实施例中叠装式干式并联空芯电抗器是指：在A、B、C三相干式空芯电抗器中，至少有两相空芯电抗器上下叠装放置；且两相空芯电抗器的中性点N靠近布置且直接相连。

如图12所示，将B相电抗器布置于前侧，将A相电抗器和C相电抗器叠装后布置于后侧；且上述A相电抗器出线端布置在上方，C相电抗器出线端布置在下方，两相的中性点在中间直接相连。

本实施例中将上述方式称之为“两叠一平”方式，电抗器采用低位落地布置方式，两相叠装高度35/66kV分别为7/9米，较之支架上高位布置具有以下优势：首先，提高了装置抗震性能，提高了结构的安全性；第二，改善了顶部电抗器端子的接线条件，提高其电气安全性；第三，降低叠装方案的整体高度，便于安装、维护和检修。

其次，三相电抗器中性点集中布置，便于中性点连接，以构成单星形不接地接线。另外，由于将A相电抗器和C相电抗器的中性点在中间直接相连后，可降低叠装后两相之间的高度，从而增强叠装后的稳定性。

再次，叠装AC相电抗器中性点侧布置在一起，之间装设低电压绝缘子，减少了设计难度，提高了产品运行的安全性。其一，两相之间不存在相间绝缘的问题。其二，通过设置叠装相间绝缘子，改善了电抗器散热条件，提高了散热效果，同时绝缘子为非导体，在磁场中不发热。

需要说明的是，B相电抗器高压端出线端子适当延长，以保证引接导线距围栏及电抗器本体的带电净距。

如图20、图21所示，在本实用新型的电容分支回路6中，包括并联电容器组8以及与并联电容器组8相连接的串联电抗器9、电容支柱绝缘子14和电流互感器15。

为缩小电容器装置布置尺寸，将每个并联电容器组8中的A、B、C三相叠加放置，这样整套装置仅由两个电容器塔组成，每个电容器塔由上至下分别为A、B、C三相电容器。

为配合并联电容器组8的横向尺寸，串联电抗器9也采用三相叠装方案，即将串联电抗器9中的A、B、C三相叠加放置，然后通过选择合适的端子引出角度，保证设备间连线的电气距离。由于并联电容器组8和串联电抗器9均采用三相叠装的方式，为降低设备高度，并联电容器组8框架和串联电抗器9均采用低位布置，四周设置围栏。为方便操作接地开关，将接地开关设置在围栏外。

另外，本本实用新型取消了放电线圈，为并联电容器成套装置结构优化创造有利条件。一方面，大容量电容器组均采用灵敏性更高电流保护代替电压保护；另一方面，单元电容器内部设有放电电阻，可在国标规定的时间10min内将电压降低至24V。基于这两点考虑，取消放电线圈是可行的。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，在本实施例的电抗分支回路7中，如图11所示，叠装式干式并联空芯电抗器是指：将A、B、C三相电抗器上下叠装设置，在相邻的两相电抗器之间设置绝缘柱。

实施例3

本实施例与实施例1、实施例2不同的是，在本实施例的电抗分支回路7中，采用磁屏蔽式并联电抗器。

如图14--17所示，本实施例包括包括A、B、C三相并联连接的电抗器，上述的每相电抗器均由上下两段组成，每相电抗器的上下两段之间通过星形架12连接；且每段电抗器的线包16内外均设有高导磁铁芯。

需要说明的是，每相电抗器上下段结构基本相同，为多层线包构成的同心圆结构，内外设置内铁芯17和外铁芯18，使电抗器磁阻大大减小，同时也大大减小外部空间的磁场，起到磁屏蔽的作用，如图18、图19所示。

磁屏蔽电抗器主要有以下技术特点：

（1）高导磁屏蔽筒：磁屏蔽电抗器最主要的特点是在线包内外装设高导磁屏蔽筒，内、外屏蔽罩是由铁心片叠装成圆筒式，用浸透环氧树脂的玻璃丝束缠紧后与线包整体固化而成。

第一、由于有铁心的存在，电抗器的磁阻较小，对于给定的电抗值，电抗器所需的匝数相对较少，因而电抗器本体体积较小。第二、由于铁心的高导磁性，磁通大部分经过铁心形成闭合回路，能大大减少外围空气中的漏磁，因而可降低设备间布置尺寸。基于上述两方面原因，较之常规干式空心电抗器，磁屏蔽电抗器占地面积可大幅降低。

（2）两段式总体结构：首先，单相电抗器分为两段，可单独制造，便于线圈的绕制，制造质量稳定可靠；第二，两段式结构留有段间气道，散热条件良好，温度分布比较均匀，可防止局部过热；第三，两段式结构可增加设备高度，降低线包外表面电压梯度，有利于阻止沿面放电现象；最后，通过调整上下两段结构间距，可调整电抗器整体电抗值，使之更加精确。

在磁屏蔽并联电抗器的布置上，可采用“品”字形布置，或者“一”字形布置。

Claims

1.一种紧凑型500kV主变66kV侧结构，它包括A、B、C三相变压器（1），三相变压器（1）通过△母线（2）连接总回路（3），总回路（3）连接66kV母线（4）及开关分支回路（11），66kV母线（4）及开关分支回路（11）连接各个分支回路（5），所述的分支回路（5）包括电容分支回路（6）和电抗分支回路（7）；所述的电容分支回路（6）包括并联电容器组（8）以及与并联电容器组（8）相连接的串联电抗器（9）；所述的电抗分支回路（7）包括三相电抗器（10），其特征在于：所述△母线（2）采用气体绝缘母线完成△绕组；在所述的电容分支回路（6）中，将每个并联电容器组中的A、B、C三相叠加放置；在所述的电抗分支回路（7）中，所述的电抗器（10）为叠装式干式并联空芯电抗器或者磁屏蔽并联电抗器。

2.根据权利要求1所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：所述的叠装式干式并联空芯电抗器是指：在A、B、C三相干式空芯电抗器中，至少有两相空芯电抗器上下叠装放置；且两相空芯电抗器的中性点（N）相近布置且直接连接。

3.根据权利要求2所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：将B相电抗器布置于前侧，将A相电抗器和C相电抗器叠装后布置于后侧；且所述A相电抗器出线端布置在上方，C相电抗器出线端布置在下方，两相的中性点在中间直接相连。

4.根据权利要求2所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：将A、B、C三相电抗器上下叠装设置，在相邻的两相电抗器之间设置电抗器支柱绝缘子（13）。

5.根据权利要求1所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：所述的磁屏蔽并联电抗器是指：每相电抗器均由上下两段组成，每相电抗器的上下两段之间通过星形架（12）连接；且每段电抗器的线包（16）内外均设有高导磁铁芯。

6.根据权利要求5所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：所述的A、B、C三相电抗器呈“品”字形或“一”字形布置。

7.根据权利要求1所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：在所述的电容分支回路（6）中，所述串联电抗器（9）中的A、B、C三相叠加放置。

8.根据权利要求1所述的紧凑型500kV主变66kV侧结构，其特征在于：所述的总回路（3）、66kV母线（4）及开关分支回路（11）采用紧凑型的开关电气设备GIS。