特高壓變電站1000kV間隔擴(kuò)建工程特殊條件下的預(yù)案研究

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司 邵松濤 周海鵬 程中杰

平圩電廠三期送出工程是我國(guó)第一個(gè)發(fā)電廠直接升壓1000kV接入電網(wǎng)的工程，示范意義重大?；茨咸馗邏鹤冸娬?000kV平圩電廠間隔擴(kuò)建工程為平圩電廠三期送出工程的配套工程。為滿足平圩電廠三期2×1000MW機(jī)組的電力送出要求，淮南站擴(kuò)建1000kV平圩電廠間隔工程必須與平圩電廠三期工程同步完成，建設(shè)工期緊。

淮南站擴(kuò)建平圩電廠間隔需要新增用地，由于征地批復(fù)程序存在較長(zhǎng)時(shí)間的審批、公示等環(huán)節(jié)，征地時(shí)間存在不確定性，可能導(dǎo)致開工延誤。為確保平圩電廠三期工程2×1000MW機(jī)組按時(shí)并網(wǎng)，必須事先做好預(yù)案，一旦征地程序遇到問題，可迅速啟動(dòng)預(yù)案，確保平圩三期電力順利送出。

基于上述特殊條件，在初步設(shè)計(jì)招標(biāo)階段，提出了在征地遇到問題情況下的工程實(shí)施預(yù)案，并分別對(duì)站內(nèi)過渡和站外過渡兩種預(yù)案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

1 淮南站平圩電廠擴(kuò)建工程的常規(guī)方案

淮南1000kV變電站一期工程于2013年9月正式投入運(yùn)行，淮南擴(kuò)建平圩電廠間隔工程為平圩電廠三期送出工程的配套工程，1000kV出線遠(yuǎn)期規(guī)模8回；已建2回，至皖南2回；本期擴(kuò)建至平圩電廠1回。常規(guī)方案走正常的征地程序，在新增用地上建設(shè)1000kV平圩電廠出線間隔。

其工程設(shè)想如下：1000kV遠(yuǎn)景8線3變，組成5個(gè)完整串和1個(gè)不完整串。一期工程已建2線2變，組成1個(gè)完整串和2個(gè)不完整串。本次擴(kuò)建新建平圩電廠出線1回，新建1個(gè)雙斷路器串。1000kV電氣主接線如圖1所示，其中粗實(shí)線部分表示本期擴(kuò)建，虛線部分表示遠(yuǎn)景部分。

圖1 常規(guī)方案1000kV電氣主接線圖

1000kV本期及遠(yuǎn)景配串見表1。

表1 1000kV推薦配串方案表

電氣總平面布置見圖2，圖中洋紅色部分表示本期擴(kuò)建。

本期平圩電廠1000kV進(jìn)線由淮南1000kV變電站西側(cè)接入本期擴(kuò)建的向西出線構(gòu)架，站外新建雙回路終端。本期利用雙回路塔的南側(cè)橫擔(dān)接入變電站擴(kuò)建的1000kV平圩電廠間隔，北側(cè)橫擔(dān)為備用回路，詳見圖3。

圖2 常規(guī)方案電氣總平面布置圖

圖3 常規(guī)方案線路終端塔示意圖

2 特殊條件下的預(yù)案研究

一期工程1000kV已建一個(gè)完整串和兩個(gè)不完整串，可在一期工程圍墻內(nèi)利用備用間隔臨時(shí)帶平圩電廠線路，等到擴(kuò)建征地完成后，在新增用地上建設(shè)平圩電廠間隔，并將線路恢復(fù)入平圩電廠間隔中。

在皖電東送北半環(huán)特高壓工程中，淮南站擴(kuò)建1000kV南京出線2回，該工程于2014年1月完成了初步設(shè)計(jì)預(yù)審，北半環(huán)工程竣工時(shí)間預(yù)判為2016年6月左右。因此，首選利用南京間隔作為臨時(shí)過渡間隔，即南京出線間隔提前建設(shè)，這樣既不會(huì)額外增加斷路器投資，也不會(huì)影響北半環(huán)工程的送電。

根據(jù)淮南1000kV變電站平面布置及平圩電廠送出線路進(jìn)線方案，提出站內(nèi)過渡及站外過渡兩種預(yù)案，兩者1000kV電氣主接線相同，擴(kuò)建分為兩次進(jìn)行：首先在圍墻內(nèi)擴(kuò)建南京(一)、南京(二)出線間隔兩回，將第二串皖南(二)——南京(一)不完整串和第三串#2主變——南京(二)不完整串完善為完整串，新建2臺(tái)斷路器，擴(kuò)建完成后利用原南京(二)出線間隔臨時(shí)帶平圩電廠線路；征地完成后進(jìn)行第二次擴(kuò)建，擴(kuò)建平圩電廠出線間隔一回，新建第五串雙斷路器串，并將平圩電廠線路改接至平圩電廠間隔。

如圖4所示，圖中藍(lán)色粗實(shí)線表示第一次擴(kuò)建部分，黑色粗實(shí)線部分表示第二次擴(kuò)建部分，紅色虛線表示遠(yuǎn)景部分。

圖4 預(yù)案1000kV電氣主接線圖

兩種預(yù)案南京(一)間隔可以與南京(二)間隔同期擴(kuò)建，也可分期實(shí)施。為方便建設(shè)管理，減少施工二次進(jìn)場(chǎng)及停電工作量，推薦南京(一)、(二)同期擴(kuò)建。以下均按照南京(一)、南京(二)同期擴(kuò)建描述。

2.1 站內(nèi)過渡方案

本期平圩電廠出線利用南京(二)間隔，利用站內(nèi)架空跨線通過變電站內(nèi)#3主變進(jìn)線構(gòu)架向西反向出線，接入本期平圩電廠進(jìn)線的終端塔。詳見圖5。

圖5 站內(nèi)過渡方案電氣平面布置圖

對(duì)于站內(nèi)過渡方案，本期擴(kuò)建南京出線2回，出線構(gòu)架位于GIS東側(cè)。出線構(gòu)架采用兩跨聯(lián)合布置。此外，還需提前建設(shè)#3主變進(jìn)線構(gòu)架，作為站內(nèi)反向出線的臨時(shí)過渡構(gòu)架。GIS出線利用站內(nèi)臨時(shí)跨線從南京(二)出線構(gòu)架過渡到#3主變進(jìn)線構(gòu)架，然后連接至站外平圩電廠雙回路終端塔。線路部分不需新建桿塔，只需待擴(kuò)建端建成后將進(jìn)線檔過渡期接至#3主變構(gòu)架的進(jìn)線檔重新放線即可。

站內(nèi)過渡方案的問題在于南京(二)出線構(gòu)架與#3主變構(gòu)架之間的臨時(shí)跨線偏角過大，構(gòu)架側(cè)向受力過大，需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于偏角過大，上層跨線的耐張串均壓環(huán)至構(gòu)架腿之間電氣距離緊張，需要增加構(gòu)架寬度，增加投資較大。為解決以上問題，優(yōu)化構(gòu)架受力，保證上層跨線和跳線電氣距離滿足要求，建議將南京(二)出線間隔向北移動(dòng)15m左右。南京(一)出線構(gòu)架可以一起移動(dòng)，但要增加45m長(zhǎng)的分支母線筒，經(jīng)濟(jì)性較差，故推薦采用兩個(gè)單跨構(gòu)架，即將南京(一)、南京(二)出線構(gòu)架拓開，增加一組構(gòu)架支撐腿，如圖5所示。

恢復(fù)遠(yuǎn)景接線方案時(shí)，需將南京(二)出線構(gòu)架和#3主變進(jìn)線構(gòu)架之間的上層跨線拆除，并將#3主變進(jìn)線構(gòu)架的出線改接到遠(yuǎn)景平圩電廠出線構(gòu)架上。需要說明的是，由于臨時(shí)跨線高度較高，根據(jù)電氣距離校驗(yàn)結(jié)果，不會(huì)影響下層設(shè)備吊裝。站內(nèi)過渡方案平圩電廠反向出線斷面如圖6所示。

圖6 站內(nèi)過渡方案平圩電廠反向出線斷面圖

站內(nèi)過渡方案中，由于#3主變過渡構(gòu)架反向出線偏角較大，需校驗(yàn)導(dǎo)線與#3主變備用相上方構(gòu)架的相地距離及導(dǎo)線之間的相間電氣距離。由圖5可見，反向出線與#3主變備用相上方構(gòu)架之間距離較遠(yuǎn)，明顯滿足電氣距離要求。為了避免輸電線路構(gòu)架至線路終端塔導(dǎo)線空間交叉，淮南站側(cè)終端塔至構(gòu)架導(dǎo)線排列如圖7所示。

圖7 站內(nèi)過渡方案淮南站進(jìn)出線松弛檔俯視圖

本方案將線路終端塔布置于遠(yuǎn)期平圩間隔中心方向以減少出線構(gòu)架的偏角，終端塔終期進(jìn)線檔距約150m。為增大相間距離，建議將A相掛點(diǎn)移至構(gòu)架柱上，A-B相和B-C相掛點(diǎn)間距按19.85m設(shè)計(jì)(考慮本期掛點(diǎn)與遠(yuǎn)景#3主變進(jìn)線掛點(diǎn)位置盡量相同)，如圖8所示。經(jīng)計(jì)算，在此方案下，跳線與構(gòu)架柱的電氣距離滿足要求，進(jìn)線檔三相的最小相間距離在12.5～13.5m之間。

圖8 構(gòu)架掛點(diǎn)布置圖

1000kV線路設(shè)計(jì)規(guī)程中對(duì)于檔距中央的相間距離未做規(guī)定，但1000kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)程中A2值為9.2m，結(jié)合110～750kV線路和變電設(shè)計(jì)規(guī)程中對(duì)于相間最小距離的不同要求，對(duì)于1000kV線路建議相間最小距離取值10.2m，故本期出線相間的電氣距離可以滿足要求。同時(shí)根據(jù)1000kV皖電東送工程進(jìn)線檔電磁環(huán)境的相關(guān)研究成果，該方案相間距離能夠滿足線路側(cè)電磁環(huán)境的要求。

綜上所述，站內(nèi)過渡方案電氣距離滿足要求。

2.2 站外過渡方案

本期平圩電廠出線利用南京(二)間隔，由本期平圩電廠雙回路終端塔起，利用新建的兩基單回路轉(zhuǎn)角塔由淮南站擴(kuò)建端北側(cè)圍墻外繞行，并轉(zhuǎn)向南接至南京(二)間隔出線雙回路終端塔。電氣平面布置圖和線路走向示意圖詳見圖9和圖10。

圖9 站外過渡方案電氣平面布置圖

對(duì)于站外過渡方案，本期擴(kuò)建南京出線2回，出線構(gòu)架位于GIS東側(cè)。出線構(gòu)架采用兩跨聯(lián)合布置，南京(一)間隔不掛線，南京(二)間隔向東出線。線路部分起于淮南站平圩電廠進(jìn)線側(cè)1000kV雙回路終端塔南側(cè)橫擔(dān)，經(jīng)新建2基單回路轉(zhuǎn)角塔，繞過淮南站擴(kuò)建端北側(cè)圍墻，并轉(zhuǎn)向西南接至南京方向出線雙回路終端塔北側(cè)橫擔(dān)，然后線路接入淮南站南京(二)間隔。過渡線路按單回路架設(shè)，路徑長(zhǎng)度約770m?；謴?fù)遠(yuǎn)景接線方案時(shí)，只需將平圩電廠雙回路終端塔至過渡構(gòu)架J1上的導(dǎo)線改接入平圩電廠間隔出線構(gòu)架即可，如圖10所示。

圖10 站外過渡方案線路走向示意圖

站外過渡線路需新建2基單回路轉(zhuǎn)角塔并需提前建設(shè)南京方向雙回路終端塔。規(guī)劃單回路轉(zhuǎn)角塔采用導(dǎo)線三角排列的干字型塔，雙回路終端塔采用導(dǎo)線垂直排列的傘形塔。

表2 兩種方案投資比較表

3 經(jīng)濟(jì)性比較

以上預(yù)案基于南京間隔提前建設(shè)，涉及到南京間隔的主要設(shè)備、材料費(fèi)用均列入擴(kuò)建南京間隔工程，不列入本工程。經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較時(shí)，只計(jì)列過渡方案額外發(fā)生的費(fèi)用或比常規(guī)設(shè)計(jì)增加的費(fèi)用，如過渡桿塔、臨時(shí)跨線、#3主變進(jìn)線構(gòu)架非標(biāo)設(shè)計(jì)增加的費(fèi)用、線路改接費(fèi)等。

站內(nèi)過渡和站外過渡兩種預(yù)案的1000kV主接線和系統(tǒng)二次工作量相同，主要區(qū)別在于站內(nèi)過渡方案需要提前建設(shè)#3主變構(gòu)架作為臨時(shí)出線構(gòu)架，站外過渡方案則通過線路臨時(shí)桿塔從站外進(jìn)行轉(zhuǎn)接。本節(jié)對(duì)兩種備選方案有差異的部分進(jìn)行比較，并列出主要工程量的項(xiàng)目，見表2。

4 結(jié)論

從技術(shù)及工程可實(shí)施角度，兩種方案均具備可實(shí)施性，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

對(duì)于站內(nèi)過渡方案，由于#3主變構(gòu)架將作為出線構(gòu)架且出線偏角較大，需進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致該構(gòu)架比常規(guī)主變進(jìn)線構(gòu)架投資增加；南京出線采用兩個(gè)單跨構(gòu)架，需增加造價(jià)。另外需增加臨時(shí)跨線，后期需拆除，站內(nèi)改造工作量比站外方案大。

站外過渡方案對(duì)站內(nèi)影響較小，其缺點(diǎn)是投資較站內(nèi)方案增加1676萬元，經(jīng)濟(jì)性差。

本期利用南京(二)間隔帶平圩電廠線路，后期平圩電廠間隔建設(shè)完成后，需將平圩電廠線路改接入平圩電廠間隔。由于平圩電廠為單回1000kV線路送出，改接時(shí)2000MW機(jī)組需陪停。兩個(gè)方案停電時(shí)間相同。

綜上所述，考慮到過渡方案使用時(shí)間較短，為節(jié)省投資，推薦采用站內(nèi)過渡方案。