输变电工程设计竞赛创新亮点.pdf

国家电网公司 2019年输变电工程设计竞赛创新亮点国家电网公司基建部 2019年 10月 1 前言自 2008 年开展以来，设计竞赛已成为公司优化创新、提高设计质量的专业平台。为进一步加强设计管理，提升工程设计水平，根据 2019 年度输变电工程设计竞赛工作总体安排，公司依托江苏苏州越溪 500kV 变电站、湖南株洲白关 220kV 智慧能源站、山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路等 3 项工程开展总部层面的设计竞赛工作。本次竞赛结合设计招标开展。坚持以需求为导向，落实公司“三型两网”建设要求，依托工程开展设计竞赛。通过设计技术创新，积极探索电网建设前沿技术，引领技术发展，促进标准化成果迭代提升，提高工程建设质量，助力电网高质量发展。应用全寿命周期管理理念，结合工程特点开展优化，科学创新、适度超前，形成“安全可靠、技术先进、环境友好、共享共赢”的工程设计方案。一是搭建创新和交流平台，提高公司工程设计整体技术；二是在通用设计等标准化建设成果基础上，提高设计水平，引导技术进步方向；三是推进建设队伍能力提升，提高公司系统地市设计队伍水平；四是结合公司重点工作选择典型工程，确定竞赛重点，引导创新。各省公司周密组织，各设计单位积极参与， 82 家（甲级 45 家、乙级 37 家）系统内外设计单位参赛，递交 117 份设计投标文件。其中系统内设计单位 57 家（甲级 23 家、乙级 34 家）、系统外 25 家（甲级 22 家、乙级 3 家）。各参赛单位根据 500kV 全户内变电站建筑设计、变电站泛在感知能力提升， “多站融合”智慧能源站总体统筹布置优化、智慧能源站消防系统设计、利用原线路走廊段线路设计优化、共享铁塔设计技术、丘陵地带机械化施工设计方案、三维设计成果深化应用，结合各工程特点，创新设计理念和方法，形成多项设计创新成果。 2 设计竞赛创新亮点是所有参赛单位集体智慧的结晶，凝聚了广大基建管理、科研设计人员的创新成果。现将主要创新亮点归纳成册，供公司系统基建战线管理和技术人员参考应用，进一步提升工程设计质量和技术水平。 1 目录第一篇设计竞赛总体情况 . 1 第 1 章竞赛总体情况 . 2 1.1 工作过程 . 2 1.2 工程总体设计方案 . 2 1.2.1 江苏苏州越溪 500kV 变电站 . 2 1.2.2 湖南株洲白关 220kV 智慧能源站 . 3 1.2.3 山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路 4 1.3 设计成果 . 5 第二篇江苏苏州越溪 500kV 变电站 . 7 第 2 章变电一次创新亮点 . 8 2.1 500kV 同名回路接入不同母线 8 2.1.1 主要竞赛方案 . 8 2.1.2 方案特点分析 . 8 2.1.3 方案实施建议 . 8 2.2 220kVGIS 配电装置扩建检修打耐压时母线不停电方案 8 2.2.1 主要竞赛方案 . 8 2.2.2 方案特点分析 . 14 2.2.3 方案实施建议 . 15 2.3 500kV 三相一体主变压器户内布置 16 2.3.1 主要竞赛方案 . 16 2.3.2 方案特点分析 . 17 2.3.3 方案实施建议 . 18 2.4 无功装置电压等级的论证 . 18 2.4.1 主要竞赛方案 . 18 2.4.2 方案特点分析 . 20 2.4.3 方案实施建议 . 20 2.5 全站采用紧凑型一幢配电装置楼布置方案 . 20 2.5.1 主要竞赛方案 . 20 2.5.2 方案特点分析 . 26 2.5.3 方案实施建议 . 27 2.6 联合接地网设计 . 27 2.6.1 主要竞赛方案 . 27 2.6.2 方案特点分析 . 28 2 2.6.3 方案实施建议 . 28 2.7 结合站址的特点超前规划多站融合 28 2.7.1 主要竞赛方案 . 28 2.7.2 方案特点分析 . 30 2.7.3 方案实施建议 . 30 第 3 章变电二次创新亮点 . 30 3.1 泛在电力物联网技术在变电站中的应用 . 30 3.1.1 主要竞赛方案 . 30 3.1.2 方案特点分析 . 54 3.1.3 方案实施建议 . 54 3.2 基于磷酸铁锂电池分布式并联直流电源系统在 500kV 站中的应用研究 . 54 3.2.1 主要竞赛方案 . 54 3.2.2 方案特点分析 . 58 3.2.3 方案实施建议 . 58 3.3 500kV 户内变电站间隔层设备下放布置实施方案及就地布置的智能控制柜标准化方案研究 . 58 3.3.1 主要竞赛方案 . 58 3.3.2 方案特点分析 . 60 3.3.3 方案实施建议 . 60 3.4 就地智能控制柜环境适应性控制措施 . 60 3.4.1 主要竞赛方案 . 60 3.4.2 方案特点分析 . 62 3.4.3 方案实施建议 . 62 第 4 章变电土建创新亮点 . 62 4.1 总平面统筹布置，功能分区合理 . 62 4.1.1 主要竞赛方案 . 62 4.1.2 方案特点分析 . 64 4.1.3 方案实施建议 . 65 4.2 建筑外观融入当地环境，实现环境友好 . 65 4.2.1 主要竞赛方案 . 65 4.2.2 方案特点分析 . 68 4.2.3 方案实施建议 . 68 4.3 500kV 全户内变电站建筑设计优化 68 4.3.1 主要竞赛方案 . 68 3 4.3.2 方案特点分析 . 70 4.3.3 方案实施建议 . 70 4.4 采用全装配式建筑物，优化总平面提高结构可靠性 . 71 4.4.1 主要竞赛方案 . 71 4.4.2 方案特点分析 . 73 4.4.3 方案实施建议 . 73 4.5 提出新型构筑物结构型式，丰富模块建设内涵 . 74 4.5.1 主要竞赛方案 . 74 4.5.2 方案特点分析 . 77 4.5.3 方案实施建议 . 77 4.6 根据户内站运行模式，研究站内消防整体方案 . 77 4.6.1 主要竞赛方案 . 77 4.6.2 方案特点分析 . 79 4.6.3 方案实施建议 . 79 4.7 全户内变电站暖通设计优化，降低能耗 . 79 4.7.1 主要竞赛方案 . 79 4.7.2 方案特点分析 . 82 4.7.3 方案实施建议 . 82 4.8 结合周围环境，采用多种方式降低站内噪声 . 82 4.8.1 主要竞赛方案 . 82 4.8.2 方案特点分析 . 84 4.8.3 方案实施建议 . 84 4.9 变电站三维设计深化应用 . 85 4.9.1 主要竞赛方案 . 85 4.9.2 方案特点分析 . 87 4.9.3 方案实施建议 . 87 第三篇湖南株洲白关 220kV 智慧能源站 . 88 第 5 章变电一次创新亮点 . 89 5.1 提出适用于智慧能源站交直流微网群，实现“高可靠、全覆盖、深融合、优消纳” . 89 5.1.1 主要竞赛方案 . 89 5.1.2 方案特点分析 . 90 5.1.3 方案实施建议 . 91 5.2 融合储能升压变与站用变 . 91 4 5.2.1 主要竞赛方案 . 91 5.2.2 方案特点分析 . 92 5.2.3 方案实施建议 . 92 5.3 利用交直流混联微网为数据中心提供安全可靠的电能供给 . 92 5.3.1 主要竞赛方案 92 5.3.2 方案特点分析 93 5.3.3 方案实施建议 . 94 5.4 合理优化配电装置布置 . 94 5.4.1 主要竞赛方案 . 94 5.4.2 方案特点分析 . 95 5.4.3 方案实施建议 . 95 5.5 10kV 接线单母线分段环形接线优化 96 5.5.1 主要竞赛方案 . 96 5.5.2 方案特点分析 . 96 5.5.3 方案实施建议 . 96 5.6 变电站出线间隔尺寸优化 . 96 5.6.1 主要竞赛方案 . 96 5.6.2 方案特点分析 . 98 5.6.3 方案实施建议 . 98 5.7 采用天然酯绝缘油主变压器 . 98 5.7.1 主要竞赛方案 . 98 5.7.2 方案特点分析 . 98 5.7.3 方案实施建议 . 99 5.8 选用 220kV 双断口隔离开关型 GIS 设备 . 99 5.8.1 主要竞赛方案 . 99 5.8.2 方案特点分析 . 103 5.8.3 方案实施建议 . 103 5.9 10kV 开关柜采用快速灭弧装置（ UFES） 103 5.9.1 主要竞赛方案 . 103 5.9.2 方案特点分析 . 106 5.9.3 方案实施建议 . 107 5.10 全站应用智慧照明系统。 . 107 5.10.1 主要竞赛方案 . 107 5.10.2 方案特点分析 . 108 5 5.10.3 方案实施建议 . 108 第 6 章变电二次创新亮点 . 108 6.1 直流电源及 UPS 与交直流微网融合技术研究 . 108 6.1.1 主要竞赛方案 . 108 6.1.2 方案特点分析 . 110 6.1.3 方案实施建议 . 111 6.2 基于 GOOSE 的网络化直流保护 . 111 6.2.1 主要竞赛方案 . 111 6.2.2 方案特点分析 . 112 6.2.3 方案实施建议 . 112 6.3 智慧能源站一体化监控系统实施方案 . 112 6.3.1 主要竞赛方案 . 113 6.3.2 方案特点分析 . 115 6.3.3 方案实施建议 . 115 6.4 变电站、能源站、数据中心站信息流及站间安全防护研究 . 115 6.4.1 主要竞赛方案 . 115 6.4.2 方案特点分析 . 117 6.4.3 方案实施建议 . 117 6.5 泛在物联网感知技术在变电站中的应用研究 . 117 6.5.1 主要竞赛方案 . 117 6.5.2 方案特点分析 . 119 6.5.3 方案实施建议 . 119 6.6 基于人工智能图像识别技术的泛在感知监控系统 . 119 6.6.1 主要竞赛方案 . 120 6.6.2 方案特点分析 . 120 6.6.3 方案实施建议 . 120 6.7 无线传输网络在变电站应用技术 . 120 6.7.1 主要竞赛方案 . 120 6.7.2 方案特点分析 . 121 6.7.3 方案实施建议 . 121 6.8 电力专用 5G 网络切片边界物理隔离 . 122 6.8.1 主要竞赛方案 122 6.8.2 方案特点分析 . 123 6.8.3 方案实施建议 . 124 6 第 7 章变电土建创新亮点 . 124 7.1 优化总布置，实现各站物理隔离 . 124 7.1.1 主要竞赛方案 . 124 7.1.2 方案特点分析 . 126 7.1.3 方案实施建议 . 126 7.2 采用生态护坡，实现环境友好，降低工程造价 . 127 7.2.1 主要竞赛方案 . 127 7.2.2 方案特点分析 . 129 7.2.3 方案实施建议 . 129 7.3 优化数据中心通信机房通风方案，降低能耗 . 129 7.3.1 主要竞赛方案 129 7.3.2 方案特点分析 133 7.3.3 方案实施建议 . 133 7.4 构建智慧能源站立体消防新模式 . 133 7.4.1 主要竞赛方案 . 134 7.4.2 方案特点分析 . 135 7.4.3 方案实施建议 . 136 第四篇山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路 137 第 8 章线路电气创新亮点 . 138 8.1 结合通信需求和工程杆塔具体情况，提出天线安装位置和方式 . 138 8.1.1 主要竞赛方案 138 8.1.2 方案特点分析 139 8.1.3 方案实施建议 142 8.2 根据供电需求及稳定性，论证通信设备供电方式 . 143 8.2.1 主要竞赛方案 143 8.2.2 方案特点分析 143 8.2.3 方案实施建议 147 8.3 论证电磁环境影响，保证输电线路和通信工程达标可行 . 148 8.3.1 主要竞赛方案 148 8.3.2 方案特点分析 148 8.3.3 方案实施建议 150 8.4 采用接地网共用互联方式，提升防雷保护效果 . 150 8.4.1 主要竞赛方案 150 8.4.2 方案特点分析 150 7 8.4.3 方案实施建议 151 8.5 充分利用原线路建议拆除旧塔，建议用作通信塔 . 151 8.5.1 主要竞赛方案 151 8.5.2 方案特点分析 151 8.5.3 方案实施建议 152 8.6 增加光纤数量，提升通信容量 . 152 8.6.1 主要竞赛方案 152 8.6.2 方案特点分析 152 8.6.3 方案实施建议 153 8.7 利用 AI 图像识别技术，提高三维设计效率和精度 . 153 8.7.1 主要竞赛方案 153 8.7.2 方案特点分析 155 8.7.3 方案实施建议 155 8.8 采用先进探测手段，实现三维地质建模应用 . 155 8.8.1 主要竞赛方案 155 8.8.2 方案特点分析 156 8.8.3 方案实施建议 156 8.9 基于泛在电力物联网的线路感知及数据共享研究 . 156 8.9.1 主要竞赛方案 157 8.9.2 方案特点分析 157 8.9.3 方案实施建议 158 第 9 章线路结构创新亮点 . 158 9.1 利用原线路杆塔进行封网施工，缩短施工工期 . 158 9.1.1 主要竞赛方案 . 158 9.1.2 方案特点分析 . 158 9.1.3 方案实施建议 . 160 9.2 充分利用原线路走廊资源，将旧线路导线用于索道运输 . 160 9.2.1 主要竞赛方案 . 160 9.2.2 方案特点分析 . 160 9.2.3 方案实施建议 . 161 9.3 选用原线路可利用设备，发挥报废物资剩余价值 . 161 9.3.1 主要竞赛方案 . 161 9.3.2 方案特点分析 . 161 9.3.3 方案实施建议 . 161 8 9.4 结合建设场地设计新塔型、采用新材料 . 162 9.4.1 主要竞赛方案 . 162 9.4.2 方案特点分析 . 162 9.4.3 方案实施建议 . 165 9.5 采用装配式基础，提高基础质量 . 165 9.5.1 主要竞赛方案 . 165 9.5.2 方案特点分析 . 167 9.5.3 方案实施建议 . 168 9.6 依托先进技术，建设数据共享应用平台 . 168 9.6.1 主要竞赛方案 . 168 9.6.2 方案特点分析 . 168 9.6.3 方案实施建议 . 170 9.7 深化前期机械化施工应用，提升总体作业水平 . 170 9.7.1 主要竞赛方案 . 170 9.7.2 方案特点分析 . 171 9.7.3 方案实施建议 . 172 9.8 针对果园特点，提出合理机械化施工机具建议 . 172 9.8.1 主要竞赛方案 . 172 9.8.2 方案特点分析 . 172 9.8.3 方案实施建议 . 174 1 第一篇设计竞赛总体情况 2 第 1 章竞赛总体情况 1.1 工作过程 2019年 6月 8月，国网基建部依托江苏苏州越溪 500kV变电站、湖南株洲白关 220kV 智慧能源站、山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路等 3 项工程组织开展 2019 年输变电工程设计竞赛。设计竞赛以设计招标的形式开展， 7 月 8 日发布招标公告， 8 月 19 日截标， 8 月 19 日 8 月 22 日评标，共有 82 家（甲级 45 家、乙级 37 家）系统内外设计单位参赛，递交 117 份设计投标文件。其中系统内设计单位 57 家（甲级 23 家、乙级 34 家）、系统外 25 家（甲级 22 家、乙级 3 家）。设计竞赛技术评分采用投标人不记名方式、对每个投标人采用随机编号的形式。评审委员会下设变电工程技术组、线路工程技术组、商务组，各工作组按评分细则对各参赛单位设计方案认真评阅，打分、排序，确定江苏省电力设计院有限公司、湖南省电力设计院有限公司、安徽省电力设计院有限公司分别为 3 项工程设计竞赛优胜单位（基建技术 2019 55 号）。 2019 年 8 月 10 月，公司基建部组织开展设计竞赛总结工作，梳理设计竞赛创新亮点，形成国家电网公司 2019 年输变电工程设计竞赛创新亮点。 1.2 工程总体设计方案 1.2.1 江苏苏州越溪 500kV 变电站 1.基本情况建设规模主变压器远期 4 1000MVA、本期 2 1000MVA， 500kV 出线远期 6 回、本期 4 回， 220kV 出线远期 16 回、本期 9 回。 3 站址位于苏州市吴中区明溪村，沪常高速石湖互通越溪出口北侧，站址为原 220kV 越溪变电站，无外征地。变电站为城市型全户内变电站，声环境功能区分类为类区域。 2.竞赛重点（ 1）变电站模块化建设；结合变电站装配式建筑物围护材料的选择、装配式建筑二次深化设计、预制舱式二次组合设备机架式结构研究、预制式智能控制柜实施方案等开展变电站模块化建设研究。（ 1）设备选型及布置优化开展主变压器及低压设备选型研究。结合选型研究结论，优化各电压等级配电装置布置。（ 2） 500kV 全户内变电站建筑设计研究结合全户内配电装置布置，对建筑物总布置、设备运输维护通道、电缆通道规划、防火分区等开展研究。结合当地建材配套能力及建设条件，开展装配式建筑物设计研究，包括结构型式、围护材料选择等。开展全户内变电站消防、采暖通风等研究。（ 3）环境友好型城市变电站设计；（ 4）二次设备布置优化方案；（ 5）基于泛在电力物联网的变电站设计前沿技术研究；（ 6）三维设计成果深化应用； 1.2.2 湖南株洲白关 220kV 智慧能源站 1.基本情况变电站建设规模主变压器远期 4 240MVA、本期 1 240MVA， 220kV 出线远期 8 回、本期 4 回； 110kV 出线远期 16 回、本期 8 回， 10kV 出线远期 56 回，本期 14 回，全电缆出线。 4 数据中心站按 B 类机房建设，远期按容纳 1944 台服务器设计，本期建设 432 台服务器。储能站采用磷酸铁锂电池，远期按 31.5MW/63MWh 规划，本期建设 8.4MW/16.8MWh。电动汽车充电站远期按 12 个快速直流充电桩位置预留，本期建设 120kW 直流快充桩 5 个。分布式光伏本期在站区内设置太阳能板，远期按照接入 5MW 园区光伏电源考虑。站址位于株洲市芦淞区白关镇新庄村，站址西距 025 乡道约 77m，处于规划中的服饰大道与千亿大道交汇处西南侧。以该变电站为依托，实现“多站融合”的智慧能源站。 2.竞赛重点（ 1）“多站融合”智慧能源站总体统筹布置优化；（ 2）交直流微网系统研究；（ 3）智慧能源站一体化控制系统研究；（ 4）智慧能源站消防系统设计；（ 5）变电站、数据中心站、综合能源站站间安全研究；（ 6）变电站泛在感知技术研究；（ 7）装配式建筑物深化研究；（ 8）数据中心站辅助设施研究；（ 9）三维设计成果深化应用； 1.2.3 山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路 1.基本情况线路位于山东省烟台市境内，经过福山区、蓬莱市及栖霞市。包含栖霞雁岭（口子） 220kV 线路、岗嵛雁岭（口子） 220kV 线路、 5 福山雁岭（口子） 220kV 线路三部分，可研路径长度 35.42km（其中 13.3km 为单回路架设， 22.0km 为双回路架设，单回路电缆长度 0.12km。拆除原 220kV 单回线路 23.5km。导线截面采用 2 400 mm2，新建线路两根地线均按照 72 芯光缆设计。线路丘陵占 40，山地 60。根据当地电网运行要求， 220kV 霞嵛线、 220kV 嵛福线停电时间原则上不超过 30 天。 2.竞赛重点（ 1）共享铁塔设计技术研究；（ 2）杆塔和基础选型与优化；（ 3）利用原线路走廊段线路设计优化；（ 5）基于通信容量提升的线路设计技术研究；（ 6）线路状态感知监测及数据共享研究，（ 7）架空输电线路三维设计应用。 1.3 设计成果为在竞赛中更好地展示自身实力，大多数参赛单位集中本单位各专业中坚力量组成优秀团队，集中攻关。在环境友好型 500kV 全户内变电站设计、变电站泛在感知技术、基于泛在电力物联网的变电站设计前沿技术、“多站融合”智慧能源站总体统筹布置优化与交直流微网系统设计、多站站间安全、共享铁塔设计、三维设计成果深化应用等方面，形成一系列设计创新成果。通过技术创新， 4 项工程各项指标大幅优化。江苏苏州越溪 500kV 变电站静态投资 2500027500 万元，与可研 30868 万元相比减少 10.919.1；围墙内占地面积 1.01.2hm2，比可研 2.668hm2 减少 55.062.5；总建筑面积 75009000m2，较可研 14671m2 减少 38.748.9。 6 湖南株洲白关 220kV 智慧能源站静态投资 1890020500 万元，与可研 25236万元相比减少 18.825.1；围墙内占地面积 0.81.1hm2，比可研 1.645hm2 减少 33.151.4；总建筑面积 35004000m2，较可研 4811m2 减少 27.331.4。山东烟台雁岭（口子） 220kV 线路本体静态投资约 135145 万元，较可研 159 万元下降 15.121.4。铁塔钢材量约 4550t/km，较可研 53t/km 下降 5.715.1；混凝土量约 140150m3/km，较可研 155m3/km 下降 3.29.7。 7 第二篇江苏苏州越溪 500kV变电站 8 第 2 章变电一次创新亮点 2.1 500kV 同名回路接入不同母线 2.1.1 主要竞赛方案 500kV 一个半断路器接线、优化 500kV 接线配串，实现同名出线回路、主变回路接入不同母线。 2.1.2 方案特点分析 220kV750kV 变电站设计技术规程 DL/T 5218-20125.1.2 条规定 “当采用 3/2 断路器接线时，同名回路应配置在不同串内，电源回路与负荷回路宜配对成串 ”。 500kV 变电站设计技术规程（暂行） “同名回路宜接至不同母线侧 ”。当 500kV 配电装置采用 GIS 时， GIS 配电装置至出线、主变回路采用 GIL 管道连接，引接便利，从而在不增加场地及投资的情况下，实现同名回路接至不同母线，提高主接线的可靠性。 2.1.3 方案实施建议 500kV 采用 GIS，可采用此类接线优化方案，在不增加投资、占地的情况下，增强 500kV 接线可靠性，可以在工程中应用。 2.2 220kVGIS 配电装置扩建检修打耐压时母线不停电方案 2.2.1 主要竞赛方案技术方案一 220kVGIS 采用具有接地联动功能的双断口母线隔离开关。（江苏院湖北院浙江院）目前常规的隔离开关只有一个断口，当隔离开关气室内的气体密度下降、气体含水量上升或者操作次数增多后导致气室内含有悬浮的金属粉末等，均会直接影响隔离开关的绝缘性能。交流耐压试验当电压相位与系统相位相差 180 时，隔离开关断口承受电压最大，有可 9 能导致隔离开关在试验过程中发生绝缘击穿。双断口隔离开关（ Double Disconnecting Switch,DDS）可以避免上述问题，实现预留间隔的不停电扩建和不停电试验，提高工程现场质量和效率，而且避免停电带来的经济损失。但对于母线扩建，仍需要利用过渡气室方案来实现，因此下文论述的双断口隔离开关不停电扩建方案只针对预留间隔的扩建。双断口隔离开关结构示意图如图 2.2-1 所示，其内部结构为双断口，采用双动触头，两个断口（断口一、断口二）同时分或者同时合，采用 SF6 气体绝缘、三相共箱结构设计、配备电动机操动机构。图 2.2-1 双断口隔离开关结构示意图为达到 GIS 不停电扩建的目的，双断口隔离开关需与辅助接地开关配合才能解决 GIS 不停电扩建过程中的问题。辅助接地开关内部结构示意图如图 2.2-2 所示，其采用 SF6 气体绝缘、三相共箱结构设计、配备电动机操动机构，辅助接地开关也可为手动操作、三相实现分相操作。 10 图 2.2-2 辅助接地开关内部结构示意图耐压试验过程中隔离开关打开形成两个断口，两个断口同时承受电压，即使其中一个断口击穿，仍能避免试验对设备的影响。扩建间隔与母线隔离开关设备对接安装的具体步骤如下将第一第五气室内充入额定压力的 SF6 气体。气室分布图详见图 2.2-3。将 DDS1、 DDS2 操作为分闸状态， ES1、 ES2 操作为合闸状态。将 ES3 操作为合闸状态。将第二气室、第四气室的气体气压从额定气压降低为安全气压。同时回收第五气压的气体，至大气气压。拆开预留扩建端的密封盖进行扩建间隔的安装。安装完成后，将第二、第四及第五气室的 SF6 气体压力补充到额定压力。将 ES1、 ES2、 ES3 操作为分闸状态，将 DDS1、 DDS2 操作为合闸状态。扩建间隔与母线隔离开关模块对接安装工作全部完成。扩建间隔的交流耐压试验具体步骤如下。将第一至第五气室内充入额定压力的 SF6 气体。对扩建间隔也充入额定压力的 SF6 气体。保持间隔断路器（ CB）为分闸状态，将 DDS1、 DDS2 操作为分闸状态。将 ES1、 ES2 操作为合闸状态，保持 ES3、 FES 为分闸状态。操作 CB 为合闸状态。通过交流耐压 11 试验装置与扩建的间隔出线端套管连接，进行现场交流耐压交接试验。交接试验完成过后，拆除与试验装置的连线。第六，将 ES1、 ES2、 ES3 操作为分闸装置。将 DDS1、 DDS2 操作为合闸状态。将 CB 操作为合闸装置。扩建间隔即完成正常带电投运。图 2.2-3 双断口母线隔离开关的 GIS 设备交流耐压试验接线示意图基于双断口母线隔离开关的 GIS 设备不停电设备其最大的优点为在双母线的布置方式中，每间隔仅需要一个集成的模块来代替传统的母线隔离开关，即可保证 GIS 母线在扩建施工以及耐压试验全过程均不停电且安全可靠的运行。其实现的基本方法如下。（ 1）在一期新建工程中，安装备用间隔的双断口母线隔离开关设备。如果在新建过程中已经安装了双断口的母线隔离开关设备（母线也随隔离开关上齐），就可以在扩建安装工程中不停电。（ 2）双断口母线隔离开关设备安装完成后，双母线均可正常带电运行。扩建工程实施时，将需要扩建的间隔与母线隔离开关设备进行对接安装和交流耐压试验。安装和交流耐压试验过程中母线均可以保持正常带电运行。技术方案二在母线侧隔离开关端部增设可拆卸导体，以实现扩建以及断路器大修时耐压试验不需陪停母线。（安徽院）（ 1） GIS 预留间隔不停电扩建方案分析 12 本期在 220kV GIS备用间隔母线隔离开关和远期待建断路器间隔增加可拆卸的过渡气室，线路间隔长度增加 0.5m。在不增加设备本体投资及设备尺寸的情况下实现 220kV 不停电扩建。首先，在一期设计、施工时，待扩建间隔母线隔离 /接地组合开关已上，在已上的一期母线隔离 /接地组合开关和远期待扩建断路器之间增加过渡气室（含短管、端盖及防爆膜）。扩建时先将远期设备就位，确保此时的负荷都在母上，母所有隔离开关分闸，母线接地开关合闸，扩建间隔母隔离 /接地组合开关保持在接地位置，将过渡气室压力降到规定值，母线隔离 /接地组合开关气室保持额定压力，对接两条母线新旧设备的壳体，二期扩建间隔待扩建断路器带两个扩建单元（含伸缩节、短管及防爆膜，内部含可拆卸导体）分别连接两条母线，对接时扩建单元内部可拆卸导体暂不装配以形成断口（考虑到交接试验时，运行设备上可能出现的异常过电压例如雷电过电压和操作过电压，需要在试验电压与运行电压之间形成两个断口，以确保绝对安全）。待交接试验通过后，装配扩建单元中可拆卸导体，完成扩建。如图 2.2-4 所示。经过向 GIS 设备厂家咨询，上述方案中的伸缩节导体在出厂时已进行过苛刻的耐压试验，所以无需进行现场耐压试验。若该部分还是要求进行现场耐压试验，则扩建步骤将有所不同，不同之处在于清洁完伸缩节壳体后开始装配伸缩节导体，让扩建间隔 I 母线上的隔离接地开关处于分闸状态， II 母线不带电，扩建间隔 II 母线上的隔离开关处于合闸状态，从扩建间隔馈线处的接口施加试验电压，耐压试验通过后刀闸操作使 I 母线不带电、 II 母线带电重复上述的试验过程进行，耐压试验通过后送电完成扩建。这里需特别指出的是，由于 13 要分两次对不同的扩建部分实行现场耐压，有部分设备不可避免地会被施加两次试验。图 2.2-4 预留间隔扩建接线示意图（ 2） GIS 不停电检修分析 220kVGIS 配电装置在母线侧隔离开关端部增设可拆卸导体，以实现扩建以及断路器大修时耐压试验不需陪停母线。 GIS 不停电检修与预留间隔不停电扩建存在的问题相同，处理方式也相同，即在母线隔离开关、接地开关前增加可拆卸过渡气室，就能够很好的保证了双母线的轮流带电检修。如图 2.2-5 所示以下针对最极端情况下的母线故障，给出 GIS 不停电检修的处理操作流程 1通过倒母线负荷，将实现 I 母线带电， II 母线不带电。同时下母线接地开关接地，释放残余电荷。 2断开故障间隔的断路器，打开 II 母线隔离开关断口，将故障间隔 II 母线侧的 “ 过渡气室 ” 压力降至规定值，以实现 II 母线的安全操作。 14 3断开 I 母线隔离开关的隔离断口，并将压力降至规定值。拆除 I 母线和 I 母线隔离开关之间的过渡气室导体，形成双隔离断口。 4释放 II 母线气室压力，开始检修、更换。 5所有气室回充至额定压力。关合 II 母线隔离开关，关合断路器。 6II 母线分段进行耐压试验。经过上述六个步骤即可完成不全站停电情况下的 II 母线检修。在通过相同的步骤即可完成不全站停电情况下的 I 母线检修。图 2.2-5 GIS 检修不停电扩建 /检修间隔配置 2.2.2 方案特点分析（ 1）双断口母线隔离开关解决方案采用具有接地联动功能的双断口母线隔离开关，能有效解决 GIS 设备耐压试验时双母线全停电问题。 1）双断口隔离开关的两个断口分别能满足单断口的绝缘要求，即任何一个断口均能满足运行电压或试验电压的耐压要求。其两个断 15 口组合，能满足其断口间承受最极端的电压情况，即运行电压和试验电压之和。 2）作为双断口隔离开关设备的改进，在动触头中间设置一组轴向布置的接地开关。能保证即使一个断口发生绝缘击穿的时候，不至于影响到母线的正常运行，不扩大事故范围。（ 2）母线侧隔离开关端部增设可拆卸导体解决方案设置可拆卸过渡气室，将一期与二期扩建部分隔离，既可解决绝缘子相邻气室压力过大的问题，又可在试验电压和运行电压之间形成两个断口，避免了异常过电压对一期或二期设备的破坏，以确保绝对安全。这样即可实现 GIS 不停电扩建， GIS 不停电检修与预留间隔不停电扩建采取的方式相同。预留间隔若装设可拆卸过渡气室，间隔长度将会增加约 0.5m，造价将会增加约 5 万元；母线端部若采用可拆卸过渡气室，将增加远期母线总长约 0.5m，远期总造价将增加约 10 万元。若考虑最严苛情况下 GIS 不停电检修，还需在所有出线间隔母线隔离开关、接地开关前增加可拆卸过渡气室，投资增加很大，不建议采用。两种方案均可达到 GIS 不停电扩建的目的，相比较而言，双断口母线隔离开关解决方案具有成功应用经验，但设备尺寸和投资略大，母线侧隔离开关端部增设可拆卸导体解决方案目前没有工程应用案例，后期需要进一步试点应用。 2.2.3 方案实施建议双断口母线隔离开关解决方案，已在国网公司 2017 年第二批竞赛项目湖北庞公变电站工程提出并实施；一是设备投资略大，二是纵向尺寸需加大。本工程 220kVGIS 配电装置因总体布置原因，纵向尺寸尚有一定裕度，故本工程采用此方案是合适的。 16 母线侧隔离开关端部增设可拆卸导体解决方案，尚属首创。设计从扩建间隔的全过程开展了全面的设计分析，方案是可行的，投资增加很有限，可以开展依托工程试点研究，但鉴于该工程规模较大，且十分重要。本工程不宜作为试点。 2.3 500kV 三相一体主变压器户内布置提出 500kV 三相一体主变压器户内应用方案，具有设备投资少、运行损耗低、节约建筑面积、节约占地等特点。（江苏院、浙江院、国网江苏院、湖北院、安徽院 2.3.1 主要竞赛方案三相共体变压器具有设备投资少、运行损耗低、节约建筑面积、节约占地等特点，但设备体积大、重量重（运输重量 385 吨）。本工程地处江南水网地带，交通运输便利，特别是水路航道发达，大件运输条件十分优越。从制造、运输、布置、安装、试验、检修、消防、暖通、噪音、投资 10 个维度进行全方位适用性研究，提出 500kV 三相一体主变户内应用方案。较可研单相变方案节约占地面积 300m2，建筑面积节约 44.93，节约投资 295 万元。（江苏院）表 2.3-1 三相一体变与单相变综合性能对比表项目名称单相变 /3 台三相一体变损耗空载 200225kW 190220kW 负载 13001400kW 13001400kW 制造成熟度十分成熟较成熟运输难度小较大接线方案低压侧需 GIL 气管连接低压侧无需 GIL 气管安装工作量多少占地面积大小布置灵活性不灵活灵活检修工作量少多 17 试验工作量较大小噪声水平较高低水工设施投资较多投资少暖通设施投资少投资较多总投资 2348 2674 图 2.3-1 三相一体变与单相变综合性能多维雷达图主变采用水平分体结构，散热器户外布置，大件运输采用水路公路运输方式，船运经长江水路进内河至子胥路 619 号码头上岸，经公路运输至站址。 2.3.2 方案特点分析（ 1）国内技术实力较强的变压器制造厂均有同级别电压和容量的三相一体变压器供货业绩，具备 500kV/1000MVA 户内三相一体变压器的设计和制造能力。（ 2）采用三相一体主变压器，一次回路接线简单，中性点直接引出、低压侧不需通过管母构成接线，二次线接线也相对简化。缩小主变压器占地面积，器具有设备投资少、运行损耗低、节约建筑面积、节约占地等特点，但设备体积大、重量重（运输重量 385t）。 18 （ 3）本工程地处