浅谈220kV光伏升压站总平布置优化及设备选型设计

浅谈220kV光伏升压站总平布置优化及设备选型设计

鲁攀

（特变电工新疆新能源股份有限公司，陕西 西安 710000）

摘要：近年来，光伏产业的不断升级优化促使光伏装机容量相应扩大，光伏升压站的用地需求逐渐成为影响该行业发展的因素。部分对光伏产业需求量较大的地区土地资源较为紧张，为光伏升压站总平布置优化及其设备选型带来了不小挑战。文章站在深刻剖析220kV光伏升压站建设要点的基本立场，聚焦设备技术要点和尺寸调整等关键内容，对220kV光伏升压站总平布置优化和设备选型进行了简要探讨，希望可以对读者有所启示。

关键词：220kV光伏升压站；总平布置；光伏设备选型

引言：作为新能源产业的重要组成部分，220kV光伏升压站在经济发达地区的建设往往会面临建筑拆迁、土地资源紧张和投资成本过高等现实问题，此类问题无疑大幅提升了220kV光伏升压站建设难度。由于220kV光伏升压站所使用的配电设备、无功补偿设备等相关配套设施维护技术性较高，因而通过遵循相关规范实现对各建筑物和装置的任意组合、做好相应总平面布置和设备选型的优化工作，可在有效解决上述问题的同时，节约建设成本、确保设施功能齐备。

一、220kV光伏升压站设备选型设计

（一）220kV光伏升压站配电装置

就实际应用情况而言，GIS配电装置或敞开式配电装置适用于220kV光伏升压站。其中，GIS配电装置通过将具备优异灭火与绝缘性能的SF6气体作为其灭弧与绝缘介质、并将高压电器元件部署在密封接地金属筒之中，能够有效节约占地面积，适用于在土地资源较为紧张的地区应用。

GIS技术经过多年生产实践，其可靠性和维护技术均得到了显著加强，维护难度较低，无需过大设计施工操作即可完成部署，对于工期较为紧张的光伏建设而言实用性较强。敞开式配电装置具有进出线布置简单便捷、投资初始成本低廉的显著优点，能够以较少的资金投入在短期内获得收益，但其占地面积相对较大、施工建设难度较高且工期漫长，完工后维护操作较为频繁，需依照光伏工程具体设计需求慎重进行选择。

（二）35V开关柜

光伏项目建设主要应用充气式开关柜和移动式金属铠装开关柜。其中，移动式金属铠装开关柜的绝缘介质为空气，其内部各部分开关之间均通过连接部位的空气实现绝缘。由于利用空气作为绝缘介质，柜体各部位之间需留有足够的空隙以容纳空气，因而移动式金属铠装开关柜通常具有较大的体积，柜体内容纳的较多空气使其不适用于灰尘、风沙较多的地区，同时亦无法在昼夜温差较大、海拔较高或空气较为潮湿的地区使用。

充气式金属开关柜具有全封闭和全绝缘的显著特点，相较于移动式金属铠装开关柜内部的大量空气空间，充气式开关柜内部始终处于完全封闭的状态，其带电体和相关数组开关均被密封在SF6气箱当中。由于SF6气体具备优良绝缘能力，开关柜的体积能够得到有效控制。充气式金属开关柜的壳体密封性能优良，其受外界环境因素影响较不明显，现已成为35V开关柜的主要选择对象。基于充气式金属开关柜使用压缩气体进行绝缘这一特点，其较小的体积便于在安装后开展检修与技术维护。

二、220kV光伏升压站总平布置优化

（一）220kV配电装置出线间距

过去，220kV光伏升压站多使用架空出线方式实现配电装置的出线，作为带电导体的架空导线，其每相导线之间被保留有相同的间距以确保安全，这一距离通常为3.5m左右，尽管可有效提升配电装置的安全系数，但无形间增加了占地面积。

因此，可通过应用新式电缆出线类型的方法显著减少其占地面积：将绝缘防护层包裹在电缆外，并使用紧贴布置的方式处理单根单芯电缆。电缆之间的距离须小于3.5m，在便于散热通风和安装部署的同时，不至于占据过大面积。应用电缆出线型技术时，应将单相PT和避雷器部署在出线间隔内部，并确保电缆出线型方案的占地面积不超过架空出线型方案的三分之一[1]。

（二）二次开关柜、生活设施及35V配电装置

依照《建筑设计防火规范》(GB50016-2014）的相关规定，道路与建筑物之间的距离应保持在5m以上。但属于建筑外配电装置的预制舱目前暂无与之相关的道路距离标准规定。因而就220kV光伏升压站而言，传统建筑部署方案已不再适用于站内35V配电装置、二次开关柜和相应生活配套设施的布置。相对地，两层布置方案更适用于二次开关柜舱室与35V配电装置舱室。其中，二次开关柜的荷载应为2kN/㎡，35V开关柜的荷载应为5kN/㎡。由于35V开关柜具有更高的基础承载能力要求，因而配电设备应部署在第一层、二次开关舱室相应地应部署在第二层。由于配电装置、35V开关柜和SVG无功补偿装置等均借助二次电熔连接二次开关柜，因而应在地面与二层之间的桥架内专门预留出二次电线敷设所需空间。

220kV光伏升压站内部的生活配套设施包括卫生间、宿舍和厨卫等设施。为保障基础居住条件，可使用厚度为120mm的保温隔热材料来确保室内温度，并装配空调以提升工作人员居住条件。作为具有较显著的环境友好性、模块集成化程度较高的设备，预制居住舱具有安全系数较高、部署速度较快、节约土地资源和运输维护便捷等显著优点。此外，通过采用诸如六道防腐蚀工艺等技术，可将舱体的防腐蚀维护期延长至30年左右。

（三）一体化消防泵站与SVG无功补偿装置

在过去，220kV光伏升压站所使用的消防泵站往往采用两层建筑物式的设计方式，其地下一层主要为消防用水水池，而地上层则主要作为消防控制室使用。消防泵站作为戊类厂房，其与道路之间的距离应保持在5m以上，与民用建筑的距离应保持在10m以上。现阶段，通过应用一体化消防泵站，220kV光伏升压站的消防设施水平将迈上新台阶。

一体化消防泵站的成品装置属于设备范畴、不属于建筑物，故而与其他建筑物、道路和设备之间的距离标准与传统消防泵站有所不同，平面布置的灵活性相应提升。在实际建设过程中，220kV光伏升压站设计建造的具体情况决定了一体化消防泵站成品装置的尺寸大小。通常情况下，220kV光伏升压站使用的一体化消防泵站尺寸为12m×5m×3.12m，其水箱有效容积为108m³。一体化消防泵站筒体使用的材质多为玻璃钢，通过将热镀锌、SUS304等防腐材质涂抹其上，筒体即使在缺乏相应保养维护工作的环境中，仍可安全使用20年左右。

在结构上，一体化消防泵站的主要组成部分包括水箱和泵房。泵房中的主要设备包括灭火系统、照明设备、通风设备和溢流排污系统。排污系统含有就地水位警示器，能够针对异常水位现象及时进行报警，并能够将水位数据传输至值班室或中心消防控制室等监控位置。由高强度玻璃钢材质组成的水箱具有良好的密封性，防渗漏能力一流，且不会对地下水产生任何污染。由于其筒体采用密封设计，故而底部基本不存在或很少存在淤积现象，无明显异味。现阶段，应用于220kV光伏升压站的一体化消防泵站通常由工厂直接生产，其主要组件和管路在工厂内即完成安装，经现场部署后投入使用。部署一体化消防泵站时，可使用落地式安装方式或地埋式安装方式。需要注意的是，一体化消防泵站自身外加筒体满水后重量较大，需辅以强度适宜、抗沉降与抗浮能力较强的基坑与基础设施[2]。

SVG无功补偿装置是220kV光伏升压站中的主要组成部分。目前，市面上各类型号的SVG装置大小、性能与使用寿命等均不相同。为选择最适合220kV光伏升压站使用的SVG无功补偿装置，应预留出充足的部署面积以避免影响设备后续招标工作，同时为总平布置优化保留有一定大小的预备空间[3]。

结论：综上所述，220kV光伏升压站的总平布置与设备选型设计，关乎其建设和后续投入使用的方方面面。通过妥善部署220kV配电装置和35V开关柜、优化总平布置等方式，既能够节约土地资源，又能够实现高效高质量建设，助推光伏新能源建设与发展。

参考文献：

[1]姚云.220kV光伏升压站总平布置优化及设备选型设计[J].数码设计,2022(19):115-118.

[2]傅艳军.220kV光伏电站升压站消防系统设计研究[J].消防界,2023,9(2):40-42.

[3]孙杭骏,王进良,魏晋,等.光伏电站预制舱升压站应用研究[J].光源与照明,2022(12):106-108.