110kV变电站新建工程初步设计说明书.docx

XX110kV变电站新建工程初步设计说明书目 录1总的部分11.1设计主要依据11.2工程建设规模和设计范围21.2.1工程项目名称及划分21.2.2工程建设规模21.2.3设计范围及分工21.3站址状况31.3.1站址自然条件31.3.3征地拆迁及设施移改内容41.3.4工程地质、水文地质和水文气象条件41.4技术原则及存在问题81.4.1主要技术原则81.4.2主要技术方案91.4.3对可研审查意见的执行情况101.4.4通用设计、通用设备和通用造价应用情况101.5主要技术方案和经济指标122. 电力系统132.1张家口电力系统概述132.2张北县电网概述152.3接入系统方案162.4对可研阶段的规模和设备参数校核162.5 建设规模172.5.1主变规模172.5.2出线规模172.5.3无功补偿装置172.6主要电气参数182.6.1主变压器容量及台数选择182.6.2短路电流计算182.6.3中性点接地方式192.6.4 35kV弧线圈的补偿容量192.6.5 10kV接地变容量的选择203.电气部分213.1电气主接线213.1.1建设规模213.1.2电气主接线方案213.2.主要电气设备选择213.2.1主要电气设备选择原则和依据213.2.2主要电气设备选择结果213.3绝缘配合及过电压保护243.3.1 110kV电气设备的绝缘配合253.3.2 35kV电气设备的绝缘配合253.3.3 10kV电气设备的绝缘配合253.3.4 雷过电压保护253.4 电气总平面布置及配电装置263.4.1电气总平面布置263.4.2配电装置263.5站用电及照明263.6防雷接地273.6.1防直击雷保护273.6.2接地273.7电缆选择敷设及电缆防火284.二次系统284.1系统继电保护及安全自动装置284.1.1一次系统概况284.1.2现状和存在的问题294.1.3系统继电保护配置方案294.1.4备用电源自动投切装置304.1.5对相关专业要求304.2系统调度自动化314.2.1现状314.2.2远动系统314.2.3关口计量系统324.2.4调度数据网通信接入设备324.2.5二次系统安全防护示意图334.4变电站自动化系统344.4.1管理模式344.4.2监测、监控范围354.4.2网络结构364.4.3配置方案364.4.4与其他设备接口374.4.5高级应用384.5元件保护和自动装置394.5.1保护配置394.6站用交直流电源系统414.6.1直流系统414.6.2交流系统434.6.3通信电源434.6.4交流不停电电源UPS系统444.7其他二次系统444.7.1全站时钟同步系统444.7.2非关口计量系统444.7.3辅助系统444.7.4光缆选择464.7.5电流互感器、电压互感器二次参数选择464.7.6二次设备的接地、防雷、抗干扰474.8二次设备组柜及布置484.8.1二次设备室布置方案484.9 系统通信484.9.1设计依据：484.9.2通信要求：484.9.3 通信现状与规划494.9.4系统通信方案524.9.5通道组织614.3.6通信系统主要设备清册与估算（单位万元）625 土建部分635.1站区总布置与交通运输635.1.1站区总体规划和总平面布置635.1.2站区竖向布置655.1.3管沟布置655.1.4道路及场地处理665.2建筑665.2.1主要设计规范665.2.2建筑设计的范围675.2.3主要建筑材料675.2.4大门、围墙685.3结构部分685.3.1设计依据68地基土承载力特征值一览表695.3.2设计原则695.3.3屋外配电设备支架695.3.4主要建筑结构695.3.5地基处理695.4采暖、通风与空调695.4.1设计范围695.4.2设计依据及原始资料705.4.3气象资料705.4.4设计形式705.5给排水715.5.1概述715.5.2生活给水系统715.5.3排水系统716. 消防部分726.1设计依据726.2消防措施726.2.1消防设计主要原则726.2.2火灾探测报警系统726.2.3水消防系统726.2.4其他灭火系统737.节能及环保747.1节能及环保主要原则747.2节能及环保措施747.2.1电气部分747.2.2防止水土流失措施758.劳动安全卫生768.1主要依据768.2防火、防爆778.3防毒防化学伤害778.4防电伤、防机械伤和其他伤害778.5防署、防寒778.6防噪音779. 概算部分789.1概算编制依据789.2概算编制说明789.3概算主要指标78XX1总的部分1.1设计主要依据（1）冀北电发展2015113号国网冀北电力有限公司关于冀北张家口云计算等 110 千伏输变电工程可行性研究报告的批复 （2）国家电网公司输变电工程通用设计(2013年版)（3）国家电网公司输变电工程通用设备标准和物资采购标准（4）国家电网公司输变电工程通用设计110220kV线路分册（2011年版）；（5）国家电网公司文件国家电网科201112号“关于印发协调统一基建类和生产类标准差异条款的通知”；（6）国家电网公司文件国家电网基建201158号 “关于印发国家电网公司 2011 年新建变电站设计补充规定的通知”；（6）国家电网公司文件国家电网基建2011539 号智能变电站优化集成设计建设指导意见；（7）国家电网公司企业标准Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范；（8）国家电网公司文件发展规二201189号“关于加强智能变电站可研有关工作的通知”。（9）国家电网公司输变电工程通用设计（110750kV智能变电站部分）。（10）国家电网公司部门文件基建技术【2014】10号国网基建部关于加强新建输变电工程防污闪等设计工作的通知。（11）张家口先行电力设计有限公司编制XX110kV输变电工程可行性研究报告。1.2工程建设规模和设计范围1.2.1工程项目名称及划分工程主项目名称工程子项目名称冀北XX110千伏输变电工程 张北220千伏变电站110千伏张北西间隔改造工程 张北张北西110千伏线路改造工程 （含OPGW复合光缆工程）张北白龙山入张北西变电站110千伏线路工程 （含OPGW复合光缆工程）张北西110千伏变电站新建工程 本设计为子项目：张北西110千伏变电站新建工程（含系统通信）。1.2.2工程建设规模主变最终规模：350MVA，本期规模：250MVA；110kV规划4回，本期2回；35kV出线规划12回，本期8回；10kV出线规划24回，本期16回；张北西10kV变电站110kV主接线为单母线分段接线，35kV、10kV主接线均采用单母线分段接线；无功补偿电容器最终规模设置326.0Mvar，本期工程设置226.0Mvar。1.2.3设计范围及分工（1）针对变电工程可行性研究报告评审意见进行的张北西110kV变电站新建工程的初步设计。（2）在提出的接入系统方案基础上，进行系统一次、系统二次方案的设计。内容包括：继电保护与安全自动装置，调度自动化，系统通信方案。（3）进行工程项目的投资概算。（4）本工程设计以110kV GIS出线套管为分界点，架空线路及耐张绝缘子串列入线路工程。1.3站址状况1.3.1站址自然条件（1）工程地理位置：张北西110kV变电站站址位于张家口张北县纬一路南约60米。站址处不受50年一遇洪水影响：根据县土地利用总体规划站址土地性质为建设用地。根据2014年冀北电力系统分布图，站址处污秽等级为d级。工程地理位置如下图：（2）地形地貌变电站站址地势平缓。站址110kV北侧进线，进线条件较好，35kV、10kV均为电缆出线，出线条件较好且便于线路切改。周围自然环境较好，目前污染较少。1.3.3征地拆迁及设施移改内容1）拆迁及赔偿无拆迁费用。2）移改内容址区域无矿产资源，不存在压矿问题，也不存在采空区；站址附近地区没有重点保护的自然和人文遗址，也没有机场和军用等设施。无需进行设施移改。1.3.4工程地质、水文地质和水文气象条件1.3.4.1工程地质，水文地质（1）地基土分布、埋藏按规范、依据岩土体的岩性、成因时代、物理力学性质等因素，可将勘探深度范围内的岩土体划分为第四系全新统冲、洪积层（Q4al+pl）。现将各土层岩性特征叙述如下：粉土：黄褐色，稍湿，稍密；摇振反应中,韧性低,干强度低,无光泽反应,可见云母碎片,含少量圆砾,局部夹粉砂薄层；层厚为2.8m，该层在拟建场地内均有分布。粉砂：黄褐色，稍湿，稍密；石英-长石质,粒径0.075mm的颗粒含量约为65%,局部夹细砂薄层；层厚为1.2m，该层在拟建场地内均有分布。粉质粘土：灰绿-红褐色，稍湿，硬塑；干强度及韧性中等,无摇震反应,稍有光泽,刀切面较光滑；最大揭穿厚度为16.0m，未揭穿。（2）地下水勘察期间在勘探深度内揭露到一层地下水上层滞水，初见水位埋深在地表下3.4m，稳定水位埋深在地表下20m以下，为孔隙潜水，径流方向总体上是由西向东，主要由大气降雨补给，受季节性影响明显，水位最大变幅为3.5米左右，地表无排泄途径，湿地地貌，对钢筋混凝土结构具微腐蚀性。（3）场地地震效应1）场地抗震设防烈度根据建筑抗震设计规范（GB500112010）附录A，拟建场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度值为0.10g。2）场地土层等效剪切波速按建筑抗震设计规范（GB50011-2010）4.1.5规定，根据该场地地层资料为计算依据，结合邻近水井钻孔资料等效剪切波速为263.1m/s。3）场地土类型根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中第4.1.3条第3款规定，按地基土名称和性状划分，场地土等效剪切波速为263.1m/s，场地土类型属中硬土。4）场地类别根据对场地附近钻孔资料，本场地覆盖层厚度按不小于5.0m考虑，结合场地土等效剪切波速，本场地类别属类。5）场地土的液化判别根据场地土质和地下水埋藏条件，按建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第4.3.3条，式4.3.3-2进行初判,本场地地下水水位上升后具轻微液化性。6）场地特征周期根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中3.2.3条和表5.1.4-2规定，本场地特征周期值为0.40s，水平地震影响系数最大值max=0.08。 根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中3.2.3条和表5.1.2-2规定，本场地特征地震加速度时程曲线的最大值为35cm/s2。7）拟建场地建筑抗震地段划分根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中表4.1.1规定，结合本场地岩土工程条件，本场地为可进行建设的一般场地。（4）岩土工程分析评价1）场地、地基稳定性和适宜性评价根据勘察资料，地基土由第四系全新统冲、洪积形成，稳定性较好，无不良地质现象，在勘探深度内地基土分布较连续稳定，但地基土欠固结、具轻微液化性，经适当处理后适宜本工程建设。2）地基均匀性评价 从地基土分布、埋藏看，场地地基土以粉土、粉砂、粉质粘土为主，相邻持力层坡度小于10，场地地基土均匀。3）地基土承载力评价根据岩土工程勘察取得的原位测试结果及室内土工试验结果，按建筑地基基础设计规范（GB50007-2012）的有关规定，按现有规范、规程要求，结合该场地的岩土地基的工程地质特性、环境条件，确定各土层的承载力特征值等物理力学参数见下表地基土承载力特征值一览表地层序号地层名称承载力特征(kPa)压缩模量(MPa)粉土1305.6粉砂1408.2粉质粘土22010.1（5）地基方案根据现有规范、规程要求，结合该场地的岩土地基的工程地质特性、环境条件，建议挖除冻深范围内粉土、粉砂，采用天然级配砂砾石分层夯实换填，换填厚度不得小于2.0米，压实系数不小于0.97，处理后地基承载力不小于180kPa、压缩模量Es=15.0 MPa，并应进行软弱下卧层验算；或采用深层搅拌桩、CFG桩复合地基，执行建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）和建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）。建议应将原场地地面（或0.0）标高提高至原地面1.5m以上。（6）结论与建议（1）勘察期间在勘探深度内揭露到一层地下水上层滞水，初见水位埋深在地表下3.4m，稳定水位埋深在地表下20m以下，为孔隙潜水，径流方向总体上是由西向东，主要由大气降雨补给，受季节性影响明显，水位最大变幅为3.5米左右，地表无排泄途径，湿地地貌，对钢筋混凝土结构具微腐蚀性。（2）拟建场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组第二组，设计基本地震加速度值为0.10g，水平地震影响系数最大值max=0.08，地震加速度时程曲线的最大值为35cm/s2；本场地为不液化场地。（3）场地及周围无不良地质作用，无可开采矿藏，拟建场地土类型为中硬土，类场地。设计特征周期值为0.40s，场地适宜本工程建设。（4）本地区标准冻深为2.0m。（5）建议挖除冻深范围内粉土、粉砂，采用天然级配砂砾石分层夯实换填，换填厚度不得小于2.0米，压实系数不小于0.97，处理后地基承载力不小于180kPa、压缩模量Es=15.0MPa，并应进行软弱下卧层验算；或采用深层搅拌桩、CFG桩复合地基。（6）建议应将原场地地面（或0.0）标高提高至原地面1.5m以上。1.3.4.2水文气象1）张北县属东亚大陆性季风气候中温带压干旱区，春季干旱、多风少雨，夏季短而多雨、秋季晴朗，无霜期短，平均为103天，全年平均气温低、温差大是本区极为显著气象特点。据张北县气象站自1978年至2006年12月建站以来气象资料，年平均气温3.02，极端最高气温35.1，极端最低气温-35，历年一月份平均气温-18。平均年降水量354mm，主要集中在6-9月间，历史最大冻结深度2.8m。2）排水及防涝站址均可据地势情况采用平坡式竖向布置，站内地表水采用有组织排水。站址不存在洪水淹没问题及内涝积水问题。1.3.4.3站址方案综述序号项目条 件1出线条件110kV北双回架空进线，2地震基本烈度7度3污秽等级d级4交通运输及进站道路交通运输以公路为主。5站址围墙内总占地面积0.3318公顷6洪水内涝不存在洪水内涝问题7水源条件站内打井8站区排水地表水及雨水采用散排9工程地址条件拟建场地土类型为中硬土，类场地10区域地质影响场地构造相对稳定,位于抗震设防烈度7度区内,基本地震加速度值0.1g,特征周期值为0.40s。无不良地质作用,适宜建站。11环境情况站区周围目前无工业染源。12土石方工程量及投资差额13施工条件当地均可满足施工用建材。围墙外可满足施工临时用地。交通运输方便。14拆迁量无15文物及地矿、军事通信设施等无16当地政府意见同意1.4技术原则及存在问题1.4.1主要技术原则依据国家标准、相关的设计规范以及国家电网公司、冀北电力有限公司、张家口供电公司防止电力生产重大事故要求，本设计在方案选择、所址占地、布置型式、设备选型、工艺要求等方面，以安全可靠运行、经济合理、检修维护方便以及配合城镇规划相协调的原则，采纳的主要技术方案如下：(1) 按智能变电站进行设计，生活设施遵照无人值班有人值守条件建设规模尽量减小。(2) 充分利用土地资源，压缩占地面积。(3) 为满足技术要求，对提出的方案作技术经济比较，选定最优方案。(4) 按规程规定要求，本变电站气象条件和水文地址灾害按50年一遇取值。(5) 国家电网公司输变电工程通用设计（2013年版）。(6) 推行变电站国网“两型一化”要求。(6) 本工程设备选型满足国家电网公司输变电工程通用设备(2012年版)1.4.2主要技术方案1) 接入系统方案新建张北西110kV变电站接入张北220kV变电站-康保110kV变电站线路上，形成张北220kV变电站-张北西110kV变电站和白龙山220kV变电站-张北西110kV变电站两回供电线路。3) 电气主接线110kV规划采用单母线分段接线，本期建成。35kV规划采用单母线三分段接线，本期建设成单母线分段接线。10kV规划采用单母线三分段接线，本期建设成单母线分段接线。5) 短路电流水平、设备布置及选型110kV设备按短路电流水平40kA设计，按户内GIS设备进行设计。35kV设备按短路电流水平31.5kA设计，选用手车式高压开关柜。 10kV设备按短路电流水平31.5kA设计，选用手车式高压开关柜。6) 按国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定、智能变电站优化集成设计建设指导意见进行智能化变电站设计，系统继电保护及安全自动装置应满足智能化变电站相关导则、规范的要求，二次设备网络化。7) 土建张北西110kV变电站配电楼采用钢筋混凝土框架结构，室外设备支架柱采用钢管杆。8) 暖通、水工、消防采暖采用可温控的壁挂电暖气采暖，空调采用分体空调。供水方式为站内打井给水，雨水采用散排方式排放。张北西110kV变电站配电楼消防采用室内外水消防进行设计。9）张北220kV站110kV出线间隔占用张北220kV变电站110kV侧原至康保间隔，断路器、隔离开关设备利旧，新换3支电流互感器。10）白龙山220kV站110kV出线间隔占用白龙山220kV变电站110kV侧至张北间隔，断路器、隔离开关、电流互感器设备均满足要求。1.4.3对可研审查意见的执行情况项目可研审查意见初设执行情况可研批复估算动态投资（万元）初设概算动态投资（万元）变电站电气一次同意设计方案无变化电气二次同意设计方案无变化土建同意设计方案无变化1.4.4通用设计、通用设备和通用造价应用情况本工程技术方案与通用设计方案对比表项目名称国网通用设计（2013年版）110-A3-2方案本工程方案对比结果主变压器台数及容量2/350MVA2/350MVA与通用设计一致出线规模110kV出线2/3回；35kV出线8/12回；10kV出线16/24回；110kV出线2/4回；35kV出线8/12回；10kV出线16/24回；110kV终期规模比通用设计多一回35kV 10kV与通用设计一致无功补偿分组及容量每台主变配置2组每台主变压器配置：6000+6000kvar电容器；与通用设计一致电气主接线110kV本期内桥接线，远期内桥+线变组；35kV本期单母线分段，远期单母线三分段；10kV本期单母线分段，远期单母线三分段；110kV单母线分段接线；35kV本期单母线分段，远期单母线三分段；10kV本期单母线分段，远期单母线三分段；110kV与通用设计有所区别35kV与通用设计一致；10kV与通用设计一致。配电装置110kV：户内GIS，架空出线；35kV：户内开关柜双列布置，电缆出线；10kV：户内开关柜双列布置，电缆出线；110kV：户内GIS，架空出线；35kV：户内开关柜双列布置，电缆出线；10kV：户内开关柜双列布置，电缆出线；与通用设计一致电气总平面布置格局围墙内占地面积：0.33hm2;围墙内占地面积：0.33hm2;与通用设计一致7、建筑布置二层建筑，框架结构，一字形布置。主控室与低压配电室布置在同一建筑物内。二层建筑，框架结构，一字形布置。主控室与低压配电室布置在同一建筑物内。与通用设计一致本工程技术方案采用通用设备情况工程概况电压等级110kV主变台数及容量(MVA)终期350出线规模(高/中/低)终期4/12/24变电站类型半户内站配电装置类型A：GIS，B：HGIS C:瓷柱式 D罐式A:户内GIS设计方案选择通用设计方案编号A：直接采用通用设计方案，B：进出线规模调整，C：无功补偿配置调整B：110-A3-2通用设备主变压器设备编号1TBA-63并联电容器装置设备编号AC-K6110kVGIS 设备编号1GIS-2000/40W断路器设备编号/110 kV 避雷器设备编号1MOA-102-26635kV开关柜（断路器）设备编号BKG-1250/31.5-ABKG-2500/31.5-A10kV开关柜（断路器）设备编号AKG-1250/31.5-AAKG-4000/40-A监控系统设备编号1-SCS主变压器保护设备编号1-TP-B-3-2备用电源自动投入装置110kV分段备用电源自动投入装置1-BZT-E35kV分段备用电源自动投入装置B-BZT-E10kV分段备用电源自动投入装置A-BZT-E故障录波装置设备编号N-R-DC-P2P1.5主要技术方案和经济指标序号项目技术方案和经济指标1主变压器规模，远期/本期，型式3/2，户外三相三线圈自冷2(高)电压出线规模，远期/本期4/23( 中 ) 电压出线规模，远期 / 本期 12/84( 低 ) 电压出线规模，远期 / 本期24/165低压侧电容器规模，远期 / 本期 312Mvar/212Mvar6( 高 ) 电气主接线，远期 / 本期 单母线分段7( 中 ) 电气主接线，远期 / 本期 单母线三分段/单母线分段8( 低 ) 电气主接线，远期 / 本期 单母线三分段/单母线分段9( 高 ) 配电装置型式，断路器型式、 数量 SF6 GIS、5台10( 中 ) 配电装置型式，断路器型式、 数量 开关柜真空断路器、11面11( 低 ) 配电装置型式，断路器型式、 数量开关柜真空断路器、25面12地区污秽等级 / 设备选择的污秽等级d级/ e级13运行管理模式无人值班有人值守14智能变电站 ( 是 / 否 ) 是15变电站系统通信方式、 本期建设规模16电力电缆 (km)17控制电缆 /(km)18光缆 (km)19接地材料 / 长度 (km)镀锌扁钢/3.620变电站总用地面积 (hm 2 )0.416821围墙内占地面积 (hm 2 )0.331822进站道路长度 新建 / 改造 (m)新建50m23总土石方工程量及土石比 挖方 / 填方 (m 3 )1145.4/7291.1924弃土工程量 / 购土工程量 (m 3 )1145.4/7291.1925边坡工程量 护坡 / 挡土墙 (m 3 /m 3 )80/12026站内道路面积 远期 / 本期 (m 2 )934.5/934.527电缆沟长度 远期 / 本期 (m)99/9928水源方案站内打井一眼29站外供水 / 排水管线 ( 沟渠 ) 长度 (m)无30总建筑面积 远期 / 本期 (m2 )1424.2831主控通信楼建筑 层数 / 面积 / 体积 ( 层 /m 2 /m 3 )二层/1424.28 / 8762.8632构架结构型式及工程量 (t)混凝土离心杆构架3t33地震动峰值加速度0.1g34地基处理方案和费用换填碎石35系统通讯动态投资 ( 万元 ) 36动态投资 ( 万元 )（不含系统通讯）37静态投资 ( 万元 )38建筑工程费用 ( 万元 )39设备购置费用 ( 万元 )40安装工程费用 ( 万元 )41其他费用 ( 万元 )42建设场地征用及清理费 ( 万元 )2. 电力系统2.1张家口电力系统概述张家口地区电网地处京津唐电网西北部,是京津唐电网的一个重要组成部分，同时担负着“西电东送”的重要任务。2014年，张家口地区电网结构较2013年没有发生大的变化，目前地区电网结构为：张家口地区电网分三部分运行：北部电网、中部电网、南部电网。北部电网：沽源500kV站#1、#2变通过察北站、义缘站、白龙山开闭站3座220kV，共带出28座新能源电场，成为坝上地区风电的送出通道。中部电网：槐安热电、张家口热电和万全站两台主变共同带出中部电网负荷。即:槐安热电通过槐青双回线万青双回线与系统并网，并带出青水站负荷；万闫双回线带出闫家屯站负荷，沙闫双回线在闫家屯站备用；万张双回线并列带出张北站负荷；万全宣西=宣东=侯家庙=黄金岛=万全形成双环网结构，带出以上各站负荷，同时通过东赵双回线并列带出赵川站负荷，沙岛双回线在沙电侧断开备用，作为沙电厂的厂用备用电源。南部电网：下电厂、古郡热电和张南500kV站两台主变共同带出南部电网负荷。即：张南=新怀来=上花园=君关=夏源=张南形成南部电网的加强型双环网结构，带出以上站负荷，同时经三关双回线并列带出三马坊站负荷，下电厂通过上园双回线与系统并网，古郡热电厂通过上郡双回线与系统并网，东郡双回线在古郡热电侧备用。110kV全部开环或成辐射网运行。截止到2014年12月底，我公司主网维护110kV及以上线路共计232条，总长度为5355.7公里；其中220kV线路82条，总长度2335.2公里。共有110kV及以上变电站65座，主变129台，变电总容量9586MVA。2014年张家口地区电网现状见图2-1。图2-1 2014年张家口地区电网现状图2.2张北县电网概述张北县有220千伏变电站2座，分别为张北站和察北站，其中张北站由万全500千伏站双回路供电，做为张北县的供电电源，察北站由沽源500千伏站供电，做为风电汇集变电站，并为张北县部分区域的电源支撑；110千伏变电站3座，电源侧电网结构坚强，分布在张北的中部和东部地区。随着“工业强市和工业园区建设”战略的实施，供电公司将进一步优化张北县西部电网的部署，前瞻性的适应张北县的发展；35千伏变电站8座，分别按照用电需求和负荷密度情况分布在各供电区域内，承担张北县所辖18个乡镇的全部供电任务。为确保张北县域内的供电安全性和可靠性，更好的服务地方经济社会发展，采用500千伏、220千伏、110千伏相互支撑的供电模式，特别是500千伏工程和即将建设的1000千伏特高压工程，都将是电力服务地方的重要举措。其中1000千伏特高压工程将汇集张家口坝上张北县、康保县和尚义县的风电，远距离输送至华中电网，彻底改善张家口地区风电送出瓶颈的局面；500千伏超高压工程不仅做为风电送出的汇集站，同时为张北县220千伏及以下电网提供了强有力的电源支撑，大大提高了张北县电网的供电可靠性。图2-2 2014年张北县电网现状2.3接入系统方案 根据接入系统设计及接入系统评审意见，新建张北西110kV变电站接入张北220kV变电站-康保110kV变电站线路上，形成张北220kV变电站-张北西110kV变电站和白龙山220kV变电站-张北西110kV变电站两回供电线路。张北220kV变电站和白龙山220kV变电站均有110kV间隔，设备利旧，张北220kV变电站仅需更换3支电流互感器。图2-3 接入系统方案示意图2.4对可研阶段的规模和设备参数校核拟建张北西110kV变电站最终规模安装350兆伏安主变，本期安装50兆伏安变压器2台。张北地区负荷增长迅速，主要集中在张北县城周围。根据张北县规划资料，根据张北县规划资料，张北县城北部建设新村工业园、庙滩工业园及阿里云计算项目。其中，新村工业区2014年最大负荷达到8MVA，预测2020年达到15MVA；庙滩工业区主要布局建材产业、微生物工程产业和小企业综合产业，预测2020年达到10MVA；阿里张北云计算数据中心项目总投资300亿元，占地620亩，建设容量60万台服务器，建设“一点三中心”，即：1个示范展示点（中都博物馆南20亩），3个相互备份数据中心（庙滩产业园、小二台镇东、中都机场西各200亩），可容纳30万台服务器。建设张北西110kV变电站带出张北西北部新增负荷，满足新增用电需求。110kV架空输电线路导线截面按经济电流密度选择，经济电流密度按0.9A/mm2,并根据机械强度及事故情况下的发热允许载流量进行校验。按张北220kV变电站张北西110kV变电站线路和白龙山220kV变电站张北西110kV变电站线路在正常运行方式下带张北西变电站的250MVA主变,则张北220kV变电站张北西110kV变电站线路和白龙山220kV变电站张北西110kV变电站线路输送的最大容量应为100MVA，若考虑上述两条110kV线路N-1故障，则其中一条单回线路送出的最大容量为100MVA。当变电站主变进线为2回时，计算上述两条线路导线截面为583mm2，则每回导线截面应为291mm2。LGJ-300mm2在70时，载流量为690A，持续极限输送容量为133MVA。LGJ-300mm2满足现阶段负荷需要，考虑线路投入运行后5-10年的发展及技术经济性比较，选择导线型号为2LGJ-240mm2。综上所述建议张北220kV变电站张北西110kV变电站和白龙山张北西110kV线路型号选择为2LGJ-240mm2。破口接点至白龙山220kV变电站线路暂不更换，更换破口接点至张北220kV变电站线路为2LGJ-240mm2。2.5 建设规模2.5.1主变规模XX110kV变电站主变台数本期2台，远期3台，主变容量本期250MVA，规划350MVA。2.5.2出线规模110kV出线本期2回，远期出线4回，向南架空出线；35kV出线本期8回，远期出线12回，电缆出线；10kV出线本期16回，远期24回，电缆出线。2.5.3无功补偿装置本期每台主变压器10kV侧配置2组无功补偿装置（框架式），容量均为6.0MVAR。本期10kV侧并联电容器共补偿4组。总补偿容量为24.0MVAR。为避免高次谐波引起的谐振过电压及限制电容器涌流，电容器回路串12%Xc。 2.6主要电气参数2.6.1主变压器容量及台数选择根据张北县一带负荷预测，近年负荷达到57MVA。考虑同时率，张北西110kV变电站本期装设2台50MVA主变压器，能够满足近期电力负荷需求。主变选用三绕组、低损耗、有载调压、油浸自冷变压器，变压器分接头选择为：11081.25%/38.52X2.5%/10.5kV。接线组别：YN，yn0, d11阻抗：高中10.5 高低17.5 中低6.5 2.6.2短路电流计算短路电流的目的主要是为选择新增断路器的遮断容量，校验已有断路器的遮断容量能否满足要求及研究限制系统短路电流水平的措施。根据电力系统设计规程要求，本次短路计算对设计远景年进行了相应的计算，按照变电站并列运行计算。短路计算条件如下：（1） 张北220kV变电站至张北西110kV变电站线路长度为11.6km。白龙山220kV变电站至张北西110kV变电站线路长度为70km。（2） 两台主变高压、中压、低压分列运行（3） 主变采用：容量为50MVA,阻抗（U1-2%=10.5、U1-3%=17.5、U2-3%=6.5）张北西110kV变电站短路电流计算结果表地 点电压等级(kV)短路电流（kA）短路容量(MVA）张北220kV变电站220kV10.9794373.7张北220kV变电站110kV12.2892447.6白龙山220kV变电站220kV17.476808.26白龙山220kV变电站110kV10.732137.26张北西110kV变电站（最大）ddddeeee()z()(zzui)110kV7.091412.22张北西110kV变电站（最大）35kV9.01577.41张北西110kV变电站（最大）10kV21.73395.19根据以上短路计算结果，考虑电网发展和设备价格比，按国网通用设计设备选型。南山园区110kV变电站110kV相关设备的短路电流水平均可按不低于40kA设计和选择。35kV相关设备的短路电流水平均可按不低于31.5kA设计和选择。10kV相关设备的短路电流水平均可按不低于31.5kA设计和选择。根据短路电流计算结果及通用设备，本站短路电流水平如下：1) 110kV电压等级：40kA；2) 35kV电压等级：31.5kA；3) 10kV电压等级：31.5kA本工程主要电气参数的确定满足通用设备的选用要求。2.6.3中性点接地方式110kV系统采用中性点直接接地方式，但为适应主变压器110kV中性点不接地运行方式，在主变压器110kV中性点与接地隔离开关并接了放电间隙。35kV系统采用经消弧线圈接地方式。10kV两段母线分别装接地变压器，用以补偿接地电容电流。接地变压器容量除考虑补偿容量之外，还计入了所用电负荷容量，其接地变容量确定为400kVA，二次容量为100kVA，补偿接地电容电流范围宜在20A50A 9档。2.6.4 35kV弧线圈的补偿容量35kV出线线路长度统计表35kV出线线路名称（或规划出线）负荷性质电缆线路长度km（估值）架空线路长度km（估值）1西台线农业生产0.6102西什线农业生产0.883西单线农业生产0.884备用农业生产0.795备用0.41535kV 出线本期8路，电缆线路总长度约为3.3km，架空线路总长度约为50km，考虑510年发展规划，35kV电缆线路和架空线路的电容电流：17.33A。根据导体和电器选择设计技术规定，装在电网的变压器中性点的消弧线圈，应采用过补偿方式，消弧线圈补偿容量：Q= KIC(Ue/3)=1.3517.33(35/3)=472.76kVA因此 选择550kVA容量消弧线圈。2.6.5 10kV接地变容量的选择10kV出线线路长度统计表10kV出线线路名称（或规划出线）负荷性质电缆线路长度km（估值）架空线路长度km（估值）1工业区工业0.3102城郊农业生产0.853飞机场商业0.5124馒头营农业0.4135大西沟工业1156备用3780（1）10kV出线本期16路，电缆线路总长度约为40km，架空线路总长度约为135km，考虑510年发展规划，10kV电缆线路和架空线路的电容电流：IC31.95(A)（2）消弧线圈的补偿容量：计算值： Q= KIC(Ue/3)=1.3531.95(10/3)=249.0kVA 考虑实际运行补偿电流范围宜在20A50A,消弧线圈选315kVA。（3）接地变容量：经统计站内用电负荷约120千瓦（包括屋内设备电采暖），根据远景规划本工程所用电按200kVA考虑，则接地变压器容量选择为400kVA,在满足消弧线圈315kVA容量的同时，能够满足所用电负荷的需求。接地变压器容量选择为400kVA。3.电气部分3.1电气主接线3.1.1建设规模张北西110kV变电站主变容量规划350MVA，本期250MVA；110kV规划出线4回，本期出线2回；35kV出线规划12回，本期8回；10kV出线规划24回，本期16回。本期10kV侧并联电容器补偿容量4组，每台变压器配置2组6.0MVAR电容器。为避免高次谐波引起的谐振过电压及限制电容器涌流，电容器回路串12%Xc。3.1.2电气主接线方案本站电气主接线与通用设计及“两型一化”变电站设计导则一致。设计方案参考国家电网公司输变电工程通用设计(2013年版)110-A3-2方案。110kV主接线为单母线分段接线；本期出线2回，终期出线4回。35kV主接线为单母线分段接线；（终期为单母线三分段）10kV主接线为单母线分段接线；（终期为单母线三分段）3.2.主要电气设备选择3.2.1主要电气设备选择原则和依据根据短路电流计算结果（见2.6.2节），按国网通用设计设备选型标准，张北西110kV变电站110kV设备短路水平不低于40kA，35kV设备短路水平均按不低于31.5kA设计，10kV主变进线及分段断路器短路水平按不低31.5kA，出线断路器按不低于31.5kA设计。张北西110kV变电站110kV母线通流容量按不小于200MVA考虑。本工程地处海拔1400米，拟选站址处于d级污秽区，设备外绝缘按照e级污秽等级选择。地震基本烈度7度。年平均气温3.02，极端最高气温35.1，极端最低气温-35，历史最大冻结深度2.8m。雷暴日数：40日/年。本工程主要电气参数的确定满足通用设备的选用要求。3.2.2主要电气设备选择结果（1）主变压器：SSZ11-50000/110 三相、三绕组、油浸、自冷、有载调压变压器。 电压比：11081.25%/38.52X2.5%/10.5 kV 联结组别：YN,yno，d11 阻抗电压：高中10.5%，高低17.5%，中低6.5%（2）110kV电气设备：本站110kV采用户内GIS设备，架空进出线，110kV部分所有电气设备均按40kA设计，母线额定电流2000A。110kV为单母线分段接线，终期3个主变进线间隔、4个出线间隔、1个母联间隔、2个母线PT间隔。本期新建2个主变进线间隔、2个出线间隔、1个母联间隔、2个PT间隔。110kV GIS：110kV GIS高压断路器 CB额定电压：110kV 最高工作电压：126kV额定电流：2000A 额定开断电流：40kA动稳定电流(peak)：100kA 热稳定电流(R.M.S)：40kA，4s采用弹簧机构。110kV GIS高压隔离开关DS及接地开关FES,ES额定电压：110kV 额定电流：2000A动稳定电流(peak)：100kA 热稳定电流(R.M.S)：40kA，4s110kV GIS电流互感器CT额定电压：110kV 额定电流比：6001200/5A二次组合：10P20/0.5/0.2S（进线） 10P20/10P20/10P20/0.5/0.2S（出线） 动稳定电流(peak)：100kA 热稳定电流(R.M.S)：40kA，4s氧化锌避雷器型号：102266kV 110kV母线电压互感器额定电压比： kV；准确级：0.2/0.5/6P级容 量：40VA40VA100VA（3）35kV电气设备采用铠装移开式金属封闭开关柜，选用真空断路器，开断电流选择不小于31.5kA。操动机构为弹簧机构，开关柜内选用环氧浇注式电流互感器，氧化锌避雷器，电容式电压互感器。35kV母线通流容量按不小于100MVA。1) 35kV户内高压开关柜，金属铠装手车式。a) 真空断路器额定电压： 35kV 额定电流：2500A(进线) 1250A（出线）额定开断电流： 31.5kA动稳定电流(peak)： 80kA 热稳定电流(R.M.S)： 31.5kA，4sb) 35kV电流互感器额定电流比：1500/5A(进线) 300600/5A(出线) 二次组合：10P20/10P20/10P20/0.5/0.2S(进线) 10P20/0.5/0.2S (出线)动稳定电流(peak)：80kA热稳定电流(R.M.S)：31.5kA，4sc) 电压互感器额定电压比：kV准确级：0.2/0.5/6P级容 量：40VA/40VA/100VAd) 氧化锌避雷器型号：HY5WZ-51/134（4）10kV电气设备采用铠装移开式金属封闭开关柜，选用真空断路器，开断电流选择不小于31.5kA。操动机构为弹簧机构，开关柜内