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南昌大学 硕士学位论文 前湖220千伏输变电工程设计 姓名：杨君 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：黄玉水；姚诸香 201112 摘要 摘要 前湖2 2 0 千伏变电站是南昌西环线铁路、南昌西客站以及京九铁路、向蒲 铁路电气化工程配套电网工程项目，同时也是为满足全国城运会红谷滩新区体 育场馆及周边各项配套体育设施用电需要的电网工程。 在本课题中，我们将以新投运的前湖2 2 0 千伏变电站作为载体，论文中从 变电站电力系统一、二次接线；变电站站址的选择；该工程对该区域供电环境 的影响；新型变电站的设备节能措施及变电站投资预算及最终评价展开全面研 究，旨在了解该站投运前后对红角洲片区的电压稳定性和可靠性的变化，对提 升昌北地区的供电稳定性，在理论和实践上都有极其重要的意义。 前湖输变电工程的完成将进一步提高南昌电网供电能力和可靠性，满足南 昌市经济快速发展对用电的需求以及电气化铁路牵引变电所接入的需要，随着 南昌新客运站、前湖迎宾馆、第七届全国城市运动会、第五届中部博览会、华 南商业城、红角洲高级文教科研区以及经济技术开发区等几个与其相关的重大 项目的运营和投入，该工程都具有举足轻重的作用。 关键词：前湖，输变电工程，设计 a b s t r a c t a b s t r a c t q i a n l m2 2 0k vs u b s t a t i o ni st h ef o r m e rw e s tc e n t r a ll i n kn a n c h a n g ，n a n c h a n g w e s tr a i l w a ys t a t i o na n db e i j i n g - k o w l o o nr a i l w a y ，r a i l w a ye l e c t r i f i c a t i o np r o j e c tt o p os u p p o r t i n g 酣dp r o j e c t s ，b u ta l s ot om e e tt h en a t i o n a lc i t yg a m e sj a n en e w s t a d i u m sa n ds p o r t sf a c i l i t i e sa r o u n dt h es u p p o r t i n ge l e c t r i c i t y 面dp r o j e c tn e e d s i nt h i si s s u e w ew i l lp u ti n t oo p e r a t i o nb e f o r et h en e w2 2 0k vq i a n h u 弱ac a r d e r , t h ep a p e rf r o mt h es u b s t a t i o np o w e rs y s t e mf i r s ta n ds e c o n dw i r i n g ；s u b s t a t i o ns i t e s e l e c t i o n ；t h ep r o j e c te n v i r o n m e n t a li m p a c to fe l e c t r i c i t ys u p p l yi nt h er e g i o n ；n e w s u b s t a t i o n sa n ds u b s t a t i o ne q u i p m e n te n e r g ys a v i n gm e a s u r e sa n dt h ef i n a le v a l u a t i o n o ft h ei n v e s t m e n tb u d g e tt oc a r r yo u tc o m p r e h e n s i v er e s e a r c ht ou n d e r s t a n da n dp u t i n t oo p e r a t i o na tt h es t a t i o nb e f o r ea n da i t e rt h er e dd e l t aa r e ao ft h ec h a n g e si n v o l t a g es t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fp o w e rs u p p l ys t a b i l i t yi nt h er e g i o nt oe n h a n c et h e c h a n g b e is e x ，i nt h e o r ya n dp r a c t i c ea r e e x t r e m e l yi m p o r t a n t q i a n h up r o j e c tc o m p l e t e db e f o r et h ep o w e rs u p p l yw i l lf u r t h e ri n c r e a s et h ec a p a c i t y a n dr e l i a b i l i t yo fn a n c h a n g ，r a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n tt om e e tt h ed e m a n df o r e l e c t r i c i t ya n de l e c t r i f i e dr a i l w a yt r a c t i o ns u b s t a t i o na c c e s sn e e d s ，、) l ，i t l lt h en e w t e r m i n a ln a n c h a n g ，l a k ef r o n tg u e s th o u s e ，t h es e v e n t hn a t i o n a lg a m e s ，t h ef i f t h e x p oc e n t r a lc h i n a , s o u t h ，c h i n ac o m m e r c i a lc i t y ，r e dd e l t as e n i o rc u l t u r a l ； e d u c a t i o n a lr e s e a r c ha r e a , n a n c h a n ge c o n o m i ca n dt e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n t z o n ea n ds e v e r a lo t h e rm a j o rp r o j e c t sa s s o c i a t e dw i t ht h eo p e r a t i o na n di n v e s t m e n t ， t h ep r o j e c th a v eap i v o t a lr o l e k e y w o r d s ：q i a n h u ，t r a n s m i s s i o na n dd i s t r i b u t i o np r o j e c t ，d e s i g n i i 前言 j u l ! 垒曼， 刖吾 红谷滩新区，南昌大昌北新城的核心区域，南昌快速崛起的窗口，被誉为南 昌的浦东。目前，红谷滩新区已成为万众瞩目的焦点，成为南昌新时代形象的标 志城区。红角洲片区是红谷滩新区的最大片区，东临赣江、西靠昌( 南昌) 樟( 樟 树) 高速公路、南至生米大桥和城市外环线、北接南昌大桥引线，规划用地面积 约2 5 平方公里，规划人口规模约1 5 万人，在外环线以南还规划了8 2 平方公里 发展用地；片区内山岗起伏，河流蜿蜒，具备良好的生态环境和用地条件，为教 学、科研、旅游、体育和高级商住区。为进一步提高南昌电网供电能力和可靠性， 满足南昌市经济快速发展对用电的需求以及电气化铁路牵引变电所接入的需要， 随着南昌新客运站、前湖迎宾馆、第七届全国城市运动会、第五届中部博览会、 华南商业城、红角洲高级文教科研区以及南昌经济技术开发区等几个与其相关的 重大项目的运营和投入，供电的可靠与否将直接影响到人们的日常起居，生产学 习甚至是社会的安定团结。 红角洲作为南昌的西北口有着很特殊的地位，近年来南昌市经济水平发展呈 高速增长态势。“十一五期间是南昌市经济发展的一轮新的高速增长期。全市， ， 社会经济发展和改革开放取得了巨大的成就，并超额完成“十一五计划的主要 目标，经济发展呈现快速、健康、协调发展的态势。在如此巨大的成就光环下， 电网建设和发展有着举足轻重的作用。 2 1 工程概述 1 1 工程概括 ( 1 ) 前湖2 2 0 千伏变电所工程 前湖2 2 0 千伏变电站位子南昌市红谷滩新区，建成用向南昌西环电气化铁 路、2 0 1 1 年全国城运会场馆和红谷滩新区供电，其作用举足轻重。 前湖2 2 0 千伏变电所建设规模为： 。 主变容量： 主变规划3 台变压器，本期安装2 台1 8 0 兆伏安变压器。 ) 2 2 0 千伏出线： 远期4 回，拟为新南昌牵引站2 回、梦山变电站2 回。本期2 回，梦山变电 站2 回。 1 1 0 千伏出线： 远期1 4 回，本期6 回，西郊变、红角洲变、生米牵引站各2 回。 无功补偿： 远景按每台主变低压侧装设2 组1 0 兆乏低压并联电容器；本期装设4 组1 0 兆乏低压并联电容器。 。 本期配套1 1 0 千伏线路8 5 公里( 未含另列的h 0 千伏牵引线长度) 。 ( 2 ) 梦山一前湖2 2 0 千伏线路工程 梦山一前湖2 2 0 千伏线路工程起点为梦山5 0 0 千伏变电站，终点为前湖2 2 0 千伏变电站，线路途经新建县、南昌市红谷滩新区，线路全长2 x 1 6 公里，导线 截面采用4 0 0 m m 2 的双分裂导线。 ( 3 ) 系统通信工程 新建梦山前湖变单o p g w 光纤通信，线路长度约1 6 公里。 ( 4 ) 梦山变电站扩建工程 梦山变电站扩建2 2 0 千伏出线间隔2 个，至前湖变电站。 1 2 设计水平年 设计水平年为2 0 1 0 年，远景水平年为2 0 2 0 年。 1 3 主要设计原则 ：( 1 ) 按照( ( 2 2 0 千伏输变电项目可行性研究内容深度规定( 征求意见稿 中的要求，执行各专业有关的设计规程和规定。 ( 2 ) 在电网现状的基础上，根据负荷预测，提出变电站接入系统方案。 ( 3 ) 结合系统位置条件和站址综合条件，在和地方政府协商后，提出前湖 2 2 0 千伏变电站的推荐站址。 ( 4 ) 在推荐站址的基础上，提出前湖2 2 0 千输伏变电工程建设项目的投资 估算及经济评价。 2 电力系统一次 2 电力系统一次 2 1 电力系统概括 2 1 1 南昌供电区现状 南昌供电区包括南昌市东湖区、西湖区、青云谱区、青山湖区、湾里区、红 谷滩新区、经济技术开发区、高新技术开发区、南昌县、新建县、安义县和宜春 市靖安县、奉新县共5 县8 区。 南昌电网位于江西电网的中部，是江西电网负荷中心，也是江西电网的重要 枢钮和网络中心，在江西电网中的位置及作用是举足轻重。 目前南昌供电区最高电压等级为5 0 0 千伏。 2 0 0 8 年南昌供电区拥有统调电厂2 座，装机容量2 8 1 兆瓦，其中南昌电厂 2 6 0 兆瓦，罗湾水电站2 l 兆瓦；有5 0 0 千伏变电站3 座 南昌变、梦山变、进贤 变( 主变2 0 0 7 年初投运 ，主变3 台，主变容量2 2 5 0 兆伏安；有2 2 0 千伏公用 变电站1 0 座，主变1 9 台，主变容量2 7 3 0 兆伏安，其中昌东2 x 1 5 0 + 1 2 0 兆伏安， 斗门2 x 1 5 0 兆伏安，盘龙山2 x 1 2 0 兆伏安，迎宾2 x 1 5 0 兆伏安，顺外2 x 1 5 0 兆 伏安，西郊2 x 1 2 0 兆伏安，艾湖2 x 1 5 0 兆伏安，桃苑2 x 1 8 0 兆伏安，向塘1x 1 2 0 兆伏安，梧岗l x l 5 0 兆伏安。用户变电站3 座，双港变l x l 2 0 兆伏安，晨鸣纸业 变2 x 9 0 兆伏安，向塘牵引站2 3 1 5 兆伏安。 2 0 0 9 年南昌供电区全社会用电量为9 4 5 5 亿千瓦时，比2 0 0 8 年增长1 0 6 6 ， 统调供电量为8 3 6 亿千瓦时，比2 0 0 8 年增长9 9 3 。统调最高供电负荷为1 7 1 4 兆瓦，比2 0 0 8 年增长1 0 5 1 。南昌电网负荷占全省最大负荷的2 1 左右。 在负荷分布中，赣江以东区域负荷约占7 8 ，赣江以西区域负荷约占2 2 。 因此，南昌供电区的负荷主要分布在赣江以东区域。 南昌电网存在的主要问题： ( 1 ) 南昌电网已成为百万负荷的大电网，是江西电网的负荷中心，但网内 只有2 6 0 兆瓦的发电能力，大部分用电要靠九江、丰城两个大电厂输送。如果电 网的安全稳定出现问题，本区电源不足，电网恢复起来比较困难。 ( 2 ) 南昌城网局部容载比严重不足，特别是城东片区，2 0 0 7 年最大负荷达 2 电力系统一次 7 8 0 兆瓦，而2 2 0 千伏变电容量1 0 2 0 兆伏安，容载比约1 3 左右，且该地区配网 倒换能力较差，一旦出现主变“n 1 ，必将造成限电。其次，该地区负荷增长快， 无功补偿不足，电压问题也非常突出。 ( 3 ) 1 1 0 干伏电网布点不足，主变容量不够。由于供电负荷增长较快，变 电站布点及容量不足，市中心的变电站如东湖、西湖、丁公路、朝阳、城北、一 交等站已满负荷运行。由于城网中1 1 0 千伏变采用线路变压器组接线，第三台主 变未上，高压负荷互供及负荷转移较困难。 ( 4 ) 南昌电厂高压站1 1 0 千伏出线负荷受开机影响极大，造成在大负荷时 调整运行方式频繁，影响电网安全运行和可靠供电。 近期电网扩建项目： ( 1 ) 5 0 0 千伏电网：永修开关站输变电工程，已于2 0 0 8 年投运。 ( 2 ) 2 2 0 千伏电网：赤田2 2 0 千伏输变电工程，已于2 0 0 8 年初投运； 董家窑、观田2 2 0 千伏输变电工程，已于2 0 0 8 年投运。 ( 3 ) 1 1 0 千伏电网：幸福、望城、霞山1 1 0 千伏输变电工程，已于2 0 0 7 年投运。 2 1 2 负荷预测 ( 1 ) 国民经济发展规划 “十五”期间是南昌市经济发展进入新一轮高速增长期，全市社会经济发展和 改革开放取得了巨大的成就，超额完成“十五”计划的主要目标，经济发展呈现快 速、健康、协调发展的态势。 南昌市“十一五”期间国内生产总值年均增长1 3 ；人均国内生产总值年均增 长1 2 ；三次产业比例5 ：5 3 ：4 2 。 在实现“十一五”目标的基础上，力争再用十年的时间，即到2 0 2 0 年人均国 内生产总值再翻一番，达到8 0 0 0 美元以上，城镇化水平达到7 0 7 5 ，实现工业 化和社会的基本信息化，实现全面建设小康社会的战略目标。 ( 2 ) 历史负荷分析 “十五”期间，南昌统调最大负荷保持了较快增长，2 0 0 0 2 0 0 5 年，南昌电网 统调最大负荷从7 6 4 兆瓦增长到1 3 9 6 兆瓦，五年年均增长1 2 8 1 ，最大负荷增 长速度慢于统调电量增长速度。 ( 3 ) 负荷预测 6 2 电力系统一次 1 ) 南昌供电区负荷预测 进入新世纪以来，南昌市国民经济发展的步伐明显加快，南昌市花园城市的 建设及“一江两岸”的开发建设，特别是园区建设速度大大加快，一大批中外企业 落户南昌，城市用电需求呈快速增长态势。 根据南昌供电区电网“十一五”规划优化调整及2 0 2 0 年远景目标报告，南 昌供电区2 0 1 0 年统调最高用电负荷为2 6 0 0 兆瓦，2 0 0 7 年2 0 1 0 年年均增长速度 为1 4 9 。 2 ) 赣江以西电网负荷预测 南昌市赣江以西区域主要用电负荷增长点如下： 电气化牵引负荷一南昌西环电气化铁路工程在南昌生米设立生米电铁牵 引变电站，牵引站最大用电负荷达2 0 兆瓦左右，平均负荷达1 0 兆瓦，计划2 0 0 9 年投运。 向莆电气化铁路工程在南昌新客运站( 位于生米) 设立新南昌电铁牵引变电 站，牵引站最大用电负荷达2 5 兆瓦左右，平均负荷达1 4 兆瓦，计划2 0 1 2 年投 运。 全国城运会一0 1 1 年全国城运会在南昌举行，为了配合城运会召开，红 角洲区域需要建设大批运动场所和宾馆设施。 南昌新客运站二一南昌铁路新客运站前期工作正在进行，规划2 0 1 1 年左右 投运。 红谷滩中心区赣江西岸的红谷滩中心区是城市重点发展地区。随着市 委、市政府等领导机构的迁入，该片区的经济将起迅猛发展。作为我市市级行政、 文化、金融、贸易中心及文教、体育、旅游、高档住宅综合区，目前该区正在启 动南昌日报社报业大厦、南昌广播电视中心、红谷大厦、红谷滩文化宫、红谷滩 医院5 大工程及红谷世纪花园等近1 0 处现代化花园住宅小区。 红角洲高级文教科研区红角洲地区紧邻红谷滩中心区，发展目标为： 以红谷滩中心区为依托，以教育、体育产业为主导，集高等教育、运动休闲、商 贸金融、居住、生态保护和旅游观光等功能于一体的城市新区。 现南昌大学、南昌航空大学、南昌科技大学已在红角洲大学区挂牌成立，根 据规划，红角洲居住用地面积3 8 2 8 公顷，公共设施用地面积1 7 6 5 公顷，大学 区师生人口1 2 万人。 7 2 电力系统一次 预计近期用电负荷3 0 兆瓦，远期用电负荷达1 4 0 兆瓦。 南昌经济技术开发区位于南昌市昌北地区，是目前全国4 7 家国家级经 济技术开发区之一，区域面积6 6 平方公里。至今区内已有洪钢公司、清华科技 园、格林柯尔公司等3 0 0 多户内资外资企业在区内落户。 江西晨鸣纸业新建工程江西晨鸣纸业有限责任公司位于赣江北岸的昌 北区，生产适应市场需要的低定量涂布纸，一期工程年产量3 5 万吨，二期工程 年产量3 5 万吨。在厂内设置自备热电厂一座，一期工程为6 0 兆瓦抽凝式汽轮发 电机二台。 南昌赣江以西供电区2 0 1 0 年统调最高用电负荷为6 4 4 兆瓦，2 0 0 7 年 2 0 1 0 年年均增长速度为1 7 4 j 南昌赣江以西供电区负荷分布见表2 1 。 表2 - 1 南昌赣江以西供电区负荷分布表单位：兆瓦 2 0 0 7 年2 0 0 8 年2 0 0 9 年2 0 1 0 年 南昌电网 1 7 1 41 9 2 32 2 6 62 6 0 0 1 、赣江以东 1 3 4 81 4 9 31 7 6 12 0 0 6 2 、赣江以西 3 9 74 7 05 5 06 4 4 随着南昌“一江两岸”的开发及红谷滩中心区的建设，赣江以西地区负荷发展 相对较快，所占负荷比重呈逐年增加趋势，到2 0 i o 年赣江以西区域负荷占南昌 总负荷的2 5 左右，负荷达6 4 4 兆瓦。 2 1 3 变电容量平衡 南昌供电区赣江以西电网现有西郊、盘龙山、双港、晨鸣4 座2 2 0 千伏变电 - 站，2 0 0 7 - - 2 0 1 0 年，该区域电网需要新建赤田一桑海、前湖2 2 0 千伏变电站， 2 2 0 千伏变电容量平衡计算详见表2 2 所示。 为了保证前湖变电站向西环电气化铁路可靠供电，前湖变电站初期需要建设 2 台变压器，故前湖变电站投运初期，南昌赣江以西电网2 2 0 千伏容载比达3 0 。 8 2 电力系统一次 表2 - 2 赣江以西电网2 2 0 千伏变电容量平衡表单位：兆瓦、兆伏安 ： 项目2 0 0 8 年2 0 0 9 年，2 0 1 0 年 2 2 0 k v 站负荷 4 7 05 5 06 4 4 需2 2 0 k v 主变容量( 容载比2 1 ) 9 8 6 1 1 5 51 3 5 3 总计 1 0 8 01 9 8 61 9 8 6 现有 7 8 07 8 07 8 0 新建合计 3 0 01 2 0 61 2 0 6 赤田 1 2 03 6 03 6 0 前湖 3 6 03 6 0 桑海 1 8 0 1 8 0 乐化牵引站 1 2 61 2 6 双港扩建 1 8 018 01 8 0 2 2 0 k v 城西容载比 2 3 02 9 63 0 8 2 2 工程建设的必要性 ( 1 ) 符合规划建设目标 根据南昌供电区电网“十一五”规划优化调整及2 0 2 0 年远景目标报告，前 湖2 2 0 千伏变电站规划“十一五”末投运。 ( 2 ) 满足西环电气化铁路供电的需要 南昌西环电气化铁路工程在南昌生米设立1 座电铁牵引变电站，牵引站最大 ， 用电负荷达2 0 兆瓦左右，平均负荷达1 0 兆瓦，计划2 0 0 9 年投运。 生米牵引变电站( 2 x 3 1 5 兆伏安) 拟通过2 回1 1 0 千伏线路接入前湖2 2 0 千 伏变电站。 ( 3 ) 满足负荷增长，减轻西郊2 2 0 千伏变电站供电压力 目前赣江以西区域的红谷滩区、红角洲区和新建县均由西郊2 2 0 千伏变电站 ( 2 x 1 2 0 兆伏安) 供电，2 0 0 6 年西郊变电站最高负荷已达1 1 2 兆瓦。为了满足该 片区负荷增长的需要，确保全国城运会和西环电气化铁路的供电，减轻西郊2 2 0 千伏变电站供电压力，建设前湖2 2 0 千伏变电站是十分必要的。 为了配合西环电气化铁路2 0 0 9 年开通，要求前湖2 2 0 千伏输变电工程2 0 0 9 年与其同步建成投产。 9 2 电力系统一次 2 3 接入系统方案 2 3 1 变电站主变容量 前湖2 2 0 千伏变电站建成后，主要供电范围为红谷滩区、红角洲区和新建县， 红谷滩区是南昌市政府所在地，红角洲区是高等学府大学城，新建县长境工业园 负荷发展迅速，所以前湖2 2 0 千伏变电站主变规模为3 x 1 8 0 兆伏安，考虑电气化 铁路供电可靠性，本期上2 台。 2 3 2 变电站电压等级 前湖2 2 0 千伏变电站1 0 千伏直供近区负荷可替代1 座1 1 0 千伏变电站的建 设，故该变电站应有1 0 千伏出线供近区负荷。 前湖2 2 0 千伏变电站推荐采用2 2 0 1 1 0 1 0 千伏3 级电压。 2 3 32 2 0 千伏接入系统方案 赣江以西片区，现有西郊、盘龙山、双港、晨鸣4 座2 2 0 千伏变电站，主要 电源点为梦山5 0 0 千伏变电站和柘林水电厂。 梦山变电站2 2 0 千伏远期出线1 0 回，现已出线6 回，金子山2 回、西郊2 回、桃苑2 回；在建的赤田2 2 0 千伏变电站通过2 回2 2 0 千伏线路接入梦山变电 站；梦山变电站2 2 0 千伏目前还有2 回备用出线。 根据电网现状及前湖变电站所处地理位置，前湖变电站推荐接入梦山5 0 0 千 伏变电站。前湖2 2 0 千伏变电站本期按2 回2 2 0 千伏出线规模考虑。 2 0 1 0 年南昌电网2 2 0 千伏网络接线见图2 1 。 2 电力系统一次 图2 - 12 0 1 0 年南昌电网2 2 0 千伏网络接线 新南昌牵引站接入电网初步意见为：通过2 回2 2 0 千伏接入前湖变电站( 未 审定) ，所以前湖2 2 0 千伏变电站需要4 回2 2 0 千伏出线规模。 所以前湖变电站远期2 2 0 千伏出线规模按4 回考虑。 2 3 41 1 0 千伏接入系统方案 根据南昌供电区电网“十一五”规划优化调整及2 0 2 0 年远景目标报告，前 湖变电站供电区域内，近期将投运红角洲、红谷滩1 l o 千伏变电站，2 座变电站 2 电力系统一次 规模及接入系统方案如下。 ( 1 ) 红角洲1 1 0 千伏变电站，已于2 0 0 7 年投运，变电站规模3 x 4 0 兆伏安， 本期2 x 4 0 兆伏安。 红角洲变双回接入2 2 0 千伏西郊变。 ( 2 ) 红谷滩1 1 0 千伏变电站，已于2 0 0 8 年投运，变电站规模3 x 4 0 兆伏安， 本期2 x 4 0 兆伏安。 红谷滩变双t 至红角洲变一西郊变双回线上。 根据1 1 0 千伏变电站分布及电网接线，前湖2 2 0 千伏变电站1 1 0 千伏接入系 统如下： ( 1 ) 将西郊变一红角洲变双回线破口接入前湖2 2 0 千伏变电站； ( 2 ) 生米牵引变电站( 2 x 3 1 5 兆伏安) 2 回1 1 0 千伏线路接入前湖2 2 0 千 伏变电站。 所以前湖2 2 0 干伏变电站本期出线间隔为6 回，西郊2 回，红角洲2 回，生 米牵引站2 回。出线按4 回，西郊2 回，红角洲2 回。至生米牵引站2 回出线列 入电气化铁路配套项目中。 远期1 4 回，西郊2 回，红角洲3 回，红谷滩2 回，赣江南3 回，生米牵引 站2 回，新客站2 回。 2 3 5l o 千伏接入系统方案 。 ， 前湖2 2 0 千伏变电站1 0 千伏本期出线8 回，远期出线1 8 回，具体出线方向 在工程初设中确定。 2 4 导线截面选择 ， 按线路经济密度选择导线截面。 前湖变电站通过2 回2 2 0 千伏线路接入梦山5 0 0 千伏变电站，前湖变电站最 大负荷为4 7 0 兆瓦( 3 台主变容量的8 7 ) ，1 回2 2 0 千伏线路正常输送功率为 2 3 5 兆瓦。根据公式： 。 s2 丽p 其中j = 0 9 ，计算结果，s = 7 0 6 m m 2 。需要选择2 x l g j q 3 0 0 导线或 2 x l g j q - 4 0 0 导线。 2 电力系统一次 导线持续极限容量与导线周围环境温度相关，导线周围环境温度采用月平均 最高环境温度3 0 。c 时，2 x l g j q 一3 0 0 、2 x l g j q 4 0 0 导线最大输送能力分别为4 8 2 兆瓦、5 7 5 兆瓦：温度4 0 ( 2 时，2 x l g j q - 3 0 0 、2 x l g j q - 4 0 0 导线最大输送能力分 别为4 1 6 兆瓦、4 9 6 兆瓦。 考虑线路n 1 方式下，梦山一前湖1 回线路需要保证向前湖变电站供电4 7 0 兆瓦，故梦山前湖2 2 0 千伏线路选择截面为4 0 0 m m z 的双分裂导线。 ， 2 5 无功补偿及调压计算 为做到无功分层分区就地平衡，应尽量由电网少送无功。根据电力系统电 压和无功电力技术导则( s d 3 2 5 8 9 ) ，计算中前湖2 2 0 干伏变电站供电负荷功 率因素取o 9 5 ，由于江西电网处于华中电网末端，且南昌电厂2 台机组在2 0 1 0 年 前逐步退役，所以前湖2 2 0 千伏变电站无功配置容量达到了主变压器容量1 1 ， 即本期应装设4 0 兆乏电容器，分4 组，每组1 0 兆乏，远期配合第3 台主变投产 再装设2 0 兆乏电容器，每组1 0 兆乏。该配制符合电力系统电压和无功电力技 术导则( s d 3 2 5 8 9 ) 中配置无功补偿设备，其容量可按主变压器容量0 1 o 3 确定的范围标准。 2 0 1 0 年考虑江西电网5 0 0 2 2 0 千伏开环运行方式下，前湖变电站2 2 0 千伏母 线侧系统短路电流约为2 5 5 千安。经计算，当投切l 组1 0 兆乏无功电容器时， 前湖变电站1 0 千伏母线电压波动为1 3 ，基本满足要求。 为合理选择前湖2 2 0 千伏变的主变型号，进行了调压计算。 计算水平年取2 0 1 0 年( 前湖变装设2 x 1 8 0 兆伏安主变) ，主要选择了大、小 方式下的调压计算，调压计算结果见表2 3 。 表2 - 3 调相调压计算结果表 运行前湖变负前湖变无功前湖变前湖变母线电压 方式 荷( 兆瓦)补偿( 兆乏)主变抽头( 千伏) 人力虱 1 2 5 + j 6 0 4 02 3 0 l1 5 1 0 52 2 1 1 0 9 1 0 0 小方式 8 l + j 3 9 02 3 0 l1 5 1 0 5 2 3 4 1 1 6 1 0 6 2 电力系统一次 计算表明其高压侧主抽头应选择2 3 0 千伏较合适。中压侧主抽头应选择1 1 5 千伏较合适。所以前湖2 2 0 千伏变电站主抽头应选2 3 0 1 1 5 1 0 5 千伏。 计算中，在前湖2 2 0 千伏变电站的无功电容器参加调节的情况下，大小运行 方式下，前湖2 2 0 千伏变电站1 1 0 千伏和1 0 千伏电压波动未超过电力系统规定 的正常电压波动范围。 但是根据电力系统电压和无功电力技术导则( s d 3 2 5 8 9 ) 第8 7 条“直 接向1 0 千伏配电网供电的降压变压器，应选用有载调压型”。前湖2 2 0 千伏变 电站直接向l o 千伏配电网供电，故应选用有载调压变压器。 2 6 主变选型初步意见 前湖2 2 0 千伏变电站主变压器规范暂定如下： 型号：三相三卷有载调压降压变压器 额定容量：1 8 0 兆伏安 容量比( 高中低) ：1 0 0 1 0 0 5 0 电压：2 3 0 + 8 x 1 2 5 1 1 5 1 0 5 千伏 阻抗电压( 高中高低中低) ：1 3 2 3 8 联结组标号：y n ，y n o ，d ll 2 7 电气主接线原则意见 根据( 2 2 0 - - 5 0 0 变电站设计技术规程( s d j 2 - - 8 8 ) 有关电气主接线的设计 原则，前湖2 2 0 千伏变电站电气主接线如下： 2 2 0 千伏远期出线4 回，本期出线2 回，考虑变电站向电气化铁路供电，所 以采用双母线接线。 1 1 0 千伏远期出线1 4 回，采用双母线接线；本期出线6 回，采用双母线接 线。 1 0 千伏远期1 8 回，采用单母线三分段接线；本期8 回，采用单母线单分段 接线。 1 4 3 电力系统二次 3 电力系统二次 3 1 系统继电保护 3 1 1 一次规模概述 ( 1 ) 主变：远期3 x 1 8 0 兆伏安j 本期2 x 1 8 0 兆伏安。 ( 2 ) 2 2 0 千伏出线：远期4 回4 。本期上至梦山5 0 0 千伏变2 回线，其线 路长度1 6 0 3 公里。 ( 3 ) 2 2 0 千伏主接线：远期双母线接线，本期双母线接线。 ( 4 ) 1 1 0 千伏出线：远期1 4 回。本期6 回，西郊至红角洲i 、线破口接 入前湖变，形成前湖至西郊i 、i i 线和前湖至红角洲i 、i i 线；新建前湖至生米 牵引站i 、i i 线。 ( 5 ) 1 1 0 千伏主接线：远期双母线接线，本期双母线接线。 3 1 2 相关光纤通信电路建设情况 ( 1 ) 直达光纤通道- 通信的推荐方案，在前湖至梦山其中l 回线上架设 o p g w ，光缆纤芯数2 4 芯， ( 2 ) 迂回光纤通道：梦山变o p g w 西郊变o p g w + 普通光缆前湖变。 3 1 32 2 0 于伏线路保护 3 1 3 12 2 0 千伏线路保护配置 根据光纤通信电路建设情况，该变2 回2 2 0 千伏线均分别配置1 套光纤分 ， 相差动保护和1 套高频闭锁保护。每套保护除主保护功f l 汐l , 还应含有完整的后 备保护功能，其中包括三段式相间距离保护和接地保护以及四段零序电流保护。 光纤分相差动保护通道采用专用光芯的方式，高频闭锁保护通道采用相地耦合 的载波方式、配合专用高频收发信机。 3 1 3 2 对线路保护的主要技术要求 ( 1 ) 保护装置应采用动作速度快，功率消耗小，性能完善的微机型静态保 3 电力系统二次 护。 ( 2 ) 在线路空载、轻载、满载条件下，在保护范围内发生金属性或非金属 性故障( 包括两相接地、单相接地、两相短路、三相短路及复合故障、转换性 故障等) 时，保护应能正确地瞬时动作。保护装置应保证出口三相对称短路时 可靠动作。 ， ( 3 ) 在保护范围外部正方向或反方向发生金属性或非金属性故障时，保护 不应误动作。外部故障切除、外部故障转换、故障功率突然倒向及系统操作等 情况下，保护不应误动作。 ( 4 ) 非全相运行时，无故障时保护不应误动。当单相重合阶段而一侧已合 时也不应误动。非全相运行时，若健全相又发生任一种类型故障，保护应能正 确地瞬时跳三相。 ( 5 ) 当手动合闸或自动重合于故障线路时，保护应可靠三相跳闸。当手动 合闸或自动重合于无故障线路上时，应可靠不动作。 ( 6 ) 当本线全相或非全相振荡时，如无故障应可靠闭锁保护装置；如发生 区外故障或系统操作，装置应可靠不误动；系统三相振荡期间如在本线路再发 生故障，允许以短延时切除故障。保护装置应设不经振荡闭锁的保护段。 ( 7 ) 保护装置应有允许较大过渡电阻的能力，保证在大电阻接地故障( 2 2 0 千伏系统不大于1 0 0 欧) 时能可靠地有选择地切除故障。 ( 8 ) 每套主保护应有独立的选相功能，选相元件应保证在各种故障条件下 正确选择故障相，非故障相选相元件不应误动。装置应具有单相和三相跳闸逻 辑回路，线路一相跳开后，再故障应跳三相。保护装置应可方便整定为单相跳 闸或三相跳闸。 ( 9 ) 保护装置的整组最大动作时间应不大于2 0 m s ( 不包括高频通道时间) 。 保护装置返回时间( 从故障切除到装置跳闸出口元件接点返回) 应不大于3 0 m s 。 ( 1 0 ) 保护装置在电压互感器次级断线或短路时不应误动作，这时应闭锁 保护装置并发出告警信号。保护装置在电流互感器次级开路时，不应误动作并 发出告警信号。 3 电力系统二次 ( 1 1 ) 距离保护应具有瞬时跳闸的第一段，它在各种情况下的暂态和稳态超 越应小于5 整定值。距离元件的记忆时间应大于l o o m s ，以保证在出口对称三 相短路时可靠动作，保证正方向故障及反方向出口故障时动作的正确性。 ( 1 2 ) 保护装置需考虑平行线互感的影响。 ( 1 3 ) 保护采用光纤通道时( 无论专用或复用) ，应具有通道监视信号，通 道故障不应引起保护装置的误动作，并发出告警信号。 ( 1 4 ) 高频收发信机应采用技术先进、性能优良、工艺先进、抗干扰性能 不低于微机保护的智能型收发信机。 3 1 3 32 2 0 干伏线路重合闸 各出线断路器均需装设自动重合闸装置。重合闸装置应能根据运行需要选 用合适的重合闸方式包括：综合重合闸、三相重合闸、单相重合闸及重合闸停 用等四种，三相重合闸应能采用检无电压或检同期实现。重合闸动作后，应能 自动复归。 3 1 3 4 对重合闸装置的主要技术要求 ( 1 ) 重合闸装置按断路器装设，由主保护和后备保护的第一段起动，并附 加不对应起动方式起动。重合闸装置应分别提供单相和三相跳闸起动，三相重 ， 合闸应有同期检查和无电压检查。重合闸装置收到起动脉冲后，应能把起动脉 冲自保护。 ( 2 ) 在手动合闸、母线故障、断路器失灵、远方跳闸、延时段保护动作、 断路器操作压力降低等情况下，重合闸应被闭锁。对断路器操作压力降低闭锁 重合闸应保证只检查断路器跳闸前的操作压力。单相重合闸元件起动后，不应 闭锁三相重合闸时间元件；三相重合闸时间元件起动后，应闭锁单相重合闸时 间元件。重合闸装置应有外部闭锁重合闸的输入回路。 ( 3 ) 重合闸装置对故障只重合一次，在任何情况下不允许发生多次重合闸。 ( 4 ) 重合闸应可整定为以下方式； 单相重合闸方式 三相重合闸方式 1 7 3 电力系统二次 综合重合闸方式( 由故障类型自动选择) ， 重合闸停用方式 ( 5 ) 重合闸的合闸脉冲应有足够的宽度，以保证断路器可靠地合闸，且不 会使断路器产生二次重合或跳跃现象。 ( 6 ) 重合闸时间应从最后一次故障切除时开始计算，时间范围为0 3 s 5 s 左右，级差为o 1 s 或更小。重合闸装置起动后，整组复归时间为1 - 9 9 s 可调，在 此时间内，应发沟通三跳信号。 ( 7 ) 当重合闸装置中任意一个元件损坏或有异常时，应保证不发生下列情 况： 单相重合闸方式下，不允许发生三相重合闸。 任何情况下不应发生二次重合闸。 ( 8 ) 重合闸装置应提供足够的输出接点去加速线路延时段保护。当重合闸 重合于故障线路上、重合闸装置异常、重合闸整定为“重合闸停用”或“三相重合 闸”时，重合闸应发沟通三跳信号。 3 1 3 52 2 0 千伏线路断路器失灵保护配置 各出线断路器均考虑有失灵的可能性，应装设失灵起动装置。断路器失灵 起动回路由失灵启动元件和电流检测能瞬时复归的保护出口接点与相电流接点 串联而构成，失灵保护启动相应母线保护中的时间元件，经过o 2 5 秒( 或0 3 秒) 延时先跳开相关的母联断路器，经过o 5 秒延时再跳开与失灵断路器相连的 母线段上的所有断路器。 2 2 0 千伏线路断路器失灵保护由各出线失灵起动装置与母线保护中的时间， 元件、复合电压闭锁元件和出口跳闸元件构成。 3 1 3 6 对断路器失灵保护的主要技术要求 ( 1 ) 失灵保护采用相起动回路，每相的起动回路由能瞬时复归的保护出口 接点( 包括与本断路器有关的所有保护接点) 与相电流元件接点串联构成。相 电流元件应保证在被保护元件范围内故障时有足够的灵敏度。 ( 2 ) 失灵保护应能实现单相和三相跳闸，其动作顺序为： 1 8 ， ， 3 电力系统二次 第一，当每套主保护只启动一组跳闸线圈时，则通过失灵保护瞬时按相启 动本断路器的两个跳闸线圈，进行“再跳闸”。 第二，以较长延时启动所有相关断路器的两个跳闸线圈进行三相跳闸，并 闭锁它们的重合闸。双母线失灵保护动作后，应以短延时跳开母联，较长时间 跳开其它断路器。 ( 3 ) 失灵保护起动回路的电流判别元件在故障切除后的返回时间应小于 2 0 m s 。 ( 4 ) 双母线失灵保护应具有自动电压切换回路，其跳闸出口应经复合电压 闭锁。 ( 5 ) 失灵保护起动装置中还应包括三相不一致保护、死区保护、充电保护 功能。 3 1 3 72 2 0 千伏线路保护组柜 按2 面柜配置，具体组柜方案如下： 第1 面柜：微机光纤分相差动保护装置 断路器失灵启动及三相不一致保护装置 交流电压切换装置 ， 光纤接线盒 打印机 第2 面柜：微机高频闭锁保护装置 分相操作箱( 双跳闸线圈) 。 交流电压切换装置 微机收发信机 打印机 3 1 42 2 0 千伏母线保护 3 1 4 12 2 0 千伏母线保护配置 该变2 2 0 千伏远期主接线为双母线接线，按远期规模配置l 套母线差动保 护。2 2 0 千伏母线保护应为微机型保护，应设置电压闭锁元件，以提高正常运行 1 9 _ 3 电力系统二次 时的安全性。同时还应设置失灵保护相应功能，以便与各元件失灵保护起动装 置构成断路器失灵保护。 3 1 4 22 2 0 千伏母线保护的主要技术要求 ( 1 ) 母线保护应是微机型，应能方便地与站内监控进行数据通信。 ( 2 ) 母差保护的整组动作时间应小于2 0 m s 。 ( 3 ) 对于各种类型区外故障，在外部故障电流周期分量最大达到3 0 4 0 倍 额定电流时，不应由于电流互感器的饱和和以及短路电流中的暂态分量而误动 作。 ( 4 ) 母线充电合闸时保护应能正确动作。并有单独的充电保护。 ( 5 ) 母线保护应有交流电流监视回路，当交流电流回路不正常或断线时不 应误动，应经延时闭锁母线保护并发出告警信号。 ( 6 ) 母线保护应对电流互感器的特性无特殊要求，并允许使用不同变比的 电流互感器。 ( 7 ) 母线保护接线应能满足最终一次接线要求。 ( 8 ) 双母线的母线保护应具有自动电压切换回路。自动切换回路应具有监 视功能，保护出口应有闭锁措施。 ， 3 1 4 32 2 0 千伏母线保护组柜 母线保护按1 面柜配置，具体组柜方案如下： 母差保护装置 母线模拟操作箱 打印机 3 1 51 1 0 千伏线路保护 3 1 5 1 前湖至西郊i 、线和前湖至红角洲i 、线 该4 回1 1 0 千伏线路均配置微机型线路保护。要求具有三段相间距离和接 地距离保护、四段零序方向电流保护功能；具有三相一次重合闸功能；具有双 回线相继速动功能；具有单回线不对称故障相继速动功能；具有跳合闸操作回 路以及交流电压切换回路。配置2 面保护柜；每面柜供2 回i 1 0 千伏线路用，即 3 电力系统二次 配置2 套线路保护装置、1 台打印机。 3 1 5 2 前湖至生米牵引站i 、i i 线 该2 回11 0 千伏线路均配置微机型适应负荷变化频繁的电气化铁路线路保 护。要求电流启动元件动作后不展宽，由距离i i i 段或零序电流保持，当距离i i i 段和零序电流都返回后，再延时返回；要求具有三段相间距离和接地距离保护， 四段零序方向电流保护；具有三相一次重合闸功能；具有双回线相继速动功能； 具有单回线不对称故障相继速动功能；具有跳合闸操作回路以及交流电压切换 回路。配置1 面保护柜供2 回1 1 0 千伏线路用，即配置2 套线路保护装置、1 台 打印机。 3 1 61 1 0 千伏母线保护 110 千伏母线配置1 套微机型母线保护，接线型式和接入单元按远期接线 考虑。 3 1 7 继电保护和故障录波信息处理系统子站 3 1 7 1 继电保护和故障录波信息处理系统子站配置 变电站主控室内配置1 套故障信息处理系统子站，该子站独立于综合自动 化系统，并应配备必要的分析软件，应能方便地与各继电保护装置及故障录波 装置进行数据通信。 3 1 7 2 继电保护和故障信息处理系统子站的技术要求： ( 1 ) 硬件采用性能可靠、工作稳定的计算机硬件系统，其硬件和有关的接 口设备技术性能均符合国际工业标准。 ( 2 ) 系统软件采用国际通用的操作系统软件，采用满足国际技术标准的数 据库管理系统，支持各种性能优良的数据库软件和各种应用软件。 ( 3 ) 系统软、硬件均应有良好的可