第一章系统设计方案及说明.docx

第一章 系统设计方案及说明第一节 设计指导思想及意图1、 工程概述青草沙水库及取输水泵闸工程位于长兴岛西北侧的中央沙、青草沙区域的沙体上，是上海市的水源地工程。水库工程主要建筑物有环库大堤、取水泵站、上游取水闸、下游水闸、输水泵闸和调度中心。取水泵闸由取水泵站、上游取水闸组成，位于青草沙水库西北侧，临长江口的北港侧。下游水闸设在青草沙水库库尾。输水泵闸有岛屿输水闸和长兴输水支线的输水泵站组成，位于水库东南侧岸边，靠长兴岛侧。取水泵闸采用35kV电源同时供电，互为备用。二回35kV电源采用电缆进线，配2台容量为20MVA主变。35kV侧采用单母线分段接线，6kV侧采用单母线分段接线，带分段开关。全站共设6台站用变压器。0.4kV站用电采用单母线分段接线。取水泵站设6台同步电机。输水泵闸采用两个10kV电源供电，同时运行，互为备用。二回10kV电源采用电缆进线，分别配2台容量为1600kVA的干式变压器，0.4kV采用单母线分段开关的电气接线。下游水闸一回10kV电源引自输水泵闸10kV母线，设1台160kVA变压器。应急备用电源采用1套75kW EPS电源装置。电力监控系统为分层分布式结构，由设在中心的主站监控系统、各变电所内的变电所综合自动化系统及数据传输通道三部分组成（以太网通道由通信专业提供），形成整个电力系统的自动化调度指挥监控系统，实施对全线变电所供电设备的监视控制、数据采集以及对接触网电动隔离开关运行状态的监控，完成对供电系统的调度管理、事故分析和维修管理。系统结构形式为1：N结构形式。系统的硬件、软件的设计应充分考虑可靠性、可维护性、和可扩性，具备故障诊断、在线修改功能，同时遵循模块化和冗余设计的原则。2、 工程范围及内容2.1 安装工程本项工程招标包括上游取水泵闸变电所、下游水闸变电所、输水泵闸变电所、电力监控系统等设备的安装、测试，变电所间及所内电力电缆、控制电缆的敷设、接头、试验，电缆桥架安装。安装工程具体包括柜排列、设备平面布置、设备预埋件工程、设备安装、设备接地、电缆敷设、二次控制保护及全线监控系统工程等内容。2.2 供货内容我方采购设备材料为：35kV空气绝缘开关柜、35kVGIS气体绝缘开关柜、6kVGIS气体绝缘开关柜、10kVGIS气体绝缘开关柜、35kV油浸式变压器（含有载分接开关）、35kV干式变压器、低压配电屏、交直流屏、变电站自动化（及电力监控系统）设备、软启动柜、变频柜、电力电缆、控制电缆、所内电缆桥架、有机防火堵料等。2.3 工程服务2.3.1 我方将在工程全过程对甲供设备实施工程管理，包括协调、安排设计联络、配合设备监造和出厂验收、设备交货计划的监管（作为设备合同付款管理的必要环节，包含交货数量和安装调试进度的确认）、工程竣工时的资料验收以及设备移交等。2.3.2 对于乙供设备，我方还将提供工程中必要的储运、工程协调、现场配套设计、安装和调试指导、现场培训和其他必要的工程服务。 2.3.3 我方将负责整理设备开箱后的设备装箱文件，如技术参数、安装说明、调试说明、维护手册等，记录整理施工过程记录文件、调试资料、施工图纸，最终形成竣工文件，按照上海市重点工程档案管理办法，提交上海市档案管理相关部门。3、 设计指导思想及意图3.1 取水泵闸变电所3.1.1 高压侧主接线二回电缆进线，配二台主变，组成二个线路变压器组单元，共设二台35kV断路器，接线简单清晰，设备投资最少。任一回线路故障或检修，都不影响泵站运行；任一台主变故障或检修，也都不影响泵站运行。满足取水泵闸的用电要求。一个回路上的线路（或变压器）故障或检修，同时另一个回路上的变压器（或线路）故障或检修，才会导致停电影响泵站运行。但按照供配电系统设计规范（GB50052-1995）第3.0.3条规定，不应按两种故障重叠的极端方式考虑。3.1.2 中压侧主接线主变低压侧结合二台主变的配置方式，中压侧接线采用单母线分段接线，运行方式灵活。每段母线分别接三台主电机及一台中压（6/0.4kV）站用变。3.1.3 低压站用电主接线在每台主变的低压侧分别接一台站用变压器（6/0.4kV），形成第段、第段低压站用电母线，另在35 kV主电源进线处设一台高压站用变压器（35/0.4kV），形成第段低压站用电母线。段与段之间接成单母线分段接线，上游取水闸用电及重要的站用电负荷可取自该两段母线，并且采用两回路供电、在末端切换的方式，保证上游取水闸及其它重要站用电负荷对0.4kV低压电源的可靠性要求。3.2 输水泵闸变电所单母线分段联络接线方式接线简单清晰、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。正常情况下两路10kV电源同时运行，母线联络断路器断开，两路电源分别向两段母线上的用电负载供电；当一路电源故障或检修时，母线联络断路器合上，另一路电源应能承担全部重要负载。两路10kV电源进线开关及母联开关之间设电气及机械连锁，防止电源并列运行。3.3 下游水闸变电所根据下游水闸工程性质，用电负荷重要性高，工程应有备用电源。备用电源形式有第二路10kV电源、柴油发电机和EPS应急电源等形式。第二路10KV备用电源工作可靠，但造价较高。柴油发电机采购成本较低，但过载能力弱，辅助设施造价和运行维护费用较高，还会对周边环境造成污染。EPS应急电源设计简单、施工方便，综合造价较低，采用免维护电池，寿命长，供电电压稳定，过载能力强，工作可靠，维护简便，可无人值守。综上所述，下游水闸工程配置EPS应急电源，容量75kW，当10kV电源故障或检修时，可保证闸门的正常启闭和其他应急负荷的正常供电。3.4 继电保护系统3.4.1 主变压器保护配置3.4.1.1 主保护：差动电流速断和2次制动比率差动保护，动作后跳主变双侧断路器。3.4.1.2 后备保护：35kV侧低电压闭锁过流保护，动作后I时限跳6KV分段断路器，II时限跳主变双侧断路器；低电压取自6kV侧；主变高压侧过负荷保护，动作后发信号。3.4.1.3 非电量保护：主变本体重瓦斯、主变有载调压开关重瓦斯、压力释放阀，可动作于跳闸或发信号；主变本体轻瓦斯、主变油温过高、主变油位异常等发信号。3.4.2 6kV同步电动机保护配置3.4.2.1 纵联差动保护，作为电动机相间短路故障的主保护，保护瞬时动作于断路器跳闸和灭磁；3.4.2.2 电流速断保护，动作于跳闸和灭磁；3.4.2.3 负序过电流保护，反应电动机相电流的不平衡，作为电动机相间短路故障的后备保护，保护动作于断路器跳闸；3.4.2.4 单相接地保护，带时限动作于跳闸或发信；3.4.2.5 过负荷保护，带时限动作于跳闸；3.4.2.6 低电压保护，其电压整定值为40%50%额定电压，带0.5s时限动作于跳闸；3.4.2.7 温度保护（定子和轴承温度），动作于断路器跳闸和信号；3.4.2.8 同步电动机失步保护，带时限动作于断路器跳闸；3.4.2.9 同步电动机失磁保护：带时限动作于断路器跳闸.3.4.3 35/0.4kV站用变保护配置3.4.3.1 电流速断保护，动作于跳闸3.4.3.2 过电流保护，带时限动作于跳闸3.4.3.3 过负荷保护，带时限动作于信号3.4.3.4 低压侧中性点零序保护3.4.3.5 高温报警、超温跳闸3.4.4 6/0.4kV所用变保护配置3.4.4.1 电流速断保护，动作于跳闸3.4.4.2 过电流保护，带时限动作于跳闸3.4.4.3 过负荷保护，带时限动作于信号3.4.4.4 低压侧中性点零序保护3.4.4.5 高温报警、超温跳闸3.4.5 35kV母线保护配置单相接地故障监视：动作于信号。3.4.6 6kV母线保护配置3.4.6.1 低电压保护：其电压整定值为40%50%额定电压，带1s时限动作于断开主变高压侧断路器。3.4.6.2 单相接地故障监视：动作于信号。3.5 自动化监控系统电力监控系统采用微机控制，控制方式为三级控制，即电力SCADA系统电调中心远动控制、变电所综合自动化控制屏和开关柜柜面的就地控制。正常运行时，采用远动控制，当设备检修或调试时，采用就地控制。变电所综合自动化系统的站控主单元通过通信专业提供的通信通道与控制中心调度主站系统实现时钟同步，系统内各微机综合保护装置、测控装置等智能IED设备通过所内光纤以太网与站控主单元实现同步。电力监控系统技术方案采用先进的计算机软、硬件技术，实现变电所供电设备的监视控制，数据采集以及对接触网电动开关设备运行状态的监视控制。电力监控系统是集计算机技术、网络通信技术、数据库技术、图形/图像技术等一体的系统，本方案提供的系统全面遵循最新的国际标准和工业标准，采用先进的、代表最新技术发展潮流的体系结构，按照分层分布式应用系统层次结构进行设计，具有组件化、模块化。电力监控系统除了对所监控的供电设备对象具备高的响应速度和高的处理精度，具有友好的人机界面、全面的汉化提示、完备的报警功能、方便的操作控制机制、高效的报表处理和打印能力，使得整个系统易于使用。电力监控系统作为实时系统，其处理速度和可靠性要求高于其它非实时的系统。因此，必须在硬件和软件的设计上提供全方位的安全保证。系统除了提供基本的双网结构、关键业务提供双机热备用服务器、故障自动检测自动恢复等功能外，还提供一系列的安全保证，以充分保证系统实时、安全、可靠的运行。3.6 EPS应急电源3.6.1 系统组成事故照明电源装置由双电源切换装置、蓄电池、充电模块、逆变模块、切换单位、微机监控单元组成；事故照明电源装置由蓄电池提供后备电源，蓄电池平时处于浮充状态；事故照明电源装置由2路AC380V电源输入，三相+N+PE。可馈出单相及三相电源，并能实现两路电源在设备内部进行自切。3.6.2 运行方式事故照明电源装置正常工作时由交流电网供电，当2路交流电源失电后，由装置柜内的蓄电池经逆变器后，输出AC380/220V电源，满足事故照明供电，蓄电池容量应满足应急状态下最大负荷输出的备用时间60min；事故照明电源装置输出为AC380/220V，正弦波，三相+N+PE，应具有缺相运行的能力，具有过载、短路保护功能，适应电阻、电感、电感和电容混合负载。3.6.3 蓄电池蓄电池采用国际知名品牌的阀控式密封铅酸免维护蓄电池，具体型号在设计联络中确定。浮充使用寿命大于15年（25），自放电率每月小于额定容量的3%，内阻低，大电流放电性能卓越，蓄电池内阻稳定，均衡性好，核对性放电次数应大于200次。蓄电池容量保证在交流失电后，满足所内直流经常性负荷、冲击负荷、事故放电末期最大冲击负荷的要求。放电末期不能低于93%额定电压，充电10小时能充电到100Ah容量。供货商在设计联络时应提供放电曲线及放电数据，冲击负荷放电倍数，并推荐和提供蓄电池容量计算方法。3.6.4 充电模块充电单元选用高频开关电源充电模块，充电模块采用不同并联组供电，N1热冗余方式，一个模块故障不应影响系统正常运行。3.6.5 故障检测及智能监控单元故障检测及智能监控单元是直流系统的智能监控管理单元，负责对直流电源系统各单元的运行状态与数据的采集、显示以及运行参数的设定，故障检测及智能监控单元采用微机型产品并具有以下功能：3.6.5.1 自诊断、掉电后来电自恢复等功能。3.6.5.2 检测：交流进线电压，各整流装置的输出电压、电流，直流母线电压、电流，浮充电压，充电电流，蓄电池输出电流以及绝缘电压等。3.6.5.3 对设备发生下列状况进行保护并发出报警：交流电压异常、充电装置故障、母线电压异常、蓄电池异常、母线接地、支路绝缘故障等。3.6.5.4 具有蓄电池智能管理功能，能根据蓄电池的充电特性曲线有效控制蓄电池的充电电压和电流，控制充电模块自动完成对蓄电池的充电及充电方式的转换。3.6.5.5 对单体蓄电池状态容量进行在线监测，并显示当前蓄电池的容量，放电、充电电压随温度自动补偿。3.6.5.6 对整个直流系统的运行状态进行实时监控，具有SOE功能，并能与各充电模块和变电所综合自动化系统的主控单元通信，实现遥控、遥测、遥调、遥信功能，协议开放，满足无人值班的要求。3.6.6 交流输入单元交流输入单元为充电单元提供两回AC380V电源，一主一备，并具有手动或自动投切、以及过流脱扣闭锁的备用自投功能。交流输入单元应配有防雷、缺相、失压等保护，报警和故障信号均可送到故障检测和智能监控单元。3.6.7 信号信号包括工作状态显示信号及故障状态显示信号两类。直流系统的正常/故障信号采用接点发送方式，每一信号具有两对以上独立的接点分别用于本屏显示。屏上的故障信号显示能经复归后消除，复归方式采取当地复归、远方复归两种。故障显示配有灯光试验按钮。直流系统正常/故障信号由监控模块通过RS485、RS232串口、RJ45接口或以太网光口方式传至变电所综合自动化系统。3.6.8 可靠性、可维护性、可扩展性3.6.8.1 可靠性设备在设计时采用高可靠性措施。这些措施通过利用如下的技术以降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性： 冗余措施。 使用已证明具有高可靠性的元件。 对系统安全，所选的不论是硬件还是软件的冗余方式，均要求任何一个导致非安全条件的故障或故障组合，其表现出的发生概率应小于10-11/工作小时。 检测校验过程要有足够的频度，使类似或等同故障在二次检测之间不会发生。 平均无故障时间(MTBF) 全线系统可用性，应在工程的144小时、试运行、保证期内测试。电磁辐射及兼容：对于电子设备应考虑防电磁干扰措施。任何干系统的运行都不应受其它子系统产生之电磁辐射的影响，或受据经验所知的城市电磁环境及地铁环境的影响。应提交EM兼容计划。并应采取措施，解决电磁干扰/兼容的问题以及允许辐射电平和对电磁辐射灵敏性的问题。3.6.8.2 可维护性设备应设计成只需最少的调整和预防性维护，以及运行维护。产品设计包括故障隔离及诊断措施，以减少设备修复时间、维护材料和人工成本；通过制定合理的维修/更换策略、在线维修措施及维修支持设备的最佳运用来减少停机时间；电子设备应维修到板级。3.6.8.3 可扩展性设备采用模块化设计的原则，在产品设计时留有扩展能力，以适应远期扩展。第二节 系统遵循的主要技术标准及规范系统遵循的主要技术标准及规范以国标(GB)相关标准为主，不足部分参照IEC标准和中国电力部DL标准，牵引供电系统和工程质量验评可遵循铁道部(TB)相关技术规范和标准，以及“铁运”相关安全规程。在以下标准中若有偏差将遵循就高不就低原则，在项目执行中有新标准颁布，将按新标准执行。在本项目中采用的主要技术标准及规范为序号标准号标准或规范名称1GB6450-86干式电力变压器2GB3117高压输变电设备的绝缘配合使用导则3DL/T621-1997交流电气装置的接地4GB/T13729-92远动终端通用技术条件5IEC60298额定电压1kV以上52kV以下交流金属封闭开关设备和控制设备67GB4943-2001信息技术设备（包括电气事务设备）的安全891011GB12706-91额定电压35kV及以下铜芯、铝芯塑料绝缘电力电缆12GB2952-89电缆外护层13GB11033额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求14IEC60502-2-2005额定电压1kV到30kV的挤压绝缘电力电缆及其附件 第2部分额定电压1kV到30kV的电缆15GB6995-86电线电缆标识标志方法16JB/T8137-1999电线电缆包装盘17GB/T2951-97电缆绝缘和护套材料通用试验方法18GB/T3048-94电线电缆电性能试验方法19GB12666.5-90电线电缆燃烧试验方法第5部分成束电线电缆燃烧试验方法20GB/T17651-98电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定(等同IEC61034-97)21GB/T17650.1-98取自电缆或光缆的材料燃烧时释出气体的试验方法 第1部分：卤酸气体总量的测量（等同IEC60754-94）22GB/T17650.2-98取自电缆或光缆的材料燃烧时释出气体的试验方法 第2部分：用测量PH值和电导率来测定气体的酸度（等同IEC60754-94）23DL/T486-2000微机型防止电气误操作装置适用技术条件24GB72612000继电器及继电保护装置基本试验方法25GB/T15145-2001微机线路保护装置通用技术条件26GB3983.1-89低电压并联电容器27JB4012-85低压空气式隔离器、开关、隔离开关及熔断器组合电器28JB/T9661-99低压抽出式成套开关设备29GB9466-88低压成套开关设备基本试验方法30JB5877-2002低压固定封闭式成套开关设备31GB7251-2006低压成套开关设备和控制设备32GB/T14048.1-2000低压开关设备和控制设备总则33JEC-439低压开关设备和控制设备的成套装置34DK/459-92充电、浮充电装置技术标准35ZBK45017-90电力系统用直流屏通用技术条件36DL/T742-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程37JB/T8456-1996低压直流成套开关设备38GB1497-85低压电器基本标准39YDJ44-89电信网光纤数字传输系统工程施工及验收暂行技术规定4092DQ建筑电气通用图集41JSJT-155电气竖井设备安装42JSJT-137变配电设备安装43JSJT-121电缆桥架安装44DL474-2006现场绝缘试验实施导则45DL/T572-95电力变压器运行规范46DL/T573-95电力变压器检修导则47DL417-2006电力设备局部放电现场测量导则48DL/T584-20073110kV电网继电保护装置运行整定规程49JJG124-2005电流表、电压表、功率表及电阻表检定规程50515253GB7261-2000继电器及继电保护基本试验方法54GBT775-2006绝缘子试验方法55GB1408-2006固体绝缘材料工频电气强度的试验方法56GB/T16927-97高电压试验技术57GB/T3859.3-93变流器、变压器和电抗器58GB/T3859.2-93半导体变流器应用导则59GB/T3859.1-93半导体变流器基本要求的规定60GB4939-85普通整流管61GB/T13912-2002金属覆盖层，热镀锌层的技术要求62GB/T1372