三房巷变电所初步设计说明书

检索号： 编 号： 110kV 三房巷升压站工程 初 步 设 计 说 明 书 无锡供电设计研究院 工程设计证书：苏设证丙字号 锡建设字 315 号 2003 年 4 月 110kV 三房巷升压站工程 初 步 设 计 说 明 书 总工 程 师： 设 总： 主任工程师： 主要设计人： 校 核： 编 写： i 目 录 1.概述 .I 1.1 前言.1 设计依据.1 1.2建设规模.1 1.3设计范围.1 1.4与线路设计分界点.2 1.5所址条件.2 1.6主变压器运输条件.2 1.7主要技术经济指标.2 2.系统条件 .3 2.1110KV 母线短路容量设定 .3 2.2系统继电保护.3 2.3通信通道组织要求.3 2.4远方监控要求.3 3.电气部分 .3 3.1电气主接线.3 3.2短路电流及主要设备选择.5 3.3过电压保护和接地.6 3.4电气设备布置及配电装置.7 3.5照明及动力.8 3.6电气二次线.9 3.7变电所自动化系统.10 3.8对控制中心的功能要求.12 3.9微机保护及自动装置配置.12 ii 3.10直流系统.14 3.11交流所用电系统.14 3.12电缆敷设与防火.15 3.13辅助设施及其它.15 4.土建部分 .15 4.1设计原始资料设定.15 4.2所区布置与交通要求.16 4.3建筑与装修.16 4.4结构与基础.17 4.5采暖通风.17 4.6给水与排水系统.18 5.环境保护和劳动安全卫生措施 .18 5.1生活废水、生活污水处理措施.18 5.2噪声防治措施.18 5.3环境绿化.18 5.4消防.18 5.5防 SF6 气体泄漏.19 5.6安全防范.19 附录: 附录 1 所用负荷统计及所用变压器容量确定.20 附录 2 蓄电池.充电装置型式及容量选择.21 附件: 附件 1 附件 2 1 1. 概述 1.1 前言 江阴三房巷自备电厂位于江阴市东片的周庄镇东部原三房巷村南部三 房巷工业区内，该地区历来是江阴地区经济发展比较迅速的地方。三房巷近 期内已有 6 个批准的项目将在新工业园区内投资建设，迅速的发展造成了 三房巷热、电负荷需求紧张。根据规划，三房巷将在新工业园区内建设一座 高温高压级的热电厂。电厂本期建设 230MW+215MW 机组，建成后有部 分电力可向电网供电，远景装机容量为 330MW+315MW。 根据区域电网情况及发展规划，电厂在新工业园区内建一座 110kV 升 压站，热电厂所发电力通过 10kV 联络线直接送到 110kV 升压站 10kV 母线， 主要电力通过升压站 10kV 母线馈给工业园区内的企业，内部消化。多余电 力通过升压站上网。本期 110kV 三房巷升压站 T 接入 220kV 芙蓉变至 220kV 延陵变的 110kV 线路上。升压站远景将建成 2 回 110kV 线路，1 回 接至 220kV 芙蓉变作为主并网线，1 回接至 220kV 延陵变作为备并网线。 热电厂发电机侧开关作为第一并网点、第二解列点，110 千伏升压变电所主 变次总开关作为第一解列点和后备并网点。升压变电所配置相应的无功补 偿、继电保护、交直流系统、远动通讯等设施，均按无人值班变电所设计。 1. 2 设计依据 1、 关于下达三房巷实业股份有限公司 110 千伏升压变电所设计任务书的 通知 2、 110kV 三房巷实业股份有限公司热电厂升压站设计联络会会议纪要 1. 3 建设规模 远景规模：110kV 31.5MVA 双圈三相电力变压器 3 台，110kV 并网 2 线路 2 回，一主一备。110kV 双母线接线，10kV 部分单母四分段。与电厂发 电机 10kV 联络线 6 回，10kV 负荷线路 45 回。10kV 电容器为 33600kvar，10kV 接地变 2 台，分别接于 T1、T2 主变低压侧母线上，10kV 消弧线圈 3 台分别接于 T1、T2、T3 主变低压侧母线上。 本期工程：110kV 31.5MVA 双圈三相电力变压器 2 台；110kV 并网线 1 回；110kV 双母线接线，10kV 为单母三分段接线方式，II、III 段本期搭接， 与电厂发电机 10kV 联络线 4 回，10kV 负荷线路 30 回。10kV 电容器为 23600kvar，10kV 接地变 2 台，分别接于 T1、T2 主变低压侧母线上，10kV 消弧线圈 2 台分别接于 T1、T2 主变低压侧母线上。 1.4 设计范围 1.4.1 本期新建 2 台 31.5MVA 主变（远景预留第 3 台 31.5MVA 主变）及相 应的 110kV 户外 PASS 配电装置，10kV 户内配电装置。 1.4.2 10kV 无功补偿并联电容器装置，10kV 接地变及消弧线圈。 1.4.3 交流所用电系统设备，过电压保护，接地和照明装置， 1.4.4 直流操作电源系统设备的布置安装和接线；相应的继电保护及自动装 置，测量及控制操作设备，远方微机测控系统设备的布置安装和接线； 电缆及通信设施等。 1.4.5 与电气设备相关的建筑物、构筑物，给水排水设施，通风设施。消防设 施，安全防范及环境保护、绿化措施。 1.5 与线路设计分界点 110kV 配电装置以架空线耐张线夹（不含）为界。 10kV 配电装置以开关柜内电缆头为界。 1.6 所址条件 本升压站所址位于周庄工业园区内，地形平坦。周围工厂企业较多， 3 污染较重。 1.7 主要技术经济指标 1.7.1 总投资： 万元 单位造价：元 / kVA 1.7.2 材料消耗量（估量）： 水泥： t 钢材： t 木材： m3 2. 系统条件 2.1 110kV 母线短路容量 延陵变 110kV 母线短路容量：1968MVA 芙蓉变 110kV 母线短路容量：1688MVA 2.2 系统继电保护 2.3 通信通道组织 2.4 远方监控 3. 电气部分 3.1 电气主接线 3.1.1 主变压器 升压站主变压器容量最终规模为 331.5MVA，本期为 231.5MVA。为 便于无人值班管理，主变压器选用自冷有载调压型，型号为：SZ9- 31500/110，电压等级 1102.5%/10.5kV，阻抗电压 10.5%，接线组别 + 5 - 3 YNd11。 3.1.2 110kV 配电装置 4 110kV 并网线远景 2 回，本期 1 回。110kV 部分为双母线接线。进线间 隔，主变间隔，母联间隔均采用 PASS 结构。 3.1.3 10kV 配电装置 10kV 部分远景单母四分段，本期单母三分段。T1 主变带段母线，T2 主变低压侧为 A、B 开关，分别接于、段母线（正常运行时 A、B 开关均 合上，、段母线搭接），远景 T3 主变带段母线（本期不上）。主变低压 侧分列运行，最终规模每台主变带负荷线路 15 回，与电厂发电机联络线 2 回，均采用电缆。 3.1.4 无功补偿 装于 10kV 母线侧，最终容量按 3*3600kvar 配置，本期配置 2*3600kvar。 3.1.5 接地变和消弧线圈 由于升压站主变压器接线组别为 YN，d11，低压侧无中性点引出，故 考虑装设专用接地（所用）变压器，将其中性点引出后用来引接消弧线圈。本 期 T1、T2 低压侧接地（所用）变各 1 台，消弧线圈各 1 台。远景 T3 主变低压 侧只带接地消弧线圈 1 台。 3.1.6 中性点设备 主变压器 110kV 侧中性点采用避雷器加保护间隙保护，也可经隔离开 关接地。 3.2 短路电流及主要设备选择 3.2.1 短路电流计算 在考虑主变低压侧不并列运行的况下短路电流计算阻抗见图 3-1，图中 阻抗均已归算为基准容量为 100MVA 的标幺值。 5 6 图 3-1 计算阻抗图 主变回路短路电流计算结果见下表： 短路点平均工作 电压 短路电流周期分 量起始值 稳态短路电流有 效值 短路电流冲击值 短路全电流最大 有效值 短路容量 短路点编号 短路点位置 U (kV) I” (kA) I (kA) ich (kA) Ich (kA) S” (MVA) K1110kV 母线 K210kV 母线30.6 注：表中 ich2.55I，Ich1.52I 3.2.2 主要设备选择 3.2.2.1 污秽等级 本变电所配电装置除 10kV 配电装置外均为户外布置，由于周围工厂 企业较多，污染较重，因此，所有电气设备的污秽等级为 2.5 级，要求电气 设备的泄漏比距 2.5cm/kV。断路器、隔离开关、流变选择见附表一、二、三。 3.2.2.2 110kV PASS 间隔设备 3.2.2.3 10kV 并联电容器 并联电容器组布置在户内，为有利于减少消防投资，简化消防设计，设 计选用难燃介质的电容器组，采用装配式。 3.2.2.4 10kV 所变 本变电所在 10kV 每段母线上各设一台所变，所用电计算容量为 250kVA。设计考虑选用干式绝缘，并布置在 10kV 非标准开关柜内。 3.2.2.5 导体 7 本变电所 110KV 导线选用 LGJQ-240。 主变压器 10kV 侧额定电流为 2309A，考虑到施工难度及对外不能停 电的因素 10kV 主变进线考虑两个方案：一是从主变出来用 10KV 高压铝排 母线接至 10KV 配电装置；二是从主变出来用 10KV 架空母线至 10KV 配电 装置。设计推荐采用一方案。 3.3 过电压保护和接地 3.3.1 直击雷保护 本变电所拟用 4 根 30 米避雷针作为对直接雷的保护。 3.3.2 过电压保护 为防止线路侵入的雷电波过电压，在 110kV 进线、主变压器 10kV 侧 引出线、10kV 每段母线及 10KV 架空出线上分别安装避雷器（全部采用氧 化锌避雷器）。为保护主变压器中性点绝缘，在主变 110kV 侧中性点装设一 台避雷器及放电间隙（间隙 115mm）。10kV 并联电容器根据规定装设氧化 锌避雷器保护。 3.3.3 接地 升压站接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网用镀 锌扁钢 506。变电所主接地网接地电阻应不大于 0.5。 变电所四周与人行道相邻处，设置与主网相连接的均压带。 本变电所 10kV 出线电缆有 20 根，对本变电所低压和通信线路及通向 所外的管路，采用隔离接地措施。引出的 10kV 电缆和地下管线之间，交叉 时避免相碰，并设绝缘护套。 变电所内采取防静电接地及保护接地措施。考虑到微机监控系统对接 地要求较高，二次设备室接地采用铜排。 3.4 电气设备布置及配电装置 8 3.4.1 电气总布置 升压站 110kV 配电装置及主变压器为户外布置，10kV 配电装置、并联 电容器组等电气设备布置室内。110kV 架空进线； 10kV 出线及 10kV 联络 线均采用电缆。 二次设备室、电容器室及 10kV 配电装置一字排开，全为单层布置。 3.4.2 配电装置 3.4.2.1 110kV 配电装置 3.4.2.2 10kV 配电装置 10kV 配电装置为单层布置，主变 10kV 电缆从柜下引入开关柜。10kV 开关柜为双列，面对面布置，中间维护通道宽 2.9 米，柜后维护通道不小于 1.2m。开关柜一次、二次电缆均敷设在电缆沟内。 10kV 配电室尺寸： 40m9m4.55m（长宽高）。 3.4.2.2 并联电容器组 10kV 并联电容器布置在独立的电容器室内。 3.5 照明及动力 变电所正常照明由所用电交流屏供电，事故照明由直流屏供电。 110kV 配电装置及变压器照明采用投光灯。室内采用投光灯集中照明。 10kV 配电室及电容器室照明采用节能型荧光灯。二次设备室照明采用金属 管型灯具配高效节能型荧光灯管，靠顶棚吊装。 电气二次设备室、110KV 及 10KV 配电装置、变压器间隔分别安装动 力配电箱或电源箱，供给检修、试验和照明电源。 3.6 电气二次线 3.6.1 电气二次设备室布置 9 电气二次设备母线室内布置控制柜、主变压器保护柜、备自投及低周 减载柜，公用设备柜、所用电柜、直流电源柜、远动通信柜及计量柜等。柜体 尺寸均采用 2360800600mm，色调一致，柜后加门的结构形式。室内设置 工作台。 3.6.2 二次回路的参数 直流电压 220V，交流电压 380V/220V。 电流互感器二次电流 5A，电压互感器二次电压 100V。 3.6.3 防误操作闭锁 10kV 配电装置采用柜内带五防功能的机械闭锁，110kV 采用厂家提供 的机构中电气回路闭锁和电磁锁。 3.6.4 电能计量表计的配置 10kV 线路及主变低压侧采用有功、无功合一的电子式电度表， 具有远传功能。 10kV 电容器采用无功电度。 计量选用独立的具有远传功能的电子式电度表。 3.7 变电所自动化系统 3.7.1 系统概述 变电所自动化系统包括监控、保护、自动装置、智能化直流系统，智能 型电度表及其它自动装置，它通过标准通信接口与网络互联进行信息交流， 完成对设备保护、监测、控制、调节等功能，并能与调度通信实现四遥（遥测、 遥控、遥信、遥调）。 3.7.2 系统配置 分层分布式结构，上层为系统管理层，由监控汇集单元、当地监控接口 等组成。实现“遥测、遥控、遥信、遥调”及与调度通信联络，运行管理等功能。 10 下层为交流数采、监控、保护系统。设有主变单元、10kV 线路单元和电容器 单元、交流所用电系统、直流系统、其它自动装置。根据建设单位的要求，保 护全部采用电磁型。由于 10KV 开关柜上安装空间的原故，所以 10kV 线路 和电容器组的保护安装在配电装置的开关柜上；监控、电度表采用集中组屏 的方式。 3.7.3 主要功能 3.7.3.1 数据实时采集 变电所自动化系统实时采集包括采集模拟量、状态量、脉冲量。 模拟量主要采集：各级母线电压；线路、主变、电容器组的电流和功率； 变压器的上层油温；直流系统及所用电系统的电压、电流等参数。 状态量主要采集：断路器、隔离开关状态；有载调压分接头开关位置；各 种保护的动作状态。 脉冲量，由电度表输出脉冲信号，采集后累计或按峰、平、谷时段分段 累计。一般通过数字通信传递，亦可通过硬接口输出。 3.7.3.2 远方和就地操作、控制 变电所自动化系统的监控系统可实现控制中心和调度的远方控制、操 作，同时又在变电所电气二次设备室内留有微机接口，可接上监控机后进行 全所控制操作，此外为考虑变电所事故状态的应急处理，在各种继电保护操 作出口或 10kV 配电装置开关柜上保留就地控制手段。远方操作和变电所就 地操作设置闭锁。 3.7.3.3 电压和无功的调节控制 根据系统需要和电网功率因素，无功及电压的综合变化实现变压器有 载调压装置的自动调节和电力电容器组的自动投切，并发送状态信号。可分 别实现自动、远方和就地操作方式。 11 3.8 对控制中心的功能要求 由于变电所内不设当地微机操作界面，仅留有接口。对变电所的运行 及控制将由控制中心来完成，控制中心应具有以下功能： 3.8.1 控制中心自动化系统的硬件和软件应采用标准化、模块化设计，配置 灵活，扩充性好，具备在线自诊断和自恢复功能，便于检修和维护。 3.8.2 提供交互式软件生成数据库，显示画面、报表，控制流程修改等一系 列支撑软件，便于现场修改和扩充。 3.8.3 汉字化、多种字符、多彩、多窗口显示，友好的人机界面，便于运行人 员掌握和操作，实现画面、数据显示，数据修改，诊断检测。并根据运行需要 打印各种信息和报表。 3.8.4 数据处理、记录及设备管理 能实现调度与管理，能对保护及其它装置动作记录和变电所运行的各 种电气参数及各专业的历史数据进行存储、统计、处理。建立完整的运行操 作、设备管理档案。 3.8.5 事件顺序记录，越限报警 当电力系统和运行设备发生故障，继电保护或自动装置动作，断路器 跳闸，自动顺序记录；当设备运行异常，测量值越限时，自动报警显示打印 记录。 3.8.6 为了发挥微机的综合功能，该系统通过监控主机采集到的各操作对象 的状态实时信息（包括断路器，隔离开关等），按防误操作规则，生成符合安 全运行的操作票。 3.8.7 根据需要可与各级调度通信。 3.9 保护及自动装置配置 3.9.1 主变压器 12 主保护：差动保护 变压器重瓦斯保护(包括本体和有载调压装置) 后备保护： 110kV 侧：复合电压闭锁过流保护 过负荷保护 10kV 侧：过流保护 中性点： 零序电流保护 其它保护： 轻瓦斯（本体和有载调压装置） 超温。 压力释放阀动作报警 3.9.2 10kV 线路 过流保护 速断保护 三相一次重合闸自动装置 低周减载 3.9.3 电力电容器组 过流保护 失压保护 过电压保护 差压保护 3.9.4 自动装置 110kV 桥开关备自投； 小电流接地检测装置； 13 主变有载开关自动调整及电容器组自动投切。 直流接地自动检测装置 3.10直流系统 变电所自动化系统要求配置安全可靠的直流电源，本变电所采用两组 半容量蓄电池组，两套充电装置接线，蓄电池容量： 50Ah、12V、36 只。正 常时两组同时工作，检修时可由一组蓄电池短时工作。充电机选用高频开关 电源模块，以 N+1 冗余模式代替两组可控硅整流装置。直流系统接线为单 母线分段接线，直流电压 220V。直流柜选用智能型控制直流电源柜，运用 微机技术对蓄电池、充电机等装置实现智能化实时管理，并可与变电所自动 化系统的通信控制机接口，实现直流系统的四遥功能。 3.11交流所用电系统 所用电系统低压接线采用三相四线制零线接地系统。两台所用变压器， 为提高重要负荷的供电可靠性，所用电系统接线采用单母线分段接线，每台 所变各带一段母线，重要负荷分别从两段母线双回供电。 3.12电缆敷设与防火 户内采用电缆沟及埋管暗敷方式。 屏蔽层接地措施按国标 GB 50217-94电力工程电缆设计规范要求设计。 各相电流和电压线及其中性点线分别置于同一电缆内。 电缆防火延燃措施按国标 GB 50217-94电力工程电缆设计规范中电 缆防火和阻止延燃措施设计。 3.13辅助设施及其它 变电所内不设电气试验室，电气试验由建设单位考虑集中统一安排。 有关继电保护、通信调试仪表及 SF6 气体检测、水份分析等设备，本设计仅 在概算中列入补助费用，由建设单位统筹安排和采购。 14 4. 土建部分 15 附录 1 所用负荷统计表及所用变压器容量选择 序号名 称额定容量（kW）负荷类型 1通 信3经常、连续 2110kV 油压机1.5断续、短时 310kV 操动机构0.8