110kV甘河子变电站保护换型工程综述

第1章工程概述1.1设计依据1、昌吉供电公司运维检修部关于《甘河子110kV变电站保护换型工程初设代可研报告委托书》2、《昌吉地区“十二五”电网规划》3、《昌吉昌吉供电公司“十二五”技术改造规划》4、国颁及国家电网公司相关规程及规定5、昌吉供电公司有关部门提供的基础数据资料6、昌吉供电公司2014年年度运行方式。1.2工程概况110kV甘河子变电站保护装置于2003年投运，保护装置采用的是国电南自厂家的PSL-621C系列设备，国电南自厂家自2010年起已不再生产该类型的设备，此类设备一旦出现故障需要联系厂家进行生产后更换，严重影响设备故障维护，对于设备的检修维护造成极大的隐患，并且因为保护装置运行时间较长，时常出现花屏、死机、直流电源故障等问题，已多次对现场设备进行了维修，并且维修费用较高。现国网昌吉供电公司运维检修部建议对110kV甘河子变电站保护装置进行换型，以提高变电站设备安全稳定运行水平。本次工程主要为全站二次投运设备，主要更换变压器微机保护测控2套、110kV线路保护装置1套、35kV线路保护装置8套、10kV线路微机保护测控装置6台、10kV电容器微机保护测控装置2台、远动及公用测控装置各1台、110kV、35kV、10kV电压切换1套、110kV母联和备自投装置各1台、35kV及10kV母联兼备自投保护各1台、变电站时间同步系统1套、直流系统1套、UPS电源一套、保护信息子站1套。1.3设计水平年本工程设计水平年为2015年，远景水平年为2020年。1.4主要设计原则110kV甘河子变电站全站保护换型工程设计遵循以下原则：（1）积极应用国家电网公司输变电工程通用设计、通用设备、通用造价，即以“三通一标”为基础，以全寿命周期建设为引领，合理应用电网建设新技术成果，并结合工程具体情况进行优化，设计精品工程。（2）选用有利于降低全寿命运行周期成本的设备，以提高供电可靠性、尽量减少投运后的维修、维护工作；合理确定电气主接线、设备型式、配电装置型式并对变电站总体布局进行优化，以减少用地；“以人为本”合理确定综合配电室的布置方式；充分考虑近、远期工程的合理过渡，提高设计方案的技术经济水平。（3）按照国家和行业计费标准进行投资估算和财务评价。（4）本报告主要遵循的技术规程规范有：《电力系统安全稳定导则》(DL755-2001)《国家电网公司输变电工程典型设计35kV分册》《35~110千伏变电所设计规范》GB50059-2011《35千伏~110千伏无人值班变电所设计规范》DL/T5103-2012《继电保护和安全自动装置技术规程》(GBl4285-2006)《电力系统调度自动化系统设计内容深度规定》(DL／T5003-2005)《电力系统通信系统设计内容深度规定》(DLG]165-2003)《电力系统通信设计技术规定》(DL／T5391-2007)《电力建设工程预算定额(2006年版)》《电网工程限额设计控制指标(2007年水平)》中华人民共和国《电力法》中华人民共和国《电力设施保护条例》关于印发《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）的通知（国家电网生[2012]352号文）其他相关的现行国家、行业强制性标准和技术规范、规程；国家电网公司、新疆电力公司可研和勘察设计深度及技术要求。1.5设计范围本可研报告按照国家电网公司及新疆电力公司的相关要求，在相关资料的基础上，分析当地电力发展情况，论证110kV甘河子变电站二次设备改造工程建设的必要性，对本工程进行投资估算。本工程设计范围为昌吉电网供电区域。报告主体部分主要包括以下内容：1）变电部分：110kV甘河子变电站二次设备改造设计，其中含：电力系统二次、工程建设必要性。2）变电工程设想部分，其中含：电气二次、土建部分。3）投资估算部分。第2章电力系统一次2.1昌吉地区电网现状昌吉地区电网作为新疆主电网的重要组织部分，已形成东部以阜康市为核心，西部以昌吉市为核心，东至木垒县，西至玛纳斯县，以220kV电压等级为支撑，110kV电压等级为主体覆盖的输、配电网络。电网东西伸展约450多公里、南北约200多公里，覆盖地域约4万多平方公里。电网总装机容量为175.055MW，其中：火电132.8（统调52.8MW，用户自备80MW），水电42.255MW（统调41.23MW，用户1.025MW）。220kV降压变电站11座（含用户变1座），变压器16台（含用户变压器1台），总变电容量2193MVA（含用户变电容量120MVA）。110千伏降压变电站46座（含用户变14座），变压器74台（含用户变压器25台），总变电容量2231.3MVA（含用户变电容量516.8MVA）。35kV降压变电站142座（含用户变55座），变压器236台（含用户变压器85台），总变电容量1346.79MVA（含用户变电容量482.69MVA）。220kV线路24条，长度1031.439km。110kV线路71条（含用户调管线路3条），长度1718.851km（用户调管线路242.37km）。35kV线路共184条，长度为2550.041km。10kV公网线路共443条，长度为11893km。（用户专线89条，长度717km）。昌吉电网分别与乌鲁木齐电网、玛纳斯电厂、红雁池二电厂、石河子地区电网连接，供电范围包括昌吉市、硫磺沟矿区、呼图壁县、玛纳斯县及芳草湖、新湖部分团场、阜康市、吉木萨尔县、奇台县、木垒县，共2市、5县、1镇和兵团农六师9个团场的供电任务，管理到位的各类电力客户总数达到了37.2万户。电网内在建的最高电压等级为750kV，运行最高电压等级为220kV。昌吉电网2012年最大负荷为2191.8MW，出现在12月。电网覆盖全市9个乡镇、2个国营牧场、1个园艺场、5个办事处，11个居民委员会，237个行政村。另有生产建设兵团农六师及其所属的3个团场和一些区属农牧场。目前，坐落在昌吉市城东的昌吉220kV变电站经220kV锦昌线、玛昌二线接玛纳斯电厂，红昌线接红雁池电厂。4座110kV变电站，总容量198MVA，分别为昌吉110kV变（2×31.5MVA）、亚中变（2×31.5MVA）、驼井变（2×16MVA）、老龙河变（2×20MVA）。110kV线路合计127公里。35kV变电站14座，主变压器19台，总装容量为79.75MVA；35kV送电线路共计15条，35kV送电线路总长256.25公里。详见《电网地理接线图》。10kV配电线路共计90条，10kV配电线路总长2045.6公里（含电缆线路85.6公里）。城区公网线路20条，线路总长295.2公里；城区用户专线线路14条，线路总长169.443公里；农网线路48条，线路总长1514.02公里：农网用户专线线路8条，线路总长66.94公里。辖区共拥有配电变压器3395台，总装见容量为465966kVA；其中：城区配电变压器1266台，装电容量为257049kVA，农区配电变压器2129台，容量为208917kVA。2.2甘河子镇供电区域电网现况110kV甘河子变电站主变容量1×40000+1×50000kVA，上级变电站为220kV阜东变电站。甘河子变现有35kV线路8条，分别为小泉35kV变，滋泥泉子35kV变、大黄山35kV变、双河35kV变、天龙铝业35kV变、金龙煤矿35kV变、西沟35kV变；现有10kV线路6条，分别是：甘优线、甘矿线、甘南线、甘锁线、甘泰线、甘工线。2.3甘河子变电站现状2.3.1甘河子变供电区域现状2013年最大负荷55MW，出现在2013年3月9日。出线主要负荷为甘河子镇地区附近居民的农业及生活用电。2.3.2甘河子变接线形式及间隔情况110kV甘河子变电站现有主变2台，容量为（40000+50000）kVA，电压等级110/35/10kV；110kV单母线分段带旁母，35kV、10kV采用单母线分段接线；35kV出线间隔8回（甘小线，甘滋线、甘黄线、甘双线、甘铝线、甘金线、甘城线、甘西线），35kVPT母联间隔1回，35kVPT间隔2回；10kV出线间隔6回（10kV甘工线、10kV甘泰线、10kV甘锁线、10kV甘南线、10kV甘优线、10kV甘矿线）；10kV电压互感器间隔2回，10kV电容器间隔4回，容量为（2×2400+2×3600）kvar。其主接线图如下图所示：110kV甘河子变电气一次主接线主变压器：1）1#主变压器，型号为SSZ9-50000/110，电压等级为110/35/10.5kV，阻抗电压为Uk%=7.5，接线方式为YN,d11，ONAN。设备生产日期为2010年6月，产自特变电工新疆变压器厂。2）2#主变压器，型号为SFSZ9-40000/110，电压等级为110/35/10.5kV，阻抗电压为Uk%=7.46，接线方式为Ydll。设备生产日期为2004年8月，产自山东达驰变压器厂。110kV配电装置：1）1#主变110kV侧进线间隔断路器型号为LW30-126/3150，产自山东鲁能泰山开关集团，设备生产日期为2002年10月，电流互感器采用LGB-110电流互感器变比为2×300/5，精度为0.2S/10P/10P/0.5，设备生产日期为2013年4月，产自北京国电四维公司；隔离开关型号为GW4A-40.5W/1250，设备生产日期为2002年3月，产自西安高压开关厂。2）2#主变110kV侧进线间隔采用断路器+隔离开关布置方式。断路器型号为LW30-126/3150，，产自山东鲁能泰山开关集团，设备生产日期为2002年10月，电流互感器采用LGB-110电流互感器变比为2×300/5，精度0.2S/10P/10P/0.5，设备生产日期为2013年4月，隔离开关型号为GW4-110，设备生产日期为2001年3月，产自西安高压开关厂。3）110kV出线PT变间隔采用隔离开关。电压互感器型号为TYD110/3-0.02H，电压等级为110kV，设备生产日期为2002年3月，产自桂林电力电容器总厂；隔离开关型号为GW4-110DW，设备生产日期为2001年3月，产自西安高压开关厂；4）110kV出线间隔中断路器型号为LW30-126/3150，，产自山东鲁能泰山开关集团，设备生产日期为2002年10月，电流互感器采用LGB-110电流互感器变比为2×300/5，精度0.2S/10P/10P/0.5，设备生产日期为2013年4月，产自中国大连第一互感器厂，隔离开关型号为GW4-110，设备生产日期为2001年3月，产自西安高压开关厂。35kV配电装置：1）1#主变35kV侧进线间隔采用断路器+隔离开关组合布置方式。断路器型号为LW8-35/2000，内附电流互感器，电流互感器变比为200、400、600/5，精度为0.2S/10P/10P/0.5，设备生产日期为2002年12月，产自山东鲁能泰山开关集团；隔离开关型号为GW4-35，设备生产日期为2002年11月，产自鲁能泰山开关集团。2）2#主变35kV侧进线间隔采用断路器+隔离开关组合布置方式。断路器型号为LW8-35/2000，内附电流互感器，电流互感器变比为200、400、600/5，精度为0.2S/10P/10P/0.5，设备生产日期为2002年12月，产自山东鲁能泰山开关集团；隔离开关型号为GW4-35，设备生产日期为2002年11月，产自鲁能泰山开关集团。3）35kVPT间隔为隔离开关进线方式。电压互感器采用TYD35/√3-0.02HF设备出厂日期为2002年11月，产自桂林电力电容器厂。隔离开关型号GW4-35D/630，设备出厂日期为1998年7月，产自鲁能泰山开关集团。4）35kV出线间隔为隔离开关+断路器进线方式。断路器型号为LW36-40-5W/T，设备出厂日期为2009年5月，产自江苏如高高压电器有限公司。隔离开关型号为GW4-35-630，设备出厂日期为2002年11月，产自鲁能泰山开关集团。10kV配电装置：10kV侧进线间隔采用GN30-10(D)/630A-20型开关柜，设备生产日期为2003年10月，产自河南佳和电器有限公司；断路器型号为ZN68-12/63020kA，设备生产日期为2001年10月，产自中国解放军五七一九电器厂；电流互感器型号为LZZBJ9-10C1，设备生产日期为2002年10月，产自中国大连互感器厂。无功补偿设备目前站内10kV母线上装设4组并联电容器组，容量为（2×2400+2×3600）kvar，1#、2#电容器组由无锡市泰波电抗器有限公司，出厂日期为2011年4月；3#、4#电容器组由西安华山高压电器厂生产，出厂日期为1992年2月。通信部分设备与上级变电所即阜东220kV变电所的通讯为光纤通讯方式。本期为保护换型改造工程，通讯部分一期已建成，本期不予以考虑。2.4甘河子变电站保护设备存在的主要问题110kV甘河子变自2003年投运，保护装置采用的是国电南自厂家的PSL-621C系列设备，国电南自厂家早已不再生产该类型的设备，此类设备一旦出现故障需要联系厂家进行生产后更换，严重影响设备故障维护，对于设备的检修维护造成极大的隐患，因为保护装置运行时间较长，时常出现花屏、死机、直流电源故障、通讯中断等问题，检修维护人员已多次前往现场消缺，对现场设备进行维修，由于维修费用较高、配件需要厂家另行组织生产，现运维检修部保护班建议对110kV甘河子变电站保护装置进行换型，以提高变电站设备安全稳定运行水平。二次设备消缺记录单：2.5工程建设的必要性110kV甘河子变保护装置自2003年投运，至今已运行11年。根据（运检一〔2013〕94号）《国家电网公司运维检修部关于开展防开关拒动专项隐患排查治理工作的通知》、《新疆电力公司安全生产事故隐患排查、评估标准—试行》第7项超出设备缺陷管理制度规定的消缺周期仍未消除的设备严重缺陷、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》第15.5.2条微机保护装置插件宜在6年后予以更换，甘河子变电站南京南自护装置厂家已不再生产该类型的设备，备品备件缺乏严重，对于设备的维护造成极大的隐患，达不到坚强电网的要求，故需要对110kV甘河子变电站进行全站二次设备改造。110kV甘河子变电站保护换型改造工程，有助于提高人身、电网的安全性及设备的可靠性，提升了电网安全运行水平，有力的保证了电网的安全运行，减少了因故障导致的停电次数、并且极大的节省维护的工作量和费用。此次110kV甘河子变电站保护设备换型项目改善了甘河子变保护装置运行可靠性、安全性，为当地的经济发展提供了可靠的技术支持。综上所述，为加强110kV甘河子变电站供电区域内电力用户安全性、可靠性，提高该区域供电能力和质量，保证该区域的快速发展，于2015年完成110kV甘河子变电站保护换型改造工程建设是十分必要的。电力系统二次3.1变电所控制保护设计原则变电所按无人值班方式设计。3.2调度关系（1）根据调度划分原则，110kV甘河子变归昌吉供电公司地区调度所调度。（2）目前110kV甘河子变由上级阜东220kV变电站传至昌吉供电公司地区调度所进行光纤通讯，通讯状况良好，可实时、准确、有效上传各种遥信遥测信息和完成调度下达的各种遥控指令。调度通讯采用原调度通讯装置，本期工程不进行改造。3.3系统继电保护装置3.3.1保护设备现状昌吉供电公司110kV甘河子变2003年投运设备使用的为南京南自生产PSL-6000系列保护装置，生产日期为2003年。其中1#、2#主变差动、后备保护装置型号为PST-1200型微机保护装置，主变本体保护装置型号为PST-12型保护装置，2号主变差动、后备保护装置型号为PST-1200型微机保护装置，本体保护装置型号为PST-12型保护装置，；8回35kV线路、6回10kV线路保护装置均为PSL-641型微机保护装置；1号、2号、3号、4号电容器保护装置型号均为PSC-641微机型保护装置；公用测控装置为PSR-652微机型测控装置；110kV阜东甘一线、阜东甘一线采用PSL-621D型线路保护装置，110kV甘冶线保护装置型号为PSL-621C型保护装置。备自投装置采用的是国电南自的PSP-642型装置。低周减载装置采用的滁州新电自动化设备有限公司是UFV-2A于2003年生产。稳定控制装置采用过的是许继电气生产的RCS-992系列装置，2012年投入运行。故障录波装置采用许继电气的WGL-600，于2012年投入使用。保护屏现状照片：根据业主单位项目建议书及昌吉调度要求，建议新更换的变电站综合自动化系统1套。新更换的变电站综合自动化系统按开放式，宜扩展性设计，充分考虑变电站扩建改造引起的信息量增加等因素。综合自动化系统变电站层网络为以太网，间隔层网络为现场总线网。保护、测控装置等的配置详见下表：设备名称型号及规格单位数量备注主变保护柜其中含；面2差动保护装置台1本体保护装置台1含三相操作箱110kV后备保护装置台135kV后备保护装置台110kV后备保护装置台1LQ-300K+型打印机台1柜体及附件套1主变测控柜其中含；面2按2台测控进行开孔配线主变高压侧及中压侧测控装置台1主变低压侧及本体侧测控装置台1温度变送器台3绕组油面（需开孔）档位控制器台1（需开孔）附件套1110kV线路保护测控柜其中含；面1更换甘冶110kV线路保护110kV线路光纤纵差保护装置台1含三相操作箱110kV线路测控装置台1LQ-300K+型打印机台1光纤终端盒台130米尾纤对1柜体及附件套1母联保护屏其中含；面110kV母联兼备自投保护装置台135kV母联兼备自投保护装置台1110kV备自投保护装置台1110kV母联兼旁路保护装置台1三相操作箱台1规约转换器台1柜体及附件套135kV线路保护柜其中含；面235kV线路保护装置台4按6台装置进行开孔配线柜体及附件套110kV线路保护柜其中含；面110kV线路保护装置台6柜体及附件套110kV电容器及所变保护柜其中含；面110kV电容器保护台410kV所变保护台2电压转接屏其中含：面110kV电压切换及并列装置台135kV电压切换及并列装置台1110kV电压切换及并列装置台1GPS时钟对时装置台1附件套1远动及公用测控柜其中含；面1卫星对时装置台1远动装置台1公用测控装置台1网络交换机台2规约转换器台1网关台1附件台1保护信息子站套1直流系统面1UPS电源屏5000VA面13.3.3防误闭锁35kV及10kV侧防误闭锁均采用微机程序钥匙电磁锁。微机防误闭锁综合操作系统采用原装置，一期五防厂家是珠海优特。本期工程主要增加新增保护屏的防误闭锁锁具。3.4电能计量装置及电能量远方终端依据《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》(GBT63—90)、《电能量计量系统设计技术规程》(DL／T5202—2004)及《电能计量装置技术管理规程》(DL／T448—2000)，各级各段母线电压互感器二次侧设电能计量专用电压回路，其回路导线截面应保证在最大负荷运行时，各电能表端的二次电压降不大于0.2％Ue，并设置专用电压计量装置。各间隔分别对各监测对象进行监测。10kV线路、主变两侧电流互感器均选用0.2S级，电度表选用有功0.2S级、无功l.0级的智能型多功能电能表。其它电能计量电度表选用有功0.5级、无功2.0级配置。电能计量采用原计量装置，本期工程不进行改造。变电站工程设想4.1电气一次部分4.1.1电气主接线本期工程改造完善后，110kV采用单母线分段带旁母接线，出线共计4回，35kV侧为单母线分段接线，出线共8回，；10kV侧为单母线分段接线，6回出线，；10kV电容出线共4回，补偿容量为2×2400kvar+2×3600kvar。具体接线详见附图《电气主接线图》。4.1.2电气总平面110kV、35kV配电装置采用普通设备户外布置，10kV配电装置采用户内开关柜布置，主变采用户外布置。本次工程为站内设备改造，布置保持原来基本不变，110kV甘河子变电站总平面图4.1.3主要电气设备选择及校验4.1.3.1设备选择及校验原则高压电气选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的电气设备，以保证系统安全可靠经济的运行。选择中的主要原则有下述几点：应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；与关于整个工程建设标准的批复文件协调一致；产品具有可靠的试验数据，并正式鉴定合格。本变电站的设备需进行招标采购，具体选厂选型有待招标确定，设计仅对其技术性能提出要求。根据《新疆电力公司电网污秽区分布图》，站址位置属e级污秽区，户外电气设备按IV级设防，泄漏比距≥31mm/kV。变电站所在站址海拔高度为1000m以下，电气设备的抗震校验烈度为7度，所有电气设备选择以国产设备为主。主要电气设备选择参照通用设备进行选型，各电压等级短路水平如下：35kV侧31.5kA，10kV侧25kA。4.1.4绝缘配合及防雷接地（1）绝缘配合依据新疆电力公司《新疆电网2011年版污区分布图地图册》，所址位置属e级污秽区，综合周边工农业发展的实际考虑，设计防污标准按IV级考虑，即爬电比距≥31mm/kV,并在设备上增刷防污闪涂料。变电站海拔高度为1000m以下，电气设备的抗震校验烈度为7度，所有电气设备选择以国产设备为主。（2）防雷本工程采用避雷针作为防直击雷保护措施：变电站已经设置5支30m高独立避雷针，构成全站户外电气设备及架空导线的防直击雷保护措施，原有避雷针满足变电站防雷保护要求，无需新增避雷针。（3）接地本站接地装置前期已上全，本期只需将新增保护屏接地与变电站主接地网相连接。4.1.5站用电及照明（1）站用电交流站用电系统为380/220V中性点接地系统，低压接线采用380V三相四线制，接线形式采用单母线接线，由4面交流低压配电柜组成。（2）照明变电站内设置检修电源，电源引自站用电屏。照明电源采用交流电，电源引自站用电屏。本工程前期所上户外照明已经满足要求，本次无需改造。4.2电气二次部分4.2.1屏柜布置本工程在变电站二次设备间布置远动及公用测控屏、#1、#2主变保护测控屏、10kV保护测控屏、35kV线路保护测控屏、110kV保护测控屏、电压切换屏、母联保护屏、直流电源屏、UPS电源屏、保护信息子站共计新安装屛位16面，现有保护室屏位充足满足本期保护换型屏位要求。附二次屏位布置图：110kV甘河子保护室平面布置图4.2.2电缆选型（1）站用控制电缆均采用KVVP型号电缆。（2）站用电力电缆均采用ZR-VV22型号铜芯阻燃型电缆。（3）对由配电装置场地引至主控制楼微机保护柜的电流、电压、信号回路的电缆，均采用铜带屏蔽、钢带铠装控制电缆；屏蔽层采用开关场与控制室两端同时接地，以防止电磁干扰，所需电缆有、4×4mm2、6×4mm2、4×2.5mm2、4×1.5mm2、7×1.5mm2、14×1.5mm2。4.2.3电缆敷设（1）站内低压电力电缆和控制电缆采用电缆沟，穿管的敷设方式。（2）电缆沟全部采用电缆支架。（3）电缆敷设设计中，给出电缆布线断面图，标明每个桥(支)架上的电缆数量和名称，防止施工中动力电缆与控制电缆混放、电缆分布不均甚至堆积乱放。使用完善计算机布线设计。4.2.4电缆防火根据《火力发电