【永川莲花110kV变电站的一次部分设计计算案例5400字】

永川莲花110kV变电站的一次部分设计计算案例永川莲花110kV变电站的一次部分设计计算案例 11.1接入系统方案 11.2电气计算 61.2.1网络潮流验算 61.2.2智能变压器的选择 71.2.3电气主接线的设计 81.2.4短路电流计算 91.3智能设备的选择 1.3.1设备选用方案的比较 1.3.2主要设备选择结果 永川莲花110kV变电站站址位于重庆市永川区凤凰湖工业园凤京路旁。拟建站址西南方向约2km有规划拟建的220kV城南变电站；东北方向约4.5km有110kV汇龙变电站。根据现场收资并结合220kV城南变电站110kV送出工程内容，拟建的永川莲花110kV变电站周边电网如图1.1所示。220kV变电站2×180MVA图1.1永川莲花110kV变电站周边电网其它综合因素考虑，拟定了3个莲花110kV变电站接入系统方案进行比较分析：方案一：本期在凤凰湖工业园区凤琼路与昌龙大道交叉路口处开断原110kV莲东、西线。1000mm2;城莲西线新建架空段长约40m,导线截面2×300mm2;架空地线采用2根24芯OPGW光缆。汇莲东、西线新建架空段采用同杆双回架设，长约2×40m,导线截面2×300mm2;架空地线采用2根24芯OPGW光缆。接入系统方案详见下图1.2所示。永川永川玉清电铁南郊汇龙莲花城南至来苏图1.2莲花110kV变电站接入系统示意图(方案一)茶店Fig.1.2schematicdiagramoftheaccesssystem永川永川玉清南郊莲花至来苏城南茶店图1.3莲花110kV变电站接入系统示意图(方案二)Fig.1.4schematicdiagramoftheaccesssystemoflot方案三：由220kV城南变电站新建2回110kV线路接入110kV莲花变，同永川电铁南郊A至来苏茶店玉清汇龙城南东、图1.4莲花110kV变电站接入系统示意图(方案三)城南东、Fig.1.4schematicdiagramoftheacc根据最近3年重庆变变电输电项目建设综合报价(含采购安装等费用)指导表1.1新建变电项目综合造价指标表新建项目110kV间隔(GIS)120(万元/个)110kV单回架空线路(2×JL/G1A-300)110(万元/km)110kV双回架空线路(2×JL/G1A-300)130(万元/km)110kV电缆线路(YJLW02-64/1101×1000)(电缆沟)1250(万元/km)根据以上综合造价指标，结合莲花110kV变电站3个接入系统方案，技术经表1.2接入系统方案比较分析表Table1.2comparisonandanaly方案方案一方案二建设开断线路新建段导线(2×300mm²)单回40m、双回40m。开断线路新建开断线路新建段导线1000),总长度为1.8km。新建城南一莲花同塔双回架空线路(2×JL/G1A-300/25),共计线路长度为2×1.1km。扩建城南110kV出线间隔投资估算9.6+150(万元)4200(万元)273+240(万元)供电可靠性和远期适应玉清-茶店”的110kV环网网架，网络结构紧密，供电可靠性高，远期适应性强。网络结构紧密，供电可靠性高，远期适应性强以终端站形式接入，由220kV城南变直供，可靠性和远期适应性较差。性实施难度由于城汇东、西线线路走廊经过莲花变，故开断π接后，新建线路短，施工难度小。城南东、西线线路走廊离划中城南变至横河变110KV线路交叉，线路走廊拥挤，施工难度较大。由于新建城莲东、西线，需占用更多线路走廊，实施难度较大。①经济性：由表1.3-2各方案经济比较结果可知，三个方案中，总投资方案②网络结构和供电可靠性：方案一和方案二均形成110kV环网，供电可靠性和远期适应性较强；方案三莲花变由220kV城南变直供，可靠性及远期适应难度小，故推荐方案一作为本期永川莲花110kV变电站接入系统方案：开断110kV城汇东、西线(220kV城南变110kV汇龙变)π接入110kV莲花变，最新建电缆长约120m,电缆截面1000mm²;城莲西线新建架空长约40m,导线截面2×300mm²;汇莲东、西线新建段长约2×40m,导线截面2×300mm²。1.2电气计算1.2.1网络潮流验算计算的依据条件：①计算水平年为2016年；②计算方式：典型正常及线路N-1运行方式；③负荷功率因数取0.95左右；④110kV母线正常运行方式压允许波动范围为系统额定电压的-3~+7%,事故运行方式时为系统额定电压的±10%;10kV母线正常运行方式下电压允许波动范围为系统额定电压的0~+7%。计算N-1情形下城南变莲花变2016年潮流，计算结果如图1.5所示。图1.5莲花110kV变电站系统潮流图(丰大、N-1方式)从潮流计算结果看，推荐的莲花输变电工程建设方案不仅在2016年典型正常运行方式下潮流分布较为合理，110kV线路无过载，且能够在N-1的故障情况1.2.2智能变压器的选择器的信息采集和信号的处理，可对设备的可靠性做出判断。根据片区负荷预测和电力平衡结果，预计至2016年，凤凰湖工业园区负荷40、50、63MVA的变压器。因此，永川莲花110kV站主变远期容量选择为3×63MVA,本期为2×63MVA。主变压器选择三相双绕组油浸自冷(ONAN)一体式有载调压电力变压器其主要技术规范如下：主变容量：63MVA主变压器额定抽头：110±8×1.25%/10.5kV;接线组别：YN,d11;阻抗电压：Uk%=17%调压方式：采取有载调压方式；中性点接地方式：高压侧采用经隔离开关并联金属氧化物避雷器的接地方式，低压侧经消弧线圈接地。每台主变设置1面智能组件柜，就地安装。采用中性点成套保护装置，含避雷器、中性点接地开关，并冗余配置合并单元，就地安装于主变本体智能控制柜内。本设计主变智能组件由测量、OLTC控制、在线监测、非电量保护多个独立IED设备组成。完成对主变压器温度、OLTC、中性点隔离开关、油中气体的相关参量的测量、监测和控制，完成对变压器本体非电量的保护。示意图如图1.6。IEC61850-9-智能控制柜智能控制柜控制单元智能单元本体保护1.2.3电气主接线的设计根据《电力系统设计手册》中规定：“35kV~110kV配电装置出线回数为4~8回时，可采用单母线分段接线”。单母线分段接线的主要优点是用断路器把母线要用户停电。永川莲花110kV变电站110kV远期出线4回，本期出线4回，故建议110kV远期及本期采用单母线分段接线方式。10kV远期出线36回，本期24回，远期及本期均采用单母线分段接线方式，提高供电可靠性。综上所述，永川莲花110kV变电站主接线形式推荐：110kV、10kV远期及主变10kV侧中性点：采用不接地系统。最终主接线如图1.7所示。计算依据的条件：①以重庆“十二五”电网规划和重庆电网2020年规划网架结构为基础，分片解环运行方式；②计算水平年：取2020年重庆电网丰大环网方式莲花站(3×63MVA);③基准容量：100MVA;基准电压：平均额定电压。Table1.3shortcircuit单相短路电流单相短路容量三相冲单相冲击电流城南110kV母线莲花110kV母线莲花10kV母线 (主变并列)莲花10kV母线(主变分列)1.3.1设备选用方案的比较次所设计的变电站为基础，对GIS方案和AIS方案的技术经济和全寿命周期成本(LCC)进行分析比较，比较对照表如1.4与1.5。GIS方案(A1-2)AIS方案(C-6)变电站总用地面积(hm²)围墙内占地面积(hm²)二次场平土石方工程量挖方(m³)边坡工程量护坡/挡土墙(m²/m³)00建筑工程费用(万元)设备购置费用(万元)安装工程费用(万元)其他费用(万元)建设场地征用及清理费(万元)动态投资合计(万元)静态投资合计(万元)每年运行费用(万元)按30年考虑，折算到投运年的运行费用(万元)一次性投资成本从以上分析可知，采用GIS方案其全寿命周期成本低于AIS方案。再分析变电站所在位置的自然社会环境对变电站建设的影响情况。站址地形限制：永川莲花110kV变电站位于重庆市永川区凤凰湖工业园规划园区内。本站站址在城市范围内，周边区域已规划为工业园区，人口及建筑密度高，土地昂贵，选址困难。因此，本站不适合选择常规户外变电站方案。环境条件限制：根据重庆市电网污区分布图，本变电站处于d级污秽区，污染较为严重。变电站处于城市内，周边规划为工业园区，变电站10kV出线通道受周围环境、建筑物以及市政规划的限制，只能采用电缆进出线方式。综上所述，本站站址条件为：①处于工业园区，人口密度较高、土地比较昂贵地区；②周围环境污染较为严重；③外界条件限制、站址选择困难区域；④进出线均为电缆。因此，永川莲花110kV变电站的主要电气设备更适合选择GIS设备，采用通用设计GIS方案。1.3.2主要设备选择结果①选用110kV户外GIS成套装置。目前智能变电站应用的智能断路器的主要实现方法为将智能组件与GIS集成，构成智能化开关设备，装置内包含的智能组件有电子式电流互感器和电子式电压互感器，以及外置的状态监测传感器，用于监测SF6气体密度、微水状态、局部放电及机械特性，设备连接示意图如图1.8。但是依照前期计算的技术条件，在市场上，满足该条件的有两种比较典型的成套设备，对比两者的参数与价格选择合适与本次智能变电站的成套设备。技术数据与计算数据比较如表1.6与1.7所示。控制单元状态监测-智能校制拒图1.8集成智能组件的GIS设备表1.6110kV侧断路器与隔离开关选择选校项目计算数据断路器A/断路器B隔离开关A/隔离开关B热稳定校验(4s)/隔离开关与断路器组隔离开关与断路器组合/隔离式断路器综合报价(万元)/量。③本次设计的变电站主要向工业用户供电，其用电量波动性较大，而该变电站在今后较长一段时间内不会扩建，因此需要选用安全余量较大的开关设备。Table1.7Voltageand设备类型电压等级电流互感器电压互感器额定电压(kV)额定电流(kA)电压比准确级600~1200/5A(出线、分段):400~800/5A(主变进线)\(母线设5P30/0.2S(出线、分段)5P30/5P30/0.2S/0.2S(主变进线)0.2S级带中间抽头线设备);0.5/3P(出线)②10kV侧：主变压器10kV侧回路最大工作电流为3031A,故母线额定电流按3150A考虑。选用KYN□-12型金属铠装移开式开关柜，参数可查询得知，不再累述。每台主变压器10kV侧装设1×(4000+6000)kVar并联电容器，配电抗率为5%干式空芯串联电抗器。③10kV消弧线圈成套装置永川莲花110kV站10kV配电装置每段母线出线共12回，远期出线共36回。主要为园区的工业负荷供电。本站供区负荷较重，负荷较为集中。根据《重庆市电力公司配网“十二五”规划导则》中的规定：“新建变电站10kV城市配网送出项目的线路全部采用电缆线路，平均长度按3km/条设计”。现将10kV出线每回电缆线路长度考虑为3km。根据莲花110kV变电站本期建设规模计算，10kV侧I、Ⅱ段母线出线各为12回，10kV母线出线电缆线路总长度为2×12×3=72km,根据经验公式计算单相接地电容电流为：Ic=0.1UeL=0.1×10×72=72A式中，L一线路的长度(km);Ue一电网或发电机回路的额定线电压(k