220kVGIS变电站电气设计

1、.2.1电气部分2.1.1变电站规模（ 1）本期建设 2 台 220kv、 240mva变压器，最终规模 3 台220kv、240mva三相三绕组变压器；（ 2）220kv 出线，本期 4 回，远景 6 回；（ 3）110kv 出线，本期 4 回，远景 12 回；（ 4）35kv 出线，本期 6 回，远景 8 回；（ 5）无功补偿，本期装设 61.0 万千乏电容器，电容器电抗率按 3 组 5%、3 组 12%考虑；远景按装设 9 组电容器预留场地，电容器串联电抗率按 12%的位置预留。2.1.2电气主接线及主要电气设备选择采用国网 a1-1 方案，根据系统要求，对通用设计电气主接线进行调整。2

2、.1.2.1电气主接线220kv 本期采用双母线接线，远景采用双母线接线。110kv 本期采用单母线分段接线，设分段断路器，装设2 组母线设备，远景单母线三分段接线。35kv 本期采用单母线分段接线，远景采用单母线分段+单母线接线。根据国家电网生 20111223 文件“关于印发关于加强气体绝缘金属封闭开关设备全过程管理重点措施 的通知”附件 1 第二章第八条“采用 gis的变电站，其同一分段的同侧gis母线原则上一次建成。如计划扩建母线，宜在扩建接口处预装一个内有隔离开关（配置有就地工作电源）或可拆卸导体的独立隔室；如计划扩建出线间隔，宜将母线隔离开关、接地开关与就地工作电源一次上全。”本工

3、程110kv侧有出线间隔的gis母线一次建成，建成母线的远景扩建间隔本期预装空间隔。.本工程主变 220kv、110kv 中性点采用经隔离开关直接接地或经避雷器、放电间隙的接地方式； 35kv 系统中性点采用经消弧线圈接地方式。由于主变 35kv 侧为三角形接线，在 35kv 母线上配置接地变。本工程采用接地变兼站用变，本期及远景均2 台，均分在35kvi 、ii 母线上，本期不装设消弧线圈，远景按21100 千伏安消弧线圈预留场地。电气主接线图见图1。2.1.2.2主要电气设备选择主变压器采用三相三圈降压结构有载调压变压器，变压器考虑采用低损耗及低噪音，三侧电压分别为220kv、110kv、

4、35kv。根据系统规划，220kv、 110kv、 35kv 设备开断电流分别暂按50ka、40ka、 31.5ka 选择。220kv和 110kv配电装置均采用户外gis方案； 35kv开关柜选用真空或 sf6 型断路器；低压侧并联电容器采用户外组装式并联电容器组。所有避雷器均采用雷电和操作过电压保护性能良好的金属氧化物避雷器。查电力系统污区分布图（2011）版，变电站所址的污秽等级为c2级（爬电比距为25mm/kv），根据浙电生【 2012】267 号电网污区分布图（ 2011 版）执行规定，本工程户外设备外绝缘爬电距离按 25mm/kv（最高线电压）配置，中性点非有效接地系统户外设备按上

5、述要求提高一档，即绝缘爬距 220kv设备为 6300mm，110kv设备为3150mm,35kv户外有效爬距为1256mm。根据 dl/t 404-20073.6kv 40.5kv 交流金属封闭开关设备和控制设备，35kv 屋内电气设备外绝缘泄漏距离考虑729mm（纯瓷）、 810mm（有机）。按此要求选择绝缘子串片数，单片xwp2-100、xwp2-70绝缘子.泄漏距离为 450mm，选择计算如下：1）220kv绝缘子串（户外安装）片数： 6300/450=14，取整数 16；2）110kv 绝缘子串（户外安装）片数： 3150/450=7，取整数 8。根据以上计算结果，再考虑取零值绝缘子

6、2 片，最终 220kv 绝缘子串片数为 16 片， 110kv 绝缘子串片数取9 片。主要设备均采用 国家电网公司标准化建设成果（输变电工程通用设计、通用设备）应用目录 (2011 年版 ) 推荐的设备型号及相应参数，应用情况详见表 2.1.2-2 。表 2.1.2-1通用设备应用情况表序号设备名称通用设备编号数量单位应用比例1变压器2t1b-2402台100%2gis-3150/501套100%2 组合电器1gis-2000/401套100%3电容器bc-k106套100%4避雷器2moa-204/53218套100%1moa-102/26624套100%535kv 开关柜bkg-1250

7、/31.5-a10套100%bkg-2500/31.5-a8套100%2.1.2.3智能一次设备（ 1）主变主变采用常规主变压器+传感器 +智能终端方案实现智能化。主变压器状态监测参量包括油中溶解气体和局部放电（预留）。每台主变设置主变油色谱传感器1 套；主变局部放电传感器及测试接口1套；全站本期共设置主变油色谱传感器 2 套，设置主变油色谱传感器 ied 2 只，设置主变局部放电传感器及测试接口 2 套。（ 2）220kv、 110kv gis220kv、110kv gis 采用断路器 +智能终端方案实现智能化。（ 3）35kv 开关柜35kv 开关柜采用常规设备。主变35kv 间隔采用常规

8、开关柜 +智.能终端方案。（ 4）避雷器本工程 220kv 避雷器采用常规避雷器 +传感器方案实现智能化。避雷器状态监测参量包括泄露电流、放电次数等。设置避雷器状态监测传感器 1 个/ 每相。（ 5）互感器选择本工程采用常规互感器。（ 6）设备状态监测变电设备状态监测系统采用分层分布式结构，由传感器、状态监测 ied 构成，利用状态监测及智能辅助控制系统后台主机实现一次设备状态监测数据的汇总分析。本站主变压器、 220kv 高压组合电器（ gis）预置局放传感器及测试接口供状态监测使用。1）监测范围及参量主变压器状态监测参量：油中溶解气体、局部放电 ( 预留供日常检测使用的超高频传感器及测试接

9、口 ) ；220kv 高压组合电器（ gis）状态监测参量：局部放电( 预留供日常检测使用的超高频传感器及测试接口) ；220kv金属氧化物避雷器状态监测参量( 在与所有弱电系统完全隔离的前提下 ) ：泄漏电流、放电次数。2） 传感器安装方式a）局部放电传感器采用内置方式安装；油中溶解气体传感装置导油管利用主变压器原有放油口进行安装，采用油泵强制循环，保证油样无死区。b）内置传感器采用无源型或仅内置无源部分，内置传感器与外部的联络通道（接口）应符合高压设备的密封要求，内置传感器在设备制造时应与设备本体采用一体化设计。.c）外置传感器应安装于地电位处。2.1.2.4新技术、新设备、新材料的应用（

10、 1）智能变电站技术1）采用常规一次设备 +智能终端的方式实现一次设备的智能化。2）采用常规互感器 +合并单元实现电流电压等模拟量的数字化。3）采用交直流一体化电源，采用dl/t 860 接自动化系统站控层网络，取消通信蓄电池。（ 2）电力设备在线监测技术变压器配置油中溶解气体和预留局放、gis 预留局放、 220kv 避雷器配置泄漏电流和放电次数状态监测。（ 3）gis 技术220kv、110kv 配电装置采用 gis 设备，设计集成度高。采用智能终端、合并单元实现一次设备的智能化及模拟量的数字化。2.1.3电气布置、防雷接地及站用电2.1.3.1电气布置220kv 变电站采用国网220-a

11、1-1(35) 方案。电气平面布置紧凑合理，出线方便，减少占地面积。全站总布置按照变电站最终规模设计，主变压器布置在站区中部。220kv 配电装置户外gis，采用架空出线，主变架空进线方式，采用分相式断路器单列布置。出线架构采用双回出线共用方式；单回出线间隔宽度12m，双回出线共用间隔宽度24m。出线门型架挂点高度 14m，避雷线挂点高度21m。主变压器至运输道路中心线距离10.5m， 220kv 配电装置纵向尺寸（道路中心至围墙）26m。110kv 配电装置采用户外gis；架空 / 电缆出线、主变架空进线；母线三相共箱布置。出线架构采用双回出线共用方式，单回出线间隔宽度7.5m，双回出线共用

12、间隔宽度15m；出线门型架挂点高.度 10m，避雷线挂点高度 14.5m。110kv 户外 gis 配电装置纵向尺寸 22m。本方案 35kv 配电装置采用金属铠装移开式开关柜户内双列布置，主变进线采用架空铜母线方式，母线跨线采用架空封闭母线桥方式，其余出线均采用电缆，整个配电装置室的平面布置横向尺寸为 23m，纵向尺寸为 12.5m。接地变消弧线圈成套装置布置于 35kv 配电装置室东北侧，低压侧并联电容器单排列布置于站区西南侧；主控楼与附属建筑物布置于站区东北侧。站内按运输、消防要求设有环形道路；变电站出口位于站区的东北侧，正对主变运输道路。220kv 变围墙长 102.5m，宽 86m，

13、电气总平面图见图2。2.1.3.2防雷接地控制楼防直击雷措施考虑采用避雷带，在规定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于 10m10m或 12m8m的网格。根据本阶段工程地质勘测结果，所区平均土壤电阻率较小。据附近工程高密度测试成果，提供各电性层的土壤电阻率及厚度如表2.1.3.2-1所示。表 2.1.3.2-1各电性层厚度及土壤电阻率建议值表电性层编号土壤电阻率( m)电性层厚度（ m）相对应地层岩性60801.0 2.0粉质粘土及地表松散层30606.0 8.0粉质粘土及粉质粘土混碎石（含水）801205.0 10.0碎石土及全风化基岩450550 30

14、.0底部较完整基岩据水质分析资料，按照 岩土工程勘察规范 标准判定，地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀.性。按土壤电阻率指标，站址表层土对钢结构有弱腐蚀性。表 2.1.3.2-2站址地下水对建筑材料腐蚀性评价表项目2-cl-2+-ph侵蚀性 co2so4mghco3单位mg/lmg/lmg/lmmol/lmg/l腐蚀性范围值12.21 42.40 3.10 0.802 1.0026.8 评价20.3655.803.616.913.2 19.8评价混凝土结构微长期浸水微内容钢筋混凝土结构中的钢筋干湿交替微表 2.1.3.2-3站址表层土对建筑材料腐蚀性评价表项目+2+

15、2-cl-2+-phk +nacasomghco43单位mg/kgmg/kgmg/kgmg/kgmg/kgmg/kg腐蚀性107.0221.24 30.54 109.72 10.27 61.13 6.1 评价范围值29.7450.90212.0410.33122.286.2164.00评价混凝土结构微内容钢筋混凝土结构中的钢筋微根据 dl/t 5394-2007 电力工程地下金属构筑物防腐技术导则“发电厂（变电站）土壤电阻率在20 m 及以下的接地网应采取防腐措施”。本工程可采用碳钢加阴极保护防腐措施。阴极保护一套暂按 40 万元列费。二次设备室及配电装置楼采用镀锌扁钢接地，接地主网考虑到接地

16、系统长期安全可靠运行对接地材料的高要求，结合本变电站腐蚀性的情况，对接地材料进行比较：镀锡铜绞线、镀铜钢绞线和镀锌扁钢加阴极保护，见表 2.1.3.2-4 。表 2.1.3.2-4三种接地材料数量和费用比较表项目镀锡铜绞线镀铜钢绞线镀锌扁钢阴极保护主网截面 120 2200m截面 150 2200m80 8 2200m220kv引下线40 4扁铜 600m40 4扁铜 600m80 10 600m110kv引下线40 4扁铜 700m40 4扁铜 700m100 10 700m主变、 35kv与构支架引下线40 4扁铜 800m40 4扁铜 800m100 10 800m均压环40 4扁铜 7

17、00m40 4扁铜 700m50 8 700m主控楼避雷带及 35kv室内避雷50 8 2200m50 8 2200m50 8 2200m器接地及电缆沟.二次设备室及 35kv屋内配电及60 8 1100m60 8 1100m60 8 1100m不带电运行的金属物体接地接地极 20 150根 20 150 根l50 5 150 根铜焊接头600个600个/阴极保护（万）/40接地费用（万）118110100由于镀铜钢网具有导电性能优、热稳定性能好、耐腐蚀能力强、施工方便、寿命长、投运后检验维护工作量少、无污染等优点，放热焊接确保连接点为分子结合、无腐蚀、无松弛、导电能力和原导体保持一致，价格优

18、于铜网。根据国家电网公司部门文件基建设计 2011222 号文关于进一步规范输变电工程接地设计有关要求的通知，“在强碱性土壤地区和高腐蚀介质的中性土壤地区，选用铜接地材料或镀铜钢材料”。本变电站为偏弱碱性腐蚀介质土壤；接地主网采用镀铜钢材料。本变电站所区接地装置以水平接地体 （镀铜钢绞线） 为主，垂直接地体（铜棒）为辅；户外设备引下线采用铜排；二次设备室及配电装置的楼室内接地网采用镀锌扁钢。接地装置主要设计原则：1）为保证交流电网正常运行和故障时的人身及设备安全，电气设备及设施应接地并做到因地制宜，安全可靠，经济合理。2）本站无独立避雷针，全站设置统一的主接地网。3）入地电流取设计水平年电网在

19、非对称故障情况下的最大入地电流值。4）接触电位差和跨步电位差应满足dl/t621 的要求。5）主接地网应与线路的避雷线相连，且有便于分开的连接点。6）全站接地以水平接地为主，垂直接地为辅组成复合主接地网，主接地网的外缘应闭合。经计算土壤电阻率约为173 m，接地电阻值约为0.9左右，小于 1。根据系统提供的参数，计算得地电位26165v，最大接触.电位差 3146.7v，最大跨步电压1181.1v。接触电势与跨步电压均超过允许值。按变电所场地表层铺碎石（电阻率2500.m），道路表面配筋考虑，变电所配电装置场地允许接触电压 1027.3v，允许跨步电压 3299.6v，跨步电压满足要求但接触电

20、势仍不满足要求。对接触电势需进一步采取措施：在屋外高压设备本体、支架，操作机构，端子箱或就地控制柜等周围0.6m 处敷设局部闭合接地线, 埋深约0.3m，并与接地引下线相连。为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向所外或将低电位引向所内的设施，应采取隔离措施：对外的通信设备、引向所外的所用电设备加隔离变压器；通向所外的管道采用绝缘段等。2.1.3.3站用电源本工程设置接地变兼所用变压器2 台，分别接于35kv i 、ii段母线。 380/220v 所用电系统为单母线分段接线，用空气开关分段，重要负荷采用双回路供电。2.1.4电气二次变电所控制方式采用分层分布式计算机监控系统。本工程

21、二次保护测控设备除 35kv 外集中布置在继电器室。 220kv、110kv采用保护与测控合一的单元， 35kv 采用保护测控一体化装置，柜内安装。直流系统采用 220v 单母线分段接线，采用辐射状供电网络，蓄电池采用 2 组免维护蓄电池，每组各配 1 套高频开关电源成套装置。主变的本体保护采用就地方式，为每台主变配置 1 套包含有非电量保护功能的智能终端，非电量保护跳闸经电缆以接点的形式联跳主变各侧断路器，保护动作信号以及主变本体信号、开关档位、本体温度等则通过本体智能终端经由 goose网传至主变 220kv侧的测控装置，进而通过 mms网上传至站控层。变电站继电保护室里安装一面gps主时

22、钟机柜及一面扩展机柜。配置公用的时间同步系统，采用北斗系统和gps单向标准授时.信号进行时钟校正，优先采用北斗系统。同时具备通过远动通信设备接收调度时钟同步的能力。2.1.5智能化方案根据国家电网基建 201158 号文国家电网公司2011 年新建变电站设计补充规定和浙电基2011413 号文关于印发省电力公司 2011 年新建变电站设计补充规定实施细则的通知要求，配置1 套状态监测系统，设置交直一体化电源系统，采用一体化信息平台和高级应用，配置 1 套智能辅助控制系统，实现图像监控、电子围栏、消防、照明、采暖通风、环境监测等系统的智能联动控制。本工程一次设备采用常规的电流、电压互感器，配置合

23、并单元，采用智能终端、状态监测 ied 实现变压器、 gis（或断路器）等设备的智能化，智能终端配置详见系统二次。2.1.5.1全站状态监测系统变电设备状态监测系统采用分层分布式结构，由传感器、状态监测 ied、后台系统构成。全站共用统一的后台系统，各类设备状态监测统一后台分析软件、接口类型和传输规约，实现全站设备状态监测数据的传输、汇总、和诊断分析。后台系统不独立设置，与智能辅助控制后台集成。本站主变压器、220kv 高压组合电器（ gis）预置局放传感器及测试接口供状态监测使用。1）监测范围及参量主变压器状态监测参量：油中溶解气体、预置局放传感器； 220kv高压组合电器（gis）状态监测

24、参量：预置局放传感器； 220kv金属氧化物避雷器状态监测参量 ( 在与所有弱电系统完全隔离的前提下 ) ：泄漏电流、放电次数；2）监测装置本期规模本站设置一套后台系统。传感器、ied 配置见表 2.1.5.1 。表 2.1.5.1传感器和 ied 配置表监测装置传感器配置原则ied 配置原则本期.监测装置传感器配置原则ied 配置原则本期主变油中溶解气主变油色谱 1 套每台 1 只 ied2 套体监测传感器每台主变局部放电1 套主变局部放电传感/2 套器及测试接口每台局部放电传感器 27 个220kv gis 局部1 套局部放电传感器及/（按线路 3 个 / 间隔，主变 3放电测试接口每相断

25、路器个 / 间隔，母联 3个 / 间隔，母设 3 个 / 间隔）220kv 避雷器状避雷器状态监测传感器220kv 电压等监测传感器18 个态监测1 个每相级 1 只 ledied 1个2.1.5.2交直一体化电源系统变电站交直流一体化电源系统由站用交流电源、直流电源、交流不间断电源、逆变电源、直流变换电源等装置组成，并统一监视控制，共享直流电源的蓄电池组。设置接地变兼站用变压器二台，分别接于本期两台主变低压侧母线。 380/220v 站用电系统为单母线分段接线，用空气开关分段，重要负荷采用双回路供电。本站采用交直一体化电源系统，通信电源不单独配置，蓄电池容量，电气负荷按2 小时事故放电时间计算，通信负荷按4 小时事故放电时间计算；其运行工况和信息能够上传总监控装置，应采用dl/t860 通信标准与变电站自动化后台连接，实现对一体化电源系统的远程监控维护管理。2.1.5.3一体化信息平台和高级应用一体化信息平台从站控层网络直接采集sc