1、变电站初步设计说明书变电站项目初步设计说明书第一章 总 述1.1概述1.1.1设计依据1） *电力有限公司文件桂电计 2004163 号关于委托开展220kV南宁青山送变电工程等项目可行性研究工作的函，见附件1。2） *电网公司文件桂电计 200527号关于全州城北110kV变电所扩建工程可行性研究报告的批复，见附件2。1.1.2 扩建工程规模1）主变压器：变电所原设计终期建设两台主变压器，一期已建设一台40MVA的主变，本期工程扩建三相三绕组有载调压变压器一台，容量为40MVA，电压等级为110/35/10.5kV三级，以及扩建主变压器三侧进线间隔。2）110kV部分：变电所原设计终期110
2、kV进线两回，一期工程原有110kV进线一回（全州中心变全州城北变），为线路变压器组接线，本期110kV进线回路数保持不变，完善110kV母线，更换110kV母线电压互感器，即将原电容式电压互感器换成六氟化硫气体绝缘的电磁式电压互感器。3）35kV部分：一期建设35kV I、II段母线，本期扩建35kV母线分段间隔和一个P.T间隔；原设计35kV终期出线八回，一期建设六回，本期扩建一回35kV出线间隔（新塘坪线）。4）10kV部分：原设计10kV终期出线十六回，一期建设九回，并建设10kV I段母线及分段间隔，本期完善II段母线，扩建一个P.T间隔、一个所变间隔、两个电容器间隔及六个10kV出
3、线间隔（城北小区、前进线、七一、岳湾塘、杨家、北门）。5）无功补偿：本期扩建10kV并联补偿电容器两组，每组电容器容量24200kvar。1.1.3 设计范围本期工程的设计范围为扩建一台40MVA的主变压器、各级电压出线等相应设备的电气及土建设计，包括相应的继电保护及自动化装置、就地测量及控制设备以及电缆设施等。1.2所址1.2.1所址概况全州城北110kV变电所位于桂林全州县县城北面约3km，距桂黄一级公路约600m，距县城至水晶岗水电站公路约150m，在全州县的发展规划边缘，交通便利；该变电所一期工程已经按终期建设规模征地，总面积为10525m2，变电所围墙内场地已经按两台主变压器所需面积
4、考虑，且场地已经平整，本期扩建设备在原工程已建设的基础上按一期工程所定尺寸进行布置。1.2.2所址地质概况变电所地面高程173.5m，所址五十年一遇洪水位高程154.97m（黄海基面）；扩建场地地貌上属岩溶丘陵地貌，岩溶发育不明显；场地内地基主要第四纪残坡积红粘土及下伏石炭系下统大塘阶灰岩组成；地质调查目前在扩建场内未发现崩塌、滑坡等不良地质作用存在，亦未发现有工业开采价值的矿产资源和文物古迹分布，经现场勘察，地质条件评价可满足本阶段设计要求（详见附件5岩土工程勘察报告）。1.3 主变压器运输 本工程扩建#2主变压器一台，容量为40MVA，总体重量约80吨，主体充气，参考运输重量约52吨，可由
5、厂家经铁路运至全州站，卸车后用大型平板车沿桂林至衡阳公路运至变电所，公路运距约7km。1.4 施工电源和用水 本期工程的施工电源可由本变电所所用变电源提供，施工用水可通过变电所现有的给水水管接取。1.5 主要经济指标1.5.1 主要经济指标 静态投资1010.97万元 静态单位投资253元/kVA 动态投资1035.72万元 动态单位投资259元/kVA1.5.2 三材消耗量估算钢材17.4吨 木材 15m3 水泥124.2吨1.5.3 定员编制根据国电人资2000499号供电劳动定员标准，全州城北110kV变电所属大型站，变电所终期规模计算定员编制如下：变电运行与维护定员：7人继保试验、高压
6、试验、仪表试验几化验定员：1.6人电力调度定员标准：0.9人电力通信定员：1人主变压器检修定员：0.2人 变电其他设备检修定员：1.3人，本变电所终期共计定员12人，变电所内现有工作人员8人，所外工作人员未及统计。第二章 电力系统2.1 全州县电网概况2.1.1 电网现状全州县位于*东北部，地处湘江上游，湘桂走廊北端，紧邻湖南省，县城距桂林市125公里，距湖南省的永州市79公里。湘桂铁路和桂黄路平行穿境而过，交通十分便利。全县总面积4021平方公里，全县总人口76.8万，物产丰富，境内气候温和。目前全州县网区有两座110kV变电站，分别为全州中心变和全州城北变，全州中心变装有两台容量为20MV
7、A的主变，全州城北变为一台40MVA的主变；与*主网的连接由南塘220kV变通过南全线（LGJ-150，48.5km）供全州中心变，然后通过全城线（LGJ-150，6.5km）供全州城北变，天湖电厂（215MW）接入全州中心变；至2004年10月，全州县已建有18座35kV变电站，2座开关站，主变容量106.85MVA，35kV线路71条，总长477.282km（全州县电网现状参见图BY-B025C-A01-01）。全州中心变原属天湖水电站送出工程，于1994年投产一台20MVA的主变，并通过全道（冠）线（LGJ-150，67km）与系统相连，2000年南塘220kV变投产，全道线接进入南塘变
8、，全州全县的用电主要通过全州中心变和地方小水电供电，由于全州的负荷主要为铁合金产业，全州中心变主变容量满足不了当地负荷的用电需要，2002年全州城北变一台40MVA主变投产；全州县国民经济经过这几年快速的发展，目前这两座110kV变电站的主变容量也满足不了全州县负荷的增长了，并且地方小水电容量小，季节性较强，也无法满足负荷增长的需求。2.1.2全州县电网存在的主要问题目前全州110kV电网输送电量不足，网架脆弱，安全性差，导致调节能力不足，全州电网的主要负荷为铁合金产业，大型用户有20个，装接容量为82.6MW，在限负荷的情况下，2003年全州网区最大负荷达116MW，2004年达到127MW
9、。全州县主网供电能力主要有一是天湖电厂，装机容量为215MW，在枯水期或检修时仅开机一台，带负荷10MW；二是南全线（LGJ-150），考虑线路老化影响，送电力50MW，主网供电能力一般为60MW，尚有5667MW缺口依靠地方小水电补充，目前全州有水电装机容量111.6MW，这些机组容量小，上网设施简陋，常常会与系统解列，因此正常年份在枯水期必须限负荷。而且一旦南全线故障，全州电网将与主网解列，天湖电厂虽有两台15MW机组，但也无法支撑全州网，常常造成崩溃，导致全县停电。因此全州县需要继续建设另一条110kV线路。2004年全州县最大负荷曾达到127MW，而目前整个全州县的110kV变电容量为
10、80MVA，变电容量偏小，不能满足最近几年全州县负荷的增长需要，因此全州县需增加新的供电容量。2.2全州县负荷预测近年来全州县加大了招商引资力度，国民经济发展速度很快，随着鑫鑫铁合金有限公司等一批冶炼企业相继建成投产，全州县的用电负荷大幅度增长，根据全州县国民经济发展规划，对全州县历年用电负荷的统计分析，预测2005年全州县的负荷为150MW，社会总用电量为704GWh；2006年全州县的负荷为168MW，社会总用电量为788GWh；2010年全州县的负荷为230MW，社会总用电量为1150GWh；2015年全州县的负荷为330MW，社会总用电量为1690GWh（具体的论证方法已在可研报告中详
11、细的说明）。2.3地方电源建设及电力电量平衡2.3.1地方电源建设至2003年底全州县有小水电厂105座，装机容量为101.63MW，丰水期出力71.9MW，枯水期出力26.4MW，2003年发电量为393.87GWh，以上数据不包括天湖水电站，根据规划，预计2006年全州县地方小水电装机约容量148MW，“十一五”期间投产的主要电站为柳铺，装机容量为15MW，到“十一五”末地方小水电装机容量约170MW，年发电量612GWh，小水电资源开发基本完成，“十二五”期间没有大的电站投产。全州县2005年前投产的水电站和“十一五”期间计划投产的小水电情况见表2-1和表2-2：表2-1 全州县2005
12、年投产小水电站情况表 单位MW/GWh序号电站名称地点装机容量设计年发电量调节方式年利用小时数h1烂竹坪电站焦江乡21.257.5径流式2横溪源一级大西江镇1.266.24径流式45993大木岭电站文桥镇1.58.19径流式54624龙潭电站咸水乡2.5211.9径流式47225四溪源电站安和乡0.643.23径流式50456溶江电站咸水乡0.52.92径流式57307大宜坪电站文桥镇1.898径流式42388谢家湾电站文桥镇14径流式4000小计16.3151.98表2-2 全州县“十一五”期间计划投产小水电站情况表 单位MW/GWh序号电站名称地点装机容量设计年发电量调节方式年利用小时数h
13、1湘源电站才湾镇0.83.83径流式47832柳铺电站庙头镇3554.3径流式45233金童电站才湾镇520.51径流式41024昌福电站枧塘乡3.7515.92径流式4246小计24.5594.562.3.2电力电量平衡电力电量平衡时考虑到所缺的电力主要依靠由*主电网供电，未计入桂林供电局直供负荷及丰源公司自购自销负荷，因为天湖电厂为统调，不作为地方小水电平衡；枯水期负荷一般为丰水期的80%，根据桂林供电局提供资料，2005年到2010年及2015年的全州县电力电量平衡见表2-3。表2-3 2005年2010年全州县电力电量平衡表 单位MW GWh年份2005年2006年2010年2015年
14、一、电力平衡丰水期枯水期丰水期枯水期丰水期枯水期丰水期枯水期1、地方装机电源112.1112.1148.1148.11701701761762、最大负荷150120168134.42301843302643、地方电源出力97.438.21124413651140.8514、需大网电力52.681.75690.494133189.2213二、电量平衡1、需电量704788115016902、地方电源发电量436476.36126503、需大网电量268311.75381040从电力电量平衡表可知，全州县2005年丰水期缺电力52.6MW，枯水期缺81.7MW，缺电量268GWh；2006年丰水期
15、缺电力56MW，枯水期缺90.4MW，缺电量311.7GWh；2010年丰水期缺电力94MW，枯水期缺133MW，缺电量538GWh；2015年丰水期缺电力189.2MW，枯水期缺213MW，缺电量1040GWh。2.4 全州城北变扩建的必要性2.4.1满足用电负荷发展的需要根据向桂林供电局了解，全州县2002年的最大负荷为96MW，2003年的最大负荷为116MW， 2004年底全县的最大负荷曾达到127MW，全州中心变和全州城北变已经满载运行；由于2005年全州县最大电力缺额为81.7MW，2006年全州县最大电力缺额为90.4MW，而全州县现状主要由全州中心变和全州城北变供电，主变容量为
16、220+40=80MVA，不能满足要求，需及时扩建变电所容量，以满足全州县负荷增长的需要，如果不增加新的供电容量，将不能满足已立项目和准备投产的项目用电的需要，直接影响全州县的经济建设，因此，对全州城北变增容是非常必要的； 2010年全州县最大电力缺额为133MW，2015年全州县最大电力缺额为213MW，考虑到桂林电网规划“十一五”规划建设全州220kV才湾变电站，该变电站建成投产后可承担一部分的负荷（全州县电网规划参见图BY-B025C-A01-02），因此本初步设计推荐全州城北变在本期工程增一台40MVA的主变，工程建成投产后，全州县110kV变电所的主变容量将达到120MVA，可以基本
17、满足2010年以前全州县负荷发展的需要。根据向桂林供电局了解到，全州220kV才湾变已经完成可研设计，该变电站建成投产后可直接向全州城北110kV变供电，因此及时的对全州城北变进行增容扩建，增加*主网向全州县供电容量是完全有条件的。2.4.2提高供电可靠性和供电质量的需要 全州县工业用户要求有较高的供电可靠性和供电质量，地方小水电受天气的影响而且出力无法满足工业企业的正常生产和人们生活用电，因此全州城北110kV变电所增容提高供电可靠性和供电质量是十分必要的。 综上所述，为适应全州县经济的发展，提高全州县的供电可靠性和供电质量，满足工业企业负荷发展的需要，对全州城北110kV变电所扩建增容是十
18、分必要的，也是十分迫切的。2.5扩建工程规模原一期工程110kV为线路变压器组接线方式，配置有110kV母线P.T；35kV为I、II段母线，未配置分段开关；10kV为单母线分段，已配置分段开关。本期根据原设计方案进行完善，以及加以扩充各级电压进出线及母线分段间隔：主变压器各电压进出线间隔；本期建设110kV母线，本期母线导线选用LGJ-300/40，并更换一期建设的110kV母线，建设35kV母线分段间隔，完善10kV II段母线，本期工程扩建设备及回路如下：1) #2主变压器一台，容量40MVA；三级电压：110kV、35kV、10kV，型号为SFSZ10-40000/110，额定电压：高
19、压为11081.25% kV，中压为38.5022.5% kV ，低压为10.5kV；短路阻抗电压：高中 Ud1-2=10.5%， 高低Ud1-3=17.5%，中低Ud2-3=6.5%；容量组合为 100/100/100，联结组标号YN，yn0，d11。2) 主变压器三级电压进出线，三个间隔；3) 本期更换110kV母线电压互感器，即将原一期工程的电容式电压互感器换成六氟化硫气体绝缘的电磁式电压互感器；4）35kV母线分段间隔；5）35kV馈线一回，由于一期已上六回35kV馈线，预留馈线两回，桂林供电局已扩建一回，本期再扩一回（新塘坪）；6）35kV II段母线P.T间隔一个；7）10kV馈线
20、原一期工程建设九回已接满用户，本设计扩建六回馈线（城北小区、前进线、七一、岳湾塘、杨家、北门）；8）本期扩建10kV无功补偿电容器组按线路和主变压器无功损耗的需要，本期扩建增两组容量为4200kvar的电容器组；9）本期扩建10kV II段P.T间隔及10kV所用变间隔各一个。2.6系统继电保护和安全稳定控制系统系统继电保护和安全稳定控制装置根据继电保护和安全自动装置技术规程的要求和*电网运行情况进行配置，全州城北变扩建110kV侧维持原工程线路变压器组接线方式不变，110kV线路不设断路器，因此110kV线路不配置线路保护。2.7调度自动化2.7.1调度管理全州城北110kV变电所由桂林地调
21、调度管理，远动信息采用一发一收的方式同时发往桂林供电局调度所。2.7.2远动信息内容远动装置信息采集内容应根据电力系统调度自动化设计规程及调度管理和本变电所监控的需要,本期扩建工程远动装置采集的信息内容为：a) 模拟量1） #2主变油温及主变绕组温度；2） #2主变高、中、低压侧的有功功率和无功功率；3） 35kV线路的有功功率和无功功率及B相电流；4) 35kV、10kV II段母线线电压、相电压及母线频率；5) 35kV母线分段B相电流及10kV线路B相电流；6) 补偿电容的无功功率及三相电流；b) 遥信量1) 变电所事故总信号；2) 本期新增35kV、10kV线路及分段断路器保护动作信号
22、；3) 本期新增35kV及10kV线路保护重合闸动作信号；4) 本期新增所有断路器位置信号及故障信号；5) 本期新增110kV、35kV隔离开关位置信号；6) #2主变高压侧接地刀闸位置信号；7) #2主变有载调压分接头位置。 c)遥控量1) 本期新增所有断路器的分合；2) #2变压器中性点接地刀闸;3) #2主变有载调压器抽头位置调整;4) 电容器组投切；5） 本期工程所有建设110kV 、35kV隔离开关。2.7.3 远动设备由于变电所采用计算机综合自动化监控方式，在计算机监控系统设置远动工作站，向调度传送远动信息，因此不用配置专门的远动终端。2.7.4 电能计费在地调计费关口点应装设0.
23、5S级的电表一块，要求为双方向（用户可选择单方向），并具有储存、显示、失压记忆、报警、可编程等功能，其输出口应有串行口和脉冲接点两种方式。全州城北110kV变电所目前已配置一套电表数据集中处理器，通过GPRS将装置采集的计量系统信息送回桂林供电局客户服务中心电能计费系统；目前变电所配置的电表数据集中处理器为深圳市科陆电子科技股份有限责任公司CL8942型GPRS网络通信终端，该产品有4路RS485接口，每路RS485接口最多能够实时监视32块电能表的运行状态，能接入整个全州城北110kV变电所本期扩建及后期建设的所有电能表，因此本期所增加电能表均可接入该处理器，将扩建部分的计量信息按照目前的传
24、送方式通过GPRS送回桂林供电局客户服务中心电能计费系统，本期不考虑增加电表数据集中处理器。2.7.5 调度端配置全州城北110kV变电所扩建工程建成后，地区地调均需对原有的调度自动化系统、电能计费系统及通信部分需进行配置和修改。2.8 系统通信全州城北变一期工程已开通变电站至桂林地调的卫星传输远动通道，即在全州城北变建设卫星通信地面站，通过卫星转发器将远动信息数据送至桂林地调；本期扩建工程的信息量较少，经过向桂林供电局了解现有的通信设备尚能满足本期的远动信息量，不需要增加通信设备，因此本期仍考虑采用卫星通信方式，暂时不考虑别的通信方式。 第三章 电气一次部分3.1电气主接线本期变电所主接线1
25、10kV进线维持原工程线路变压器组接线方式，完善110kV母线，35kV及10kV母线本期建成单母线分段接线（参见图BY-B025C-A01-03）。3.2 短路电流计算及导体、主要电气设备选择校验3.2.1短路电流计算本工程短路电流计算水平年2015年，计算基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj=115kV，设备校验表详见图BY-B025C-A02-05，短路电流计算结果见下表：短路点位置短路电流I（kA）冲击电流Ich（kA）短路容量S（MVA）110kV母线6.7917.31135335kV母线7.0017.8544910kV母线（并列）18.3546.7933410kV母线（分列）1
26、4.637.23266根据短路电流计算结果，变电所10kV侧母线并列运行时短路电流超过规程规定的16kA，因此本变电所两台主变压器并列运行时要求10kV侧分列运行。3.2.2导体及主要设备电气设备选择校验 本工程主要电气设备选择的原则：根据短路电流计算结果并参照*电力有限公司文件桂电生2004160号文进行选择。3.2.2.1 主变压器的选择为保证供电电压质量，便于运行管理，本期扩建工程#2主变压器选用型号为SFSZ10-40000/110，额定电压：高压为11081.25% kV，中压为38.5022.5% kV ，低压为10.5kV；短路阻抗电压：高中 Ud1-2=10.5%， 高低Ud1
27、-3=17.5%，中低Ud2-3=6.5%；容量组合为 100/100/100，联结组标号YN，yn0，d11。3.2.2.2 110kV配电装置110kV断路器选用LW25-126型SF6断路器,额定电流3150A,额定开断电流31.5kA。110kV隔离开关选用GW4-126型隔离开关, 额定电流1250A,额定耐受电流31.5kA,主刀配电动操作机构。110kV侧主变中性点隔离开关选用GW13型, 额定电流630A,额定耐受电流16kA,配电动操作机构。110kV电流互感器选用LVB-110W2型电流互感器，110kV主变中性点放电间隙零序电流互感器选用LZKW-10型电流互感器。110
28、kV电压互感器选用JDQX-110W2型六氟化硫气体绝缘的电磁式电压互感器。110kV主变中性点避雷器选用氧化锌避雷器,型号为HY1.5WZ -72/186。3.2.2.3 35kV配电装置35kV断路器选用LW8-40.5型SF6断路器,额定电流1600A,额定开断电流25kA。35kV隔离开关选用GW4-40.5型隔离开关, 额定电流1250A及630A,额定耐受电流 25kA,主刀配电动操作机构。35kV侧主变中性点隔离开关选用GW4-35型, 额定电流630A,额定耐受电流31.5kA,配电动操作机构。35kV电流互感器选用固体绝缘干式电流互感器，型号为LZZW-35。35kV母线电压
29、互感器选用JDXC-35W2不谐振油浸式呈容性电磁式电压互感器；35kV线路电压互感器选用JDZW-35W2型电压互感器。35kV避雷器选用氧化锌避雷器，母线避雷器型号为HY1.5WZ-51/134，35kV中性点避雷器型号为HY1.5WZ-42/102。3.2.2.4 10kV配电装置选用XGN2B-12型固定式高压开关柜,配真空断路器, 真空断路器配一体化弹簧操作机构,采用电缆出线，为消除谐振影响,10kV电压互感器选用抗铁磁谐振三相电压互感器,型号为JDZXF14-10。3.2.2.5 无功补偿装置无功补偿容量选择：本初步设计无功补偿容量按主变压器所需补偿的最大容性无功量计算,本期工程扩
30、建主变容量为40MVA，并联电容器装设在10kV侧，则按主变压器所需补偿的最大容性无功量计算得7220kvar（其中补偿侧最大负荷电流按主变容量计算，10kV侧的额定容量按主变容量选取）；分组容量的选择：并联电容器的分组容量应按以下要求原则配置：1） 分组装置投切时，不得引起高次谐波谐振，应避免有危害的谐波放大；2） 对带负荷调压变压器所接电容器投切时，电压变动值不宜超过调压分接头间的百分点；3） 应与断路器切合电容器组的能力相适应；4） 不超过单台电容器的爆破容量和熔断器的耐爆能量；根据以上原则，分组容量近似计算为：Qfz=Sd1.25%=2661.25%=3325（kvar），其中Sd为10kV母线短路容量；全州城北变一期工程的无功补偿为两组3000kvar电容器，考虑变电所补偿装置能灵活组合投切，本期扩建工程变电所10kV II段母线装设组4200kvar无功补偿装置成套装置, 电容器为全膜集合式并联电容器,为防止高次谐波的危害，电容器组串接6%的电抗器，电抗器选用干式空芯电抗器，能防止5次
