220kVGIS變電站電氣設計

1、2.1 電氣部分變電站規(guī)模(1) 本期建設2臺220kV、240MVA變壓器，最終規(guī)模3臺220kV、240MVAE相三繞組變壓器；(2) 220kV出線，本期4回，遠景6回；110kV出線，本期4回，遠景12回；(3) 35kV出線，本期6回，遠景8回；(4) 無功補償，本期裝設6X1.0萬千乏電容器，電容器電抗率按3組5%3組12%考慮；遠景按裝設9組電容器預留場地，電容器串聯(lián)電抗率按12%勺位置預留。2.1.1 電氣主接線及主要電氣設備選擇采用國網(wǎng)A1-1方案，根據(jù)系統(tǒng)要求，對通用設計電氣主接線進行調(diào)整。2.1.2.1 電氣主接線220kV本期采用雙母線接線，遠景采用雙母線接線。110k

2、V本期采用單母線分段接線，設分段斷路器，裝設2組母線設備，遠景單母線三分段接線。35kV本期采用單母線分段接線，遠景采用單母線分段+單母線接線。根據(jù)國家電網(wǎng)生20111223文件“關(guān)于印發(fā)關(guān)于加強氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備全過程管理重點措施的通知”附件1第二章第八條“采用GIS的變電站，其同一分段的同側(cè)GIS母線原則上一次建成。如計劃擴建母線，宜在擴建接口處預裝一個內(nèi)有隔離開關(guān)(配置有就地工作電源)或可拆卸導體的獨立隔室；如計劃擴建出線間隔，宜將母線隔離開關(guān)、接地開關(guān)與就地工作電源一次上全?！北竟こ?10kV側(cè)有出線間隔的GIS母線一次建成，建成母線的遠景擴建間隔本期預裝空間隔。本工程主變220

3、kV110kV中性點采用經(jīng)隔離開關(guān)直接接地或經(jīng)避雷器、放電間隙的接地方式；35kV系統(tǒng)中性點采用經(jīng)消弧線圈接地方式。由于主變35kV側(cè)為三角形接線，在35kV母線上配置接地變。本工程采用接地變兼站用變，本期及遠景均2臺，均分在35kVI、II母線上，本期不裝設消弧線圈，遠景按2X1100千伏安消弧線圈預留場地。電氣主接線圖見圖1。2.1.2.2 主要電氣設備選擇主變壓器采用三相三圈降壓結(jié)構(gòu)有載調(diào)壓變壓器，變壓器考慮采用低損耗及低噪音，三側(cè)電壓分別為220kV、110kV、35kV。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，220kV、110kV、35kV設備開斷電流分別暫按50kA、40kA、31.5kA選擇。220kV

4、和110kV配電裝置均采用戶外GIS方案；35kV開關(guān)柜選用真空或SF6型斷路器；低壓側(cè)并聯(lián)電容器采用戶外組裝式并聯(lián)電容器組。所有避雷器均采用雷電和操作過電壓保護性能良好的金屬氧化物避雷器。查電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖（2011）版，變電站所址的污穢等級為C2級（爬電比距為25mm/kV，根據(jù)浙電生【2012】267號電網(wǎng)污區(qū)分布圖（2011版）執(zhí)行規(guī)定，本工程戶外設備外絕緣爬電距離按25mm/kV（最高線電壓）配置，中性點非有效接地系統(tǒng)戶外設備按上述要求提高一檔，即絕緣爬距220kV設備為6300mm110kV設備為3150mm,35k戶外有效爬距為1256mm根據(jù)DL/T404-20073.6kV

5、40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設備和控制設備，35kV屋內(nèi)電氣設備外絕緣泄漏距離考慮729m（純瓷）、810m（有機）。按此要求選擇絕緣子串片數(shù)，單片XWP2-100XWP2-70絕緣子泄漏距離為450mm選擇計算如下：1）220kV絕緣子串（戶外安裝）片數(shù)：6300/450=14,取整數(shù)16;2）110kV絕緣子串（戶外安裝）片數(shù)：3150/450=7，取整數(shù)8。根據(jù)以上計算結(jié)果，再考慮取零值絕緣子2片，最終220kV絕緣子串片數(shù)為16片，110kV絕緣子串片數(shù)取9片。主要設備均采用國家電網(wǎng)公司標準化建設成果（輸變電工程通用設計、通用設備）應用目錄（2011年版）推薦的設備型號及相應參數(shù)，應用

6、情況詳見表。表通用設備應用情況表序號設備名稱通用設備編號數(shù)量單位應用比例1變壓器2T1B-2402臺100%2組合電器2GIS-3150/501套100%1GIS-2000/401套100%3電容器BC-K106套100%4避雷器2MOA-204/53218套100%1MOA-102/26624套100%535kV開關(guān)柜BKG-1250/31.5-A10套100%BKG-2500/31.5-A8套100%2.1.2.3 智能一次設備（1）主變主變采用常規(guī)主變壓器+傳感器+智能終端方案實現(xiàn)智能化。主變壓器狀態(tài)監(jiān)測參量包括油中溶解氣體和局部放電（預留）。每臺主變設置主變油色譜傳感器1套；主變局部放

7、電傳感器及測試接口1套；全站本期共設置主變油色譜傳感器2套，設置主變油色譜傳感器IED2只，設置主變局部放電傳感器及測試接口2套。（2）220kV、110kVGIS220kV、110kVGIS采用斷路器+智能終端方案實現(xiàn)智能化。（3）35kV開關(guān)柜35kV開關(guān)柜采用常規(guī)設備。主變35kV間隔采用常規(guī)開關(guān)柜+智能終端方案。（4）避雷器本工程220kV避雷器采用常規(guī)避雷器+傳感器方案實現(xiàn)智能化。避雷器狀態(tài)監(jiān)測參量包括泄露電流、放電次數(shù)等。設置避雷器狀態(tài)監(jiān)測傳感器1個/每相。（5）互感器選擇本工程采用常規(guī)互感器。（6）設備狀態(tài)監(jiān)測變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由傳感器、狀態(tài)監(jiān)測IED構(gòu)成，

8、利用狀態(tài)監(jiān)測及智能輔助控制系統(tǒng)后臺主機實現(xiàn)一次設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總分析。本站主變壓器、220kV高壓組合電器（GIS）預置局放傳感器及測試接口供狀態(tài)監(jiān)測使用。1）監(jiān)測范圍及參量主變壓器狀態(tài)監(jiān)測參量：油中溶解氣體、局部放電（預留供日常檢測使用的超高頻傳感器及測試接口）；220kV高壓組合電器（GIS）狀態(tài)監(jiān)測參量：局部放電（預留供日常檢測使用的超高頻傳感器及測試接口）；220kV金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測參量（在與所有弱電系統(tǒng)完全隔離的前提下）：泄漏電流、放電次數(shù)。2）傳感器安裝方式a）局部放電傳感器采用內(nèi)置方式安裝；油中溶解氣體傳感裝置導油管利用主變壓器原有放油口進行安裝，采用油泵強制循環(huán)，保

9、證油樣無死區(qū)。b）內(nèi)置傳感器采用無源型或僅內(nèi)置無源部分，內(nèi)置傳感器與外部的聯(lián)絡通道（接口）應符合高壓設備的密封要求，內(nèi)置傳感器在設備制造時應與設備本體采用一體化設計。c）外置傳感器應安裝于地電位處。2.124新技術(shù)、新設備、新材料的應用（1）智能變電站技術(shù)1）采用常規(guī)一次設備+智能終端的方式實現(xiàn)一次設備的智能化。2）采用常規(guī)互感器+合并單元實現(xiàn)電流電壓等模擬量的數(shù)字化。3）采用交直流一體化電源，采用DL/T860接自動化系統(tǒng)站控層網(wǎng)絡，取消通信蓄電池。（2）電力設備在線監(jiān)測技術(shù)變壓器配置油中溶解氣體和預留局放、GIS預留局放、220kV避雷器配置泄漏電流和放電次數(shù)狀態(tài)監(jiān)測。（3）GIS技術(shù)22

10、0kV、110kV配電裝置采用GIS設備，設計集成度高。采用智能終端、合并單元實現(xiàn)一次設備的智能化及模擬量的數(shù)字化。2.1.2 電氣布置、防雷接地及站用電2.1.3.1 電氣布置220kV變電站采用國網(wǎng)220-A1-1（35）方案。電氣平面布置緊湊合理，出線方便，減少占地面積。全站總布置按照變電站最終規(guī)模設計，主變壓器布置在站區(qū)中部。220kV配電裝置戶外GIS，采用架空出線，主變架空進線方式，采用分相式斷路器單列布置。出線架構(gòu)采用雙回出線共用方式；單回出線間隔寬度12m雙回出線共用間隔寬度24m出線門型架掛點高度14m避雷線掛點高度21m。主變壓器至運輸?shù)缆分行木€距離10.5m,220kV配

11、電裝置縱向尺寸（道路中心至圍墻）26m110kV配電裝置采用戶外GIS；架空/電纜出線、主變架空進線；母線三相共箱布置。出線架構(gòu)采用雙回出線共用方式，單回出線間隔寬度7.5m，雙回出線共用間隔寬度15m出線門型架掛點高度10m，避雷線掛點高度14.5m。110kV戶外GIS配電裝置縱向尺寸22m。本方案35kV配電裝置采用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜戶內(nèi)雙列布置，主變進線采用架空銅母線方式，母線跨線采用架空封閉母線橋方式，其余出線均采用電纜，整個配電裝置室的平面布置橫向尺寸為23m縱向尺寸為12.5m。接地變消弧線圈成套裝置布置于35kV配電裝置室東北側(cè)，低壓側(cè)并聯(lián)電容器單排列布置于站區(qū)西南側(cè)；主控樓

12、與附屬建筑物布置于站區(qū)東北側(cè)。站內(nèi)按運輸、消防要求設有環(huán)形道路；變電站出口位于站區(qū)的東北側(cè)，正對主變運輸?shù)缆贰?20kV變圍墻長102.5m,寬86m電氣總平面圖見圖2。2.1.3.2 防雷接地控制樓防直擊雷措施考慮采用避雷帶，在規(guī)定要求的屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設，并應在整個屋面組成不大于10mx10m或12mx8m的網(wǎng)格。根據(jù)本階段工程地質(zhì)勘測結(jié)果，所區(qū)平均土壤電阻率較小。據(jù)附近工程高密度測試成果，提供各電性層的土壤電阻率及厚度如表所示。表各電性層厚度及土壤電阻率建議值表電性層編號土壤電阻率（m）電性層厚度（m相對應地層巖性60801.02.0粉質(zhì)粘土及地表松散層30606

13、.08.0粉質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土混碎石（含水）801205.010.0碎石土及全風化基巖450550>30.0底部較完整基巖據(jù)水質(zhì)分析資料，按照巖土工程勘察規(guī)范標準判定，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。按土壤電阻率指標，站址表層土對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。表2.132-2站址地下水對建筑材料腐蝕性評價表項目SQ2-Cl-Mcj+HCQPH侵蝕性CQ腐蝕性評價單位mg/Lmg/Lmg/Lmmol/L一mg/L范圍值12.2120.3642.4055.803.103.610.8021.0026.86.913.219.8評價內(nèi)容混凝土結(jié)構(gòu)微鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋長期浸水

14、微：干濕交替微表2.132-3站址表層土對建筑材料腐蝕性評價表項目K+Na+Ca2+SQ2-Cl-Mg+HCQPH腐蝕性評價單位mg/kgmg/kgmg/kgmg/kgmg/kgmg/kg一范圍值107.02164.0021.2429.7430.5450.90109.72212.0410.2710.3361.13122.286.16.2評價混凝土結(jié)構(gòu)微內(nèi)容鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋微根據(jù)DL/T5394-2007電力工程地下金屬構(gòu)筑物防腐技術(shù)導則“發(fā)電廠（變電站）土壤電阻率在20m及以下的接地網(wǎng)應采取防腐措施”。本工程可采用碳鋼加陰極保護防腐措施。陰極保護一套暫按40萬元列費。二次設備室及配電裝置

15、樓采用鍍鋅扁鋼接地，接地主網(wǎng)考慮到接地系統(tǒng)長期安全可靠運行對接地材料的高要求，結(jié)合本變電站腐蝕性的情況，對接地材料進行比較：鍍錫銅絞線、鍍銅鋼絞線和鍍鋅扁鋼加陰極保護，見表。表三種接地材料數(shù)量和費用比較表項目鍍錫銅絞線鍍銅鋼絞線鍍鋅扁鋼陰極保護主網(wǎng)截面1202200m截面1502200m80X82200m220kV引下線40X4扁銅600m40X4扁銅600m80X10600m110kV引下線40X4扁銅700m40X4扁銅700m100X10700m主變、35kV與構(gòu)支架引下線40X4扁銅800m40X4扁銅800m100X10800m均壓環(huán)40X4扁銅700m40X4扁銅700m50X87

16、00m主控樓避雷帶及35kV室內(nèi)避雷器接地及電纜溝50X82200m50X82200m50X82200m二次設備室及35kV屋內(nèi)配電及不帶電運行的金屬物體接地60X81100m60X81100m60X81100m接地極20150根20150根L50X5150根銅焊接頭600個600個/陰極保護（萬）/40接地費用（萬）118110100由于鍍銅鋼網(wǎng)具有導電性能優(yōu)、熱穩(wěn)定性能好、耐腐蝕能力強、施工方便、壽命長、投運后檢驗維護工作量少、無污染等優(yōu)點，放熱焊接確保連接點為分子結(jié)合、無腐蝕、無松弛、導電能力和原導體保持一致，價格優(yōu)于銅網(wǎng)。根據(jù)國家電網(wǎng)公司部門文件基建設計2011222號文關(guān)于進一步規(guī)范

17、輸變電工程接地設計有關(guān)要求的通知，“在強堿性土壤地區(qū)和高腐蝕介質(zhì)的中性土壤地區(qū)，選用銅接地材料或鍍銅鋼材料”。本變電站為偏弱堿性腐蝕介質(zhì)土壤；接地主網(wǎng)采用鍍銅鋼材料。本變電站所區(qū)接地裝置以水平接地體（鍍銅鋼絞線）為主，垂直接地體（銅棒）為輔；戶外設備引下線采用銅排；二次設備室及配電裝置的樓室內(nèi)接地網(wǎng)采用鍍鋅扁鋼。接地裝置主要設計原則：1）為保證交流電網(wǎng)正常運行和故障時的人身及設備安全，電氣設備及設施應接地并做到因地制宜，安全可靠，經(jīng)濟合理。2）本站無獨立避雷針，全站設置統(tǒng)一的主接地網(wǎng)。3）入地電流取設計水平年電網(wǎng)在非對稱故障情況下的最大入地電流值。4）接觸電位差和跨步電位差應滿足DL/T621

18、的要求。5）主接地網(wǎng)應與線路的避雷線相連，且有便于分開的連接點。6）全站接地以水平接地為主，垂直接地為輔組成復合主接地網(wǎng)，主接地網(wǎng)的外緣應閉合。經(jīng)計算土壤電阻率約為173Qm接地電阻值約為0.9左右，小于1Q。根據(jù)系統(tǒng)提供的參數(shù)，計算得地電位26165V,最大接觸電位差3146.7V，最大跨步電壓1181.1V。接觸電勢與跨步電壓均超過允許值。按變電所場地表層鋪碎石（電阻率2500Q.m），道路表面配筋考慮，變電所配電裝置場地允許接觸電壓1027.3V，允許跨步電壓3299.6V，跨步電壓滿足要求但接觸電勢仍不滿足要求。對接觸電勢需進一步采取措施：在屋外高壓設備本體、支架，操作機構(gòu)，端子箱或就

19、地控制柜等周圍0.6m處敷設局部閉合接地線，埋深約0.3m,并與接地引下線相連。為防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，對可能將接地網(wǎng)的高電位引向所外或?qū)⒌碗娢灰蛩鶅?nèi)的設施，應采取隔離措施：對外的通信設備、引向所外的所用電設備加隔離變壓器；通向所外的管道采用絕緣段等。2.1.3.3 站用電源本工程設置接地變兼所用變壓器2臺，分別接于35kVI、II段母線。380/220V所用電系統(tǒng)為單母線分段接線，用空氣開關(guān)分段，重要負荷采用雙回路供電。電氣二次變電所控制方式采用分層分布式計算機監(jiān)控系統(tǒng)。本工程二次保護測控設備除35kV外集中布置在繼電器室。220kV、110kV采用保護與測控合一的單元，35kV采用保護

20、測控一體化裝置，柜內(nèi)安裝。直流系統(tǒng)采用220V單母線分段接線，采用輻射狀供電網(wǎng)絡，蓄電池采用2組免維護蓄電池，每組各配1套高頻開關(guān)電源成套裝置。主變的本體保護采用就地方式，為每臺主變配置1套包含有非電量保護功能的智能終端，非電量保護跳閘經(jīng)電纜以接點的形式聯(lián)跳主變各側(cè)斷路器，保護動作信號以及主變本體信號、開關(guān)檔位、本體溫度等則通過本體智能終端經(jīng)由GOOS網(wǎng)傳至主變220kV側(cè)的測控裝置，進而通過MM刪上傳至站控層。變電站繼電保護室里安裝一面GPS主時鐘機柜及一面擴展機柜。配置公用的時間同步系統(tǒng)，采用北斗系統(tǒng)和GPS單向標準授時信號進行時鐘校正，優(yōu)先采用北斗系統(tǒng)。同時具備通過遠動通信設備接收調(diào)度時

21、鐘同步的能力。智能化方案根據(jù)國家電網(wǎng)基建201158號文國家電網(wǎng)公司2011年新建變電站設計補充規(guī)定和浙電基2011413號文關(guān)于印發(fā)省電力公司2011年新建變電站設計補充規(guī)定實施細則的通知要求，配置1套狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，設置交直一體化電源系統(tǒng)，采用一體化信息平臺和高級應用，配置1套智能輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像監(jiān)控、電子圍欄、消防、照明、采暖通風、環(huán)境監(jiān)測等系統(tǒng)的智能聯(lián)動控制。本工程一次設備采用常規(guī)的電流、電壓互感器，配置合并單元，采用智能終端、狀態(tài)監(jiān)測IED實現(xiàn)變壓器、GIS（或斷路器）等設備的智能化，智能終端配置詳見系統(tǒng)二次。全站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由傳感器、狀態(tài)

22、監(jiān)測IED、后臺系統(tǒng)構(gòu)成。全站共用統(tǒng)一的后臺系統(tǒng)，各類設備狀態(tài)監(jiān)測統(tǒng)一后臺分析軟件、接口類型和傳輸規(guī)約，實現(xiàn)全站設備狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸、匯總、和診斷分析。后臺系統(tǒng)不獨立設置，與智能輔助控制后臺集成。本站主變壓器、220kV高壓組合電器（GIS）預置局放傳感器及測試接口供狀態(tài)監(jiān)測使用。1）監(jiān)測范圍及參量主變壓器狀態(tài)監(jiān)測參量：油中溶解氣體、預置局放傳感器； 220kV高壓組合電器（GIS）狀態(tài)監(jiān)測參量：預置局放傳感器； 220kV金屬氧化物避雷器狀態(tài)監(jiān)測參量（在與所有弱電系統(tǒng)完全隔離的前提下）：泄漏電流、放電次數(shù)；2）監(jiān)測裝置本期規(guī)模本站設置一套后臺系統(tǒng)。傳感器、IED配置見表。表傳感器和IED配

23、置表交直一體化電源系統(tǒng)監(jiān)測裝置傳感器配置原則IED配置原則本期監(jiān)測裝置傳感器配置原則IED配置原則本期主變油中溶解氣體監(jiān)測主變油色譜1套傳感器每臺每臺1只IED2套主變局部放電1套主變局部放電傳感器及測試接口每臺/2套220kVGIS局部放電1套局部放電傳感器及測試接口每相斷路器/局部放電傳感器27個（按線路3個/間隔，主變3個/間隔，母聯(lián)3個/間隔，母設3個/間隔）220kV避雷器狀態(tài)監(jiān)測避雷器狀態(tài)監(jiān)測傳感器1個每相220kV電壓等級1只LED監(jiān)測傳感器18個IED1個變電站交直流一體化電源系統(tǒng)由站用交流電源、直流電源、交流不間斷電源、逆變電源、直流變換電源等裝置組成，并統(tǒng)一監(jiān)視控制，共享直流電源的蓄電池組。設置接地變兼站用變壓器二臺，分別接于本期兩臺主變低壓側(cè)母線。380/220V站用電系統(tǒng)為單母線分段接線，用空氣開關(guān)分段，重要負荷采用雙回路供電。本站采用交直一體化電源系統(tǒng)，通信電源不單獨配置，蓄電池容量，電氣負荷按2小時事故放電時間計算，通信負荷按4小時事故放電時間計算；其運行工況和信息能夠上傳總監(jiān)控裝置，應采用DL/T860通信標準與變電站自動化后臺連接，實現(xiàn)對一體化電源系統(tǒng)的遠程監(jiān)控維護管理。2.1.5.3 一體化信息平臺和高級應用一體化信息