第一章系統(tǒng)設計方案及說明

1、第一章系統(tǒng)設計方案及說明第一節(jié)設計指導思想及意圖1、工程概述青草沙水庫及取輸水泵閘工程位于長興島西北側的中央沙、青草沙區(qū)域的沙體上,是上海市的水源地工程。水庫工程主要建筑物有環(huán)庫大堤、取水泵站、上游取水閘、下游水閘、輸水泵閘和調(diào)度中心。取水泵閘由取水泵站、上游取水閘組成,位于青草沙水庫西北側,臨長江口的北港側。下游水閘設在青草沙水庫庫尾。輸水泵閘有島嶼輸水閘和長興輸水支線的輸水泵站組成,位于水庫東南側岸邊,靠長興島側。取水泵閘采用35kV電源同時供電,互為備用。二回35kV電源采用電纜進線,配2臺容量為20MVA主變。35kV側采用單母線分段接線,6kV側采用單母線分段接線,帶分段開關。全站共

2、設6臺站用變壓器。0.4kV站用電采用單母線分段接線。取水泵站設6臺同步電機。輸水泵閘采用兩個10kV電源供電,同時運行,互為備用。二回10kV電源采用電纜進線,分別配2臺容量為1600kVA的干式變壓器,0.4kV采用單母線分段開關的電氣接線。下游水閘一回10kV電源引自輸水泵閘10kV母線,設1臺160kVA變壓器。應急備用電源采用1套75kW EPS電源裝臵。電力監(jiān)控系統(tǒng)為分層分布式結構,由設在中心的主站監(jiān)控系統(tǒng)、各變電所內(nèi)的變電所綜合自動化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸通道三部分組成(以太網(wǎng)通道由通信專業(yè)提供,形成整個電力系統(tǒng)的自動化調(diào)度指揮監(jiān)控系統(tǒng),實施對全線變電所供電設備的監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)采集以及對

3、接觸網(wǎng)電動隔離開關運行狀態(tài)的監(jiān)控,完成對供電系統(tǒng)的調(diào)度管理、事故分析和維修管理。系統(tǒng)結構形式為1:N結構形式。系統(tǒng)的硬件、軟件的設計應充分考慮可靠性、可維護性、和可擴性,具備故障診斷、在線修改功能,同時遵循模塊化和冗余設計的原則。2、工程范圍及內(nèi)容2.1安裝工程本項工程招標包括上游取水泵閘變電所、下游水閘變電所、輸水泵閘變電所、電力監(jiān)控系統(tǒng)等設備的安裝、測試,變電所間及所內(nèi)電力電纜、控制電纜的敷設、接頭、試驗,電纜橋架安裝。安裝工程具體包括柜排列、設備平面布臵、設備預埋件工程、設備安裝、設備接地、電纜敷設、二次控制保護及全線監(jiān)控系統(tǒng)工程等內(nèi)容。2.2供貨內(nèi)容我方采購設備材料為:35kV空氣絕緣

4、開關柜、35kVGIS氣體絕緣開關柜、6kVGIS氣體絕緣開關柜、10kVGIS氣體絕緣開關柜、35kV油浸式變壓器(含有載分接開關、35kV 干式變壓器、低壓配電屏、交直流屏、變電站自動化(及電力監(jiān)控系統(tǒng)設備、軟啟動柜、變頻柜、電力電纜、控制電纜、所內(nèi)電纜橋架、有機防火堵料等。2.3工程服務合設備監(jiān)造和出廠驗收、設備交貨計劃的監(jiān)管(作為設備合同付款管理的必要環(huán)節(jié),包含交貨數(shù)量和安裝調(diào)試進度的確認、工程竣工時的資料驗收以及設備移交等。安裝和調(diào)試指導、現(xiàn)場培訓和其他必要的工程服務。3、設計指導思想及意圖3.1取水泵閘變電所二回電纜進線,配二臺主變,組成二個線路變壓器組單元,共設二臺35kV斷路器

5、,接線簡單清晰,設備投資最少。任一回線路故障或檢修,都不影響泵站運行;任一臺主變故障或檢修,也都不影響泵站運行。滿足取水泵閘的用電要求。主變低壓側結合二臺主變的配臵方式,中壓側接線采用單母線分段接線,運行方式靈活。每段母線分別接三臺主電機及一臺中壓(6/0.4kV站用變。在每臺主變的低壓側分別接一臺站用變壓器(6/0.4kV,形成第段、第段低壓站用電母線,另在35 kV主電源進線處設一臺高壓站用變壓器(35/0.4kV,形成第段低壓站用電母線。段與段之間接成單母線分段接線,上游取水閘用電及重要的站用電負荷可取自該兩段母線,并且采用兩回路供電、在末端切換的方式,保證上游取水閘及其它重要站用電負荷

6、對0.4kV低壓電源的可靠性要求。3.2輸水泵閘變電所單母線分段聯(lián)絡接線方式接線簡單清晰、操作方便,便于擴建和采用成套配電裝臵。正常情況下兩路10kV電源同時運行,母線聯(lián)絡斷路器斷開,兩路電源分別向兩段母線上的用電負載供電;當一路電源故障或檢修時,母線聯(lián)絡斷路器合上,另一路電源應能承擔全部重要負載。兩路10kV電源進線開關及母聯(lián)開關之間設電氣及機械連鎖,防止電源并列運行。3.3下游水閘變電所根據(jù)下游水閘工程性質(zhì),用電負荷重要性高,工程應有備用電源。備用電源形式有第二路10kV電源、柴油發(fā)電機和EPS應急電源等形式。第二路10KV備用電源工作可靠,但造價較高。柴油發(fā)電機采購成本較低,但過載能力弱

7、,輔助設施造價和運行維護費用較高,還會對周邊環(huán)境造成污染。EPS應急電源設計簡單、施工方便,綜合造價較低,采用免維護電池,壽命長,供電電壓穩(wěn)定,過載能力強,工作可靠,維護簡便,可無人值守。綜上所述,下游水閘工程配臵EPS應急電源,容量75kW,當10kV電源故障或檢修時,可保證閘門的正常啟閉和其他應急負荷的正常供電。3.4繼電保護系統(tǒng)單相接地故障監(jiān)視:動作于信號。3.5自動化監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)采用微機控制,控制方式為三級控制,即電力SCADA系統(tǒng)電調(diào)中心遠動控制、變電所綜合自動化控制屏和開關柜柜面的就地控制。正常運行時,采用遠動控制,當設備檢修或調(diào)試時,采用就地控制。變電所綜合自動化系統(tǒng)的站

8、控主單元通過通信專業(yè)提供的通信通道與控制中心調(diào)度主站系統(tǒng)實現(xiàn)時鐘同步,系統(tǒng)內(nèi)各微機綜合保護裝臵、測控裝臵等智能IED設備通過所內(nèi)光纖以太網(wǎng)與站控主單元實現(xiàn)同步。電力監(jiān)控系統(tǒng)技術方案采用先進的計算機軟、硬件技術,實現(xiàn)變電所供電設備的監(jiān)視控制,數(shù)據(jù)采集以及對接觸網(wǎng)電動開關設備運行狀態(tài)的監(jiān)視控制。電力監(jiān)控系統(tǒng)是集計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)庫技術、圖形/圖像技術等一體的系統(tǒng),本方案提供的系統(tǒng)全面遵循最新的國際標準和工業(yè)標準,采用先進的、代表最新技術發(fā)展潮流的體系結構,按照分層分布式應用系統(tǒng)層次結構進行設計,具有組件化、模塊化。電力監(jiān)控系統(tǒng)除了對所監(jiān)控的供電設備對象具備高的響應速度和高的處理精度,具

9、有友好的人機界面、全面的漢化提示、完備的報警功能、方便的操作控制機制、高效的報表處理和打印能力,使得整個系統(tǒng)易于使用。電力監(jiān)控系統(tǒng)作為實時系統(tǒng),其處理速度和可靠性要求高于其它非實時的系統(tǒng)。因此,必須在硬件和軟件的設計上提供全方位的安全保證。系統(tǒng)除了提供基本的雙網(wǎng)結構、關鍵業(yè)務提供雙機熱備用服務器、故障自動檢測自動恢復等功能外,還提供一系列的安全保證,以充分保證系統(tǒng)實時、安全、可靠的運行。3.6 EPS應急電源事故照明電源裝臵由雙電源切換裝臵、蓄電池、充電模塊、逆變模塊、切換單位、微機監(jiān)控單元組成;事故照明電源裝臵由蓄電池提供后備電源,蓄電池平時處于浮充狀態(tài);事故照明電源裝臵由2路AC380V電

10、源輸入,三相+N+PE?？绅伋鰡蜗嗉叭嚯娫?并能實現(xiàn)兩路電源在設備內(nèi)部進行自切。事故照明電源裝臵正常工作時由交流電網(wǎng)供電,當2路交流電源失電后,由裝臵柜內(nèi)的蓄電池經(jīng)逆變器后,輸出AC380/220V電源,滿足事故照明供電,蓄電池容量應滿足應急狀態(tài)下最大負荷輸出的備用時間60min;事故照明電源裝臵輸出為AC380/220V,正弦波,三相+N+PE,應具有缺相運行的能力,具有過載、短路保護功能,適應電阻、電感、電感和電容混合負載。蓄電池采用國際知名品牌的閥控式密封鉛酸免維護蓄電池,具體型號在設計聯(lián)絡中確定。浮充使用壽命大于15年(25,自放電率每月小于額定容量的3%,內(nèi)阻低,大電流放電性能卓越

11、,蓄電池內(nèi)阻穩(wěn)定,均衡性好,核對性放電次數(shù)應大于200次。蓄電池容量保證在交流失電后,滿足所內(nèi)直流經(jīng)常性負荷、沖擊負荷、事故放電末期最大沖擊負荷的要求。放電末期不能低于93%額定電壓,充電10小時能充電到100% Ah容量。供貨商在設計聯(lián)絡時應提供放電曲線及放電數(shù)據(jù),沖擊負荷放電倍數(shù),并推薦和提供蓄電池容量計算方法。充電單元選用高頻開關電源充電模塊,充電模塊采用不同并聯(lián)組供電,N+1熱冗余方式,一個模塊故障不應影響系統(tǒng)正常運行。故障檢測及智能監(jiān)控單元是直流系統(tǒng)的智能監(jiān)控管理單元,負責對直流電源系統(tǒng)各單元的運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)的采集、顯示以及運行參數(shù)的設定,故障檢測及智能監(jiān)控單元采用微機型產(chǎn)品并具有以

12、下功能:交流輸入單元為充電單元提供兩回AC380V電源,一主一備,并具有手動或自動投切、以及過流脫扣閉鎖的備用自投功能。交流輸入單元應配有防雷、缺相、失壓等保護,報警和故障信號均可送到故障檢測和智能監(jiān)控單元。信號包括工作狀態(tài)顯示信號及故障狀態(tài)顯示信號兩類。直流系統(tǒng)的正常/故障信號采用接點發(fā)送方式,每一信號具有兩對以上獨立的接點分別用于本屏顯示。屏上的故障信號顯示能經(jīng)復歸后消除,復歸方式采取當?shù)貜蜌w、遠方復歸兩種。故障顯示配有燈光試驗按鈕。直流系統(tǒng)正常/故障信號由監(jiān)控模塊通過RS485、RS232串口、RJ45接口或以太網(wǎng)光口方式傳至變電所綜合自動化系統(tǒng)。設備在設計時采用高可靠性措施。這些措施通

13、過利用如下的技術以降低系統(tǒng)故障概率和有關影響正常運行的隨機性:冗余措施。使用已證明具有高可靠性的元件。對系統(tǒng)安全,所選的不論是硬件還是軟件的冗余方式,均要求任何一個導致非安全條件的故障或故障組合,其表現(xiàn)出的發(fā)生概率應小于10-11/工作小時。檢測校驗過程要有足夠的頻度,使類似或等同故障在二次檢測之間不會發(fā)生。平均無故障時間(MTBF全線系統(tǒng)可用性,應在工程的144小時、試運行、保證期內(nèi)測試。電磁輻射及兼容:對于電子設備應考慮防電磁干擾措施。任何干系統(tǒng)的運行都不應受其它子系統(tǒng)產(chǎn)生之電磁輻射的影響,或受據(jù)經(jīng)驗所知的城市電磁環(huán)境及地鐵環(huán)境的影響。應提交EM兼容計劃。并應采取措施,解決電磁干擾/兼容的

14、問題以及允許輻射電平和對電磁輻射靈敏性的問題。設備應設計成只需最少的調(diào)整和預防性維護,以及運行維護。產(chǎn)品設計包括故障隔離及診斷措施,以減少設備修復時間、維護材料和人工成本;通過制定合理的維修/更換策略、在線維修措施及維修支持設備的最佳運用來減少停機時間;電子設備應維修到板級。設備采用模塊化設計的原則,在產(chǎn)品設計時留有擴展能力,以適應遠期擴展。第二節(jié)系統(tǒng)遵循的主要技術標準及規(guī)范系統(tǒng)遵循的主要技術標準及規(guī)范以國標(GB相關標準為主,不足部分參照IEC標準和中國電力部DL標準,牽引供電系統(tǒng)和工程質(zhì)量驗評可遵循鐵道部(TB相關技術規(guī)范和標準,以及“鐵運”相關安全規(guī)程。在以下標準中若有偏差將遵循就高不就低原則,在項目執(zhí)行中有新標準頒布,將按新標準執(zhí)行。在本項目中采用的主要技術標準及規(guī)范為 第三節(jié) 系統(tǒng)基本功能描述 1、取水泵閘 35kV 變電站系統(tǒng)基本功能 2、輸水泵閘 10kV 變電站系統(tǒng)基本功能 3、下游水閘 10kV 變電站系統(tǒng)基本功能 4、電力監(jiān)控和變電所自動化系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)基本功能 第四節(jié) 系統(tǒng)集成方案 1、 供電系統(tǒng)構成 2、 取水泵閘 35kV 變電站系統(tǒng)集成方案 3、 輸水泵閘 10kV 變電站系統(tǒng)集成方案 4、 下游水閘 10kV 變電站系統(tǒng)集成方案 5、 電力