水泥厂总降变电站初步设计说明(20210314030333)

1、水泥有限公司二期4000t/d熟料水泥 生产线工程 110kV总降压站设计说明 设计： 校对： 专业负责人： 审核： 审定： 项目负责人： 目录 1. 概述 2 2. 电气主接线 4 3. 负荷计算 4 4. 无功功率补偿 5 5. 短路电流计算 5 6. 主设备选型 6 7. “五防”配置 10 8. 电气总平面布置 11 9. 过电压保护及接地 12 10. 二次接线及继电保护 12 11. 调度与通讯 17 12. 采暖通风部分 17 13. 火灾报警视频监控部分 18 14. 照明部分 18 15. 保安电源 18 1、概述 1.1 建设规模 本项目一期生产线已经建成一座 110/10

2、.5kV 总降压站，现有一 台主变压器容量为40000kVA并且预留了二期主变压器的位置，高 压线杆为一杆双线，预留了二期高压线架设位置。 二期总降从距厂区800m的变电站引一路110kV电源，架空引入, 与一期线路同塔架设。二期110kV采用GIS线变单元，110kV侧与一 期不联络；10k V侧与一期联络，一期已经设计并已安装了隔离柜。 1.2 设计范围 110kV进线终端杆塔之后的110kV变电所（二期）工程设计。 通讯屏一期已经设计，二期与一期共用。 110kV变电所照明及火灾自动报警一期已经设计，二期不用考虑。 110kV变电所防雷接地一期已经设计，二期设备直接连接至一期 预留接口处

3、。 1.3 设计依据 水泥有限公司与设计公司签订的设计合同。 GB 50059-2011 GB 50060-2008 GB 50227-2008 GB 50062-2008 GB 50034-2013 GB 50229-2006 DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 GB 50065-2011 GB 50057-2010 1.4 站址选择 本站为用户变电站，站址设在厂区正北方向，交通运输方便。 年主导风向北偏西北 , 变电站位于上风口。 1.5 气象条件 年平均气温：17.0C 极端最高气温：38.9C 极端最低气温：-11.2C 最热月平均气温：29.0C 最冷月平

4、均气温：-4.8C 年平均降雨量：1450mm 日最大降雨量：191.2mm 年平均相对湿度：75% 主导风向： 北偏西北 最大积雪厚度：9cm 厂区海拔高度：96120m 1.6 其它条件 污秽等级III 级 地震烈度VI 度 1.7 值班人员设置 总降压站按照 1 2人值守设计。 2、电气主接线 本工程一期和二期110kV系统均采用线变单元接线方式，一期与 二期GIS不联络。10kV侧一期和二期联络，一期已经设计并已安装 了隔离柜，二期设置母联柜与一期隔离柜连接。正常运行情况下，母 联柜与一期和二期进线柜做连锁（三台断路器只允许两台同时合闸）； 仅某期变压器出线故障时，合上母联柜，保证两条

5、生产线部分重要负 荷供电。 3、负荷计算（项目一期） #2主变负荷 装机功率 计算有功 Pe(kW) Pjs(kW) 二期原料磨配电站 15920 11144 二期窑头配电站 6430 4830 二期水泥磨配电站 9230 6461 二期水泥磨配电站（预留） 7630 5341 2#主变压器总负荷 39210 26800 二期余热发电 9000 6500 考虑余热发电后#2主变 30210 20300 根据以上计算，#2主变压器选用25000kVA #2主变负荷率为 85.5 %。 4、无功功率补偿 无功功率采用静电电容器补偿，总降压站现有两套电容补偿装 置，容量分别为4200kVar和540

6、0kVar，从目前运行情况看一套 5400kVar即可满足一期生产线的补偿容量，因此，总降二期改造时 将利用原4200kVar这套电容补偿装置，不再新增。在二期各电气室 和变电所的低压母排上设低压电容集中补偿装置，根据设定的功率因 数自动投切，采用可控硅自动投切。通过以上补偿，满足110k V侧功 率因数不小于0.95的要求。 5、短路电流计算 5.1基础数据 系统极大运行方式下上级110kV母线阻抗值(暂缺) 基准容量：100MVA 5.2最大运行方式下的短路电流 短路点 项目 110kV母线 10kV母线 短路点平均电压Up(kV) 115 10.5 基准电流Ij(kA) 0.502 5.

7、499 超瞬变短路电流有效值1 (kA) 暂缺 20.82 短路冲击电流值ich(kA) 暂缺 53.2 6、主设备选型 6.1主变压器(二期) 三相油浸自冷式有载调压双绕组电力变压器 SZ13-25000/110 25000kVA 110士 8X 1.25%kV 名称： 型号： 额定容量： 额定电压： 一次侧： 二次侧：10.5kV 相数：三相 频率：50Hz 阻抗电压百分比： 10.5% 冷却方式：油浸自冷 连接组别：Yn,d-11 有载调压特性：十七档 8 1.25% 6.2 110kV 配电设备（二期） 名称： 额定电压： 标称电压： 额定频率： 额定电流： 额定短路开断电流 额定峰值

8、耐受电流 控制电源电压： 电机额定电压： 6.3 110kV 断路器 名称： 操作机构： 额定电压： 标称电压： 额定频率： 额定电流： 额定短路开断电流 额定峰值耐受电流 控制电源电压： SF6组合电器（GIS） 110kV 126kV 50Hz 2000A 40kA 100kA DC220V DC220V SF6断路器 弹簧机构 110kV 126kV 50Hz 2000A 40kA 100kA DC220V 电机额定电压： DC220V 6.4 110kV 隔离开关 名称： 隔离开关 操作机构： 电动操作机构 额定电压： 110kV 标称电压： 126kV 额定频率： 50Hz 额定电流

9、： 2000A 额定短路开断电流： 40kA 额定峰值耐受电流： 100kA 控制电源电压： DC220V 电机额定电压： DC220V 110kV 接地开关 名称： 接地开关 操作机构： 电动操作机构 额定电压： 110kV 标称电压： 126kV 额定频率： 50Hz 额定电流： 2000A 额定短路开断电流： 40kA 额定峰值耐受电流： 100kA 控制电源电压： DC220V 电机额定电压： DC220V 110kV 电流互感器 名称： 电流互感器 额定电压： 110kV 标称电压： 126kV 额定频率： 50Hz 额定短路热稳定电流： 40kA 额定短路动稳定电流： 100kA

10、一次电流： 见系统图 二次电流： 5A 准确级次： 计量绕组： 0.2S 测量绕组： 0.5 保护绕组： 3*10P20 互感器容量：30/30/30/30/30VA 110kV电压互感器 名称： 电压互感器 标称电压： 126kV 额定频率： 50Hz 额定短路热稳定电流： 40kA 额定短路动稳定电流： 100kA 一次绕组额定电压： 110kV 二次绕组额定电压： 2*100/ 3 剩余绕组额定电压： 100V 准确级次： 计量绕组： 0.2 测量绕组： 0.5 剩余绕组： 3P 互感器容量：75/120/300VA 6.8 10.5kV开关柜 名称: 型号: 中压开关柜 KYN28A-

11、12 额定电压： 10.5kV 额定频率： 50Hz 额定电流： 见系统图 额定短路开断电流： 31.5kA 额定峰值耐受电流： 80kA 控制电源电压： DC220V 6.9 所用电柜 本站二期设50kVA所用变压器一台，装设在二期所用变室内。二 期所用变低压侧连接至一期交流屏， 作为站用交流备用电源。 所用变 压器的参数如下： 型号： SC11-50/10 额定容量： 50kVA 形式： 干式 额定电压： 一次侧： 10kV 二次侧： 0.4kV 相数： 三相 频率： 50Hz 连接组别： D,yn-11 6.10 高压电容补偿装置 2#电容补偿额定容量： 4200kVar （利用一期现有

12、设备） 额定电压： 10kV 额定频率： 50Hz 每套高压电容补偿装置包括以下设备：电容器、电抗器、 喷逐式 熔断器、避雷器、放电线圈等。 6.11 10kV 断路器 名称： 真空断路器 操作机构： 弹簧机构 额定电压： 10.5kV 额定频率： 50Hz 额定电流： 见系统图 额定短路开断电流： 31.5kA 额定峰值耐受电流： 80kA 控制电源电压： DC220V 7、“五防”配置 7.1 110KV 配电装置的联锁 断路器、隔离开关、 接地开关等所有开关设置电气联锁， 以保证 系统安全与人身安全。隔离开关与接地开关之间采用机械闭锁装置， 隔离开关闭合时，不能合接地开关，接地开关闭合时

13、，隔离开关不能 合。 进线间隔设有单相带电指示器，与进线处快速接地刀联锁。 7.2 10kV 高压开关柜的“五防”闭锁 小车进退机构与断路器之间闭锁 当断路器处于合闸状态时，通过机械联锁使小车处于锁定状态， 防止带负荷推拉小车。 小车未推到位或处于拉出位置时， 通过机械和电气联锁保证断路 器不能合闸。 小车与接地开关之间闭锁 只有当小车移出柜外时，才能合上接地开关；接地开关合上时， 小车不能推进柜内。 二次插头和小车锁定机构之间的联锁 二次插头未插好， 小车不能进入锁定状态。 只有当小车处于拉出 位置时，才能拔下二次插头。 柜后门与接地开关及断路器间联锁 后门完全关闭后， 断路器才能合闸； 只

14、有接地开关合上后，后门 才能打开。 7.3 其它电气闭锁系统 在成套电容补偿装置前、 后门装设电磁锁， 进线处装有带电显示 装置，可以控制电磁锁。当进线处有电压时，电磁锁锁住电容补偿装 置前后门；当电容补偿装置前、后门没有完全关闭时，不能合配电开 关柜的断路器。 8、电气总平面布置 本变电站一期土建工程已经完成， 预留了二期设备位置。 整个建 筑物长 28 米，宽 17.6 米，占地面积 493 平方米（包括室外变压器的 占地面积），建筑面积 748.5 平方米。 110kV 配电装置布置在二层平面，宽 9.6 米，长 15.5 米，层高 7.5 米。 变压器为在一层平面户外布置。由于两台变压

15、器之间距离太小， 中间加防火隔墙。 控制室布置在二层平面。 二期主变保护屏、 主变测控屏及线路保 护屏都安装在本控制室中。 10kV 开关室布置在一层平面，宽 9.6 米，长 19.5 米，层高 5.0 米。两期开关柜均为双列面对面布置，中间采用封闭式母线桥连接。 电容器室布置在一层平面，独立房间。电容器柜单列布置。 电气设备间之间门采用防火门。 9、过电压保护及接地 9.1 过电压保护 为防止雷电波侵入本站， 在 110kV 进线处、变压器中性点设置氧 化锌避雷器。在10kV母线处装设大容量过电压保护装置，安装在10kV 开关柜内。 为防止在操作真空断路器时产生的操作过电压， 在各出线回路装

16、 设过电压保护装置，安装在10kV开关柜的电缆室。 9.2 防雷 一期已经全部完成。 9.3 接地 一期已经完成一期设备可靠接地， 二期新增设备连接至一期预留 接地接口。 10、二次接线及继电保护 10.1 直流系统 直流电源一期已经考虑了二期容量和回路预留， 为此总降控制室 内二期的直流电源直接引自直流屏备用回路。 10.2 继电保护 继电保护采用数字式微机保护装置 , 具有遥控、遥信、遥测、遥 调、遥脉功能。保护配置如下： (1) 110kV 线路差动保护 110kV进线装设线路纵差保护，与上级纵差屏配对设置。 (2) 主变压器保护 比例制动差动保护，动作于跳开主变两侧断路器。 110k

17、V侧复合电压闭锁过电流保护，动作于跳开主变两侧断路 10k V侧复合电压闭锁过电流保护，动作于跳开主变10k V侧断 路器和 10kV 母联断路器。 非电量保护 (本体重瓦斯、 压力释放、有载调压开关重瓦斯) ， 动作于跳开主变两侧断路器。 本体轻瓦斯、本体油温高、本体油位低、有载轻瓦斯、有载油位 低动作于信号。 (3) 10kV 配电变压器保护 电流速断、过电流，动作于跳闸。 零序保护，动作于跳闸。 重瓦斯保护，动作于跳闸。 轻瓦斯、温度，动作于报警。 (4) 高压电动机保护 2000kW及以上的电机，设比例制动的差动保护，动作于跳闸。 电流速断保护、过电流保护，动作于跳闸。 过热保护，动作

18、于跳闸。 零序保护，动作于报警。 低电压保护、负序电流保护，动作于跳闸。 (5) 电容器保护 电流速断保护、过电流保护，动作于跳闸。 过电压保护，动作于跳闸。 低电压保护，动作于跳闸。 不平衡电压保护，动作于跳闸。 零序保护，动作于报警。 (6) 10kV 线路保护 电流速断保护、过电流保护，动作于跳闸。 过负荷保护，动作于跳闸。 零序保护，动作于报警。 10.3 电气测量 配电变压器回路：装设综合电能表，测量电流、有功电度。 电机回路：装设综合电能表，测量电流、有功电度。 10kV 进线回路：装设综合电能表，测量电流、电压、有功电度、 无功电度、有功功率、无功功率、功率因数。 电容器回路：装

19、设综合电能表，测量电流、无功电度。 母联柜：装设电流表。 10.4 计量 110kV进线装设计量装置，计量屏与一期合用同一个屏，在原一 期计量屏里增加计量电表(原一期已预留了安装计量表的位置) 。计 量用电流互感器的精度等级为 0.2S 级，电压互感器的精度等级为 0.2 级。 计量屏的端子应加封签， 计量屏内计量表计的设置与供电部门协 商决定，选择符合当地供电部门要求的产品。 10.5 监控系统 (1) 控制功能 110kV断路器的控制操作 控制操作具有四层操作可供选择， 第一层控制设置在站内监控计 算机工作站上， 可通过键盘或鼠标进行控制操作， 作为在站内操作控 制的主要操作方式。 第二层

20、控制设置在主变保护柜上， 完全独立于通讯网络， 通过选 择开关和控制开关直接面向对象的操作方式， 采用传统的二次接线对 断路器实施控制， 主要作为当通讯网络完全失效， 而不能通过远动通 道在调度中心和站内监控计算机工作站上对断路器控制操作的一种 后备方式。 第三层控制设置在远方调度控制中心， 远方调度中心运行值班人 员可通过远动通道对变电站断路器控制操作。 第四层控制在I10KV断路器就地操作机构箱上，通过选择开关和 控制按钮进行操作控制，主要作为开关检修、调试时用，也是控制操 作的最后后备方式。 10kV断路器的控制操作 第一层控制设置在站内监控计算机工作站上， 可通过键盘或鼠标 进行控制操

21、作，作为在站内操作控制的主要操作方式。 第二层控制设置在保护屏或开关柜上， 完全独立于通讯网络， 通 过选择开关和控制按钮进行操作控制， 主要作为开关检修、 调试时用， 也是控制操作的后备方式。 (2) 监测功能 实时数据采集 实时数据的采集分为二部分： 一部分为来自现场的数据， 另一部 分为微机采集装置和自动装置传送的有关数字信息，包括交流模拟 量、电度量及开关量。 模拟量信号为来自现场 PT、CT二次侧和站用变的交流模拟量， 主变温度量。 开关量输入回路的信号电源采用 DC 220V引入采集装置。 部分信号通过通讯方式传送到监控计算机中。 数据处理 系统对所采集的实时数据进行处理及监测， 根据电压量、 电流量 计算有功、无功功率、功率因数等。 (3) 事件记录及故障处理 事件记录 事件记录包括：各保护装置动作记录，断路器跳、合闸信号等。 所有记录的事件，系统应将事件发生的时刻、性质、名称记录在实时 数据库，并可远传至调度端。 异常报警 系统对采集到的各实时数据进行检测， 所检测数据与定义的正常 参数状态不符合时予以报警。 报警信号分为事故和预告两种， 事故和 预告用两种音响报警。 (4) 远动接口 具备远动功能，提供 232(485) 接口能以多种规约向上一级远 传数据。 遥测功能 包括调度中心所需要的交流电流、交流电压、有功功率、无功