第一章系统设计方案及说明

1、第一章系统设计方案及说明第一节设计指导思想及意图1、工程概述青草沙水库及取输水泵闸工程位于长兴岛西北侧的中央沙、青草沙区域的沙体上,是上海市的水源地工程。水库工程主要建筑物有环库大堤、取水泵站、上游取水闸、下游水闸、输水泵闸和调度中心。取水泵闸由取水泵站、上游取水闸组成,位于青草沙水库西北侧,临长江口的北港侧。下游水闸设在青草沙水库库尾。输水泵闸有岛屿输水闸和长兴输水支线的输水泵站组成,位于水库东南侧岸边,靠长兴岛侧。取水泵闸采用35kV电源同时供电,互为备用。二回35kV电源采用电缆进线,配2台容量为20MVA主变。35kV侧采用单母线分段接线,6kV侧采用单母线分段接线,带分段开关。全站共

2、设6台站用变压器。0.4kV站用电采用单母线分段接线。取水泵站设6台同步电机。输水泵闸采用两个10kV电源供电,同时运行,互为备用。二回10kV电源采用电缆进线,分别配2台容量为1600kVA的干式变压器,0.4kV采用单母线分段开关的电气接线。下游水闸一回10kV电源引自输水泵闸10kV母线,设1台160kVA变压器。应急备用电源采用1套75kW EPS电源装臵。电力监控系统为分层分布式结构,由设在中心的主站监控系统、各变电所内的变电所综合自动化系统及数据传输通道三部分组成(以太网通道由通信专业提供,形成整个电力系统的自动化调度指挥监控系统,实施对全线变电所供电设备的监视控制、数据采集以及对

3、接触网电动隔离开关运行状态的监控,完成对供电系统的调度管理、事故分析和维修管理。系统结构形式为1:N结构形式。系统的硬件、软件的设计应充分考虑可靠性、可维护性、和可扩性,具备故障诊断、在线修改功能,同时遵循模块化和冗余设计的原则。2、工程范围及内容2.1安装工程本项工程招标包括上游取水泵闸变电所、下游水闸变电所、输水泵闸变电所、电力监控系统等设备的安装、测试,变电所间及所内电力电缆、控制电缆的敷设、接头、试验,电缆桥架安装。安装工程具体包括柜排列、设备平面布臵、设备预埋件工程、设备安装、设备接地、电缆敷设、二次控制保护及全线监控系统工程等内容。2.2供货内容我方采购设备材料为:35kV空气绝缘

4、开关柜、35kVGIS气体绝缘开关柜、6kVGIS气体绝缘开关柜、10kVGIS气体绝缘开关柜、35kV油浸式变压器(含有载分接开关、35kV 干式变压器、低压配电屏、交直流屏、变电站自动化(及电力监控系统设备、软启动柜、变频柜、电力电缆、控制电缆、所内电缆桥架、有机防火堵料等。2.3工程服务合设备监造和出厂验收、设备交货计划的监管(作为设备合同付款管理的必要环节,包含交货数量和安装调试进度的确认、工程竣工时的资料验收以及设备移交等。安装和调试指导、现场培训和其他必要的工程服务。3、设计指导思想及意图3.1取水泵闸变电所二回电缆进线,配二台主变,组成二个线路变压器组单元,共设二台35kV断路器

5、,接线简单清晰,设备投资最少。任一回线路故障或检修,都不影响泵站运行;任一台主变故障或检修,也都不影响泵站运行。满足取水泵闸的用电要求。主变低压侧结合二台主变的配臵方式,中压侧接线采用单母线分段接线,运行方式灵活。每段母线分别接三台主电机及一台中压(6/0.4kV站用变。在每台主变的低压侧分别接一台站用变压器(6/0.4kV,形成第段、第段低压站用电母线,另在35 kV主电源进线处设一台高压站用变压器(35/0.4kV,形成第段低压站用电母线。段与段之间接成单母线分段接线,上游取水闸用电及重要的站用电负荷可取自该两段母线,并且采用两回路供电、在末端切换的方式,保证上游取水闸及其它重要站用电负荷

6、对0.4kV低压电源的可靠性要求。3.2输水泵闸变电所单母线分段联络接线方式接线简单清晰、操作方便,便于扩建和采用成套配电装臵。正常情况下两路10kV电源同时运行,母线联络断路器断开,两路电源分别向两段母线上的用电负载供电;当一路电源故障或检修时,母线联络断路器合上,另一路电源应能承担全部重要负载。两路10kV电源进线开关及母联开关之间设电气及机械连锁,防止电源并列运行。3.3下游水闸变电所根据下游水闸工程性质,用电负荷重要性高,工程应有备用电源。备用电源形式有第二路10kV电源、柴油发电机和EPS应急电源等形式。第二路10KV备用电源工作可靠,但造价较高。柴油发电机采购成本较低,但过载能力弱

7、,辅助设施造价和运行维护费用较高,还会对周边环境造成污染。EPS应急电源设计简单、施工方便,综合造价较低,采用免维护电池,寿命长,供电电压稳定,过载能力强,工作可靠,维护简便,可无人值守。综上所述,下游水闸工程配臵EPS应急电源,容量75kW,当10kV电源故障或检修时,可保证闸门的正常启闭和其他应急负荷的正常供电。3.4继电保护系统单相接地故障监视:动作于信号。3.5自动化监控系统电力监控系统采用微机控制,控制方式为三级控制,即电力SCADA系统电调中心远动控制、变电所综合自动化控制屏和开关柜柜面的就地控制。正常运行时,采用远动控制,当设备检修或调试时,采用就地控制。变电所综合自动化系统的站

8、控主单元通过通信专业提供的通信通道与控制中心调度主站系统实现时钟同步,系统内各微机综合保护装臵、测控装臵等智能IED设备通过所内光纤以太网与站控主单元实现同步。电力监控系统技术方案采用先进的计算机软、硬件技术,实现变电所供电设备的监视控制,数据采集以及对接触网电动开关设备运行状态的监视控制。电力监控系统是集计算机技术、网络通信技术、数据库技术、图形/图像技术等一体的系统,本方案提供的系统全面遵循最新的国际标准和工业标准,采用先进的、代表最新技术发展潮流的体系结构,按照分层分布式应用系统层次结构进行设计,具有组件化、模块化。电力监控系统除了对所监控的供电设备对象具备高的响应速度和高的处理精度,具

9、有友好的人机界面、全面的汉化提示、完备的报警功能、方便的操作控制机制、高效的报表处理和打印能力,使得整个系统易于使用。电力监控系统作为实时系统,其处理速度和可靠性要求高于其它非实时的系统。因此,必须在硬件和软件的设计上提供全方位的安全保证。系统除了提供基本的双网结构、关键业务提供双机热备用服务器、故障自动检测自动恢复等功能外,还提供一系列的安全保证,以充分保证系统实时、安全、可靠的运行。3.6 EPS应急电源事故照明电源装臵由双电源切换装臵、蓄电池、充电模块、逆变模块、切换单位、微机监控单元组成;事故照明电源装臵由蓄电池提供后备电源,蓄电池平时处于浮充状态;事故照明电源装臵由2路AC380V电

10、源输入,三相+N+PE。可馈出单相及三相电源,并能实现两路电源在设备内部进行自切。事故照明电源装臵正常工作时由交流电网供电,当2路交流电源失电后,由装臵柜内的蓄电池经逆变器后,输出AC380/220V电源,满足事故照明供电,蓄电池容量应满足应急状态下最大负荷输出的备用时间60min;事故照明电源装臵输出为AC380/220V,正弦波,三相+N+PE,应具有缺相运行的能力,具有过载、短路保护功能,适应电阻、电感、电感和电容混合负载。蓄电池采用国际知名品牌的阀控式密封铅酸免维护蓄电池,具体型号在设计联络中确定。浮充使用寿命大于15年(25,自放电率每月小于额定容量的3%,内阻低,大电流放电性能卓越

11、,蓄电池内阻稳定,均衡性好,核对性放电次数应大于200次。蓄电池容量保证在交流失电后,满足所内直流经常性负荷、冲击负荷、事故放电末期最大冲击负荷的要求。放电末期不能低于93%额定电压,充电10小时能充电到100% Ah容量。供货商在设计联络时应提供放电曲线及放电数据,冲击负荷放电倍数,并推荐和提供蓄电池容量计算方法。充电单元选用高频开关电源充电模块,充电模块采用不同并联组供电,N+1热冗余方式,一个模块故障不应影响系统正常运行。故障检测及智能监控单元是直流系统的智能监控管理单元,负责对直流电源系统各单元的运行状态与数据的采集、显示以及运行参数的设定,故障检测及智能监控单元采用微机型产品并具有以

12、下功能:交流输入单元为充电单元提供两回AC380V电源,一主一备,并具有手动或自动投切、以及过流脱扣闭锁的备用自投功能。交流输入单元应配有防雷、缺相、失压等保护,报警和故障信号均可送到故障检测和智能监控单元。信号包括工作状态显示信号及故障状态显示信号两类。直流系统的正常/故障信号采用接点发送方式,每一信号具有两对以上独立的接点分别用于本屏显示。屏上的故障信号显示能经复归后消除,复归方式采取当地复归、远方复归两种。故障显示配有灯光试验按钮。直流系统正常/故障信号由监控模块通过RS485、RS232串口、RJ45接口或以太网光口方式传至变电所综合自动化系统。设备在设计时采用高可靠性措施。这些措施通

13、过利用如下的技术以降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性:冗余措施。使用已证明具有高可靠性的元件。对系统安全,所选的不论是硬件还是软件的冗余方式,均要求任何一个导致非安全条件的故障或故障组合,其表现出的发生概率应小于10-11/工作小时。检测校验过程要有足够的频度,使类似或等同故障在二次检测之间不会发生。平均无故障时间(MTBF全线系统可用性,应在工程的144小时、试运行、保证期内测试。电磁辐射及兼容:对于电子设备应考虑防电磁干扰措施。任何干系统的运行都不应受其它子系统产生之电磁辐射的影响,或受据经验所知的城市电磁环境及地铁环境的影响。应提交EM兼容计划。并应采取措施,解决电磁干扰/兼容的

14、问题以及允许辐射电平和对电磁辐射灵敏性的问题。设备应设计成只需最少的调整和预防性维护,以及运行维护。产品设计包括故障隔离及诊断措施,以减少设备修复时间、维护材料和人工成本;通过制定合理的维修/更换策略、在线维修措施及维修支持设备的最佳运用来减少停机时间;电子设备应维修到板级。设备采用模块化设计的原则,在产品设计时留有扩展能力,以适应远期扩展。第二节系统遵循的主要技术标准及规范系统遵循的主要技术标准及规范以国标(GB相关标准为主,不足部分参照IEC标准和中国电力部DL标准,牵引供电系统和工程质量验评可遵循铁道部(TB相关技术规范和标准,以及“铁运”相关安全规程。在以下标准中若有偏差将遵循就高不就低原则,在项目执行中有新标准颁布,将按新标准执行。在本项目中采用的主要技术标准及规范为 第三节 系统基本功能描述 1、取水泵闸 35kV 变电站系统基本功能 2、输水泵闸 10kV 变电站系统基本功能 3、下游水闸 10kV 变电站系统基本功能 4、电力监控和变电所自动化系统综合自动化系统基本功能 第四节 系统集成方案 1、 供电系统构成 2、 取水泵闸 35kV 变电站系统集成方案 3、 输水泵闸 10kV 变电站系统集成方案 4、 下游水闸 10kV 变电站系统集成方案 5、 电力