益阳东方水泥接入系统报告

1、2009年3月,益阳东方水泥110kV专用变电站 及自备机组接入系统设计,第一部分 电力系统第二部分 系统继电保护及安全自 动装置第三部分 调度自动化第四部分 系统通信第五部分 总投资估算,第一部分 电力系统,设计依据及原则 益阳东方水泥有限公司基本情况 电力系统现状 电网发展规划 东方水泥低温余热发电机组接入方案 东方水泥专用变接入系统方案论证 主变型式选择及无功补偿论证 变电站建设规模及电气主接线建议 东方水泥110kV变电站系统短路阻抗 投资估算,1.1 设计依据及原则,一、 设计依据及主要参考资料,1）电力系统设计手册 2）电力系统电压及无功技术导则 3）电力系统技术导则 4）电力系统

2、安全稳定导则 5）湖南电网20082012年滚动规划 6）益阳地区电网20082012年滚动规划 7）益阳市“十二五”电网发展规划 8）2008年度益阳电网运行方式 9） 业主提供的相关资料,1.1 设计依据及原则,二、 设计依据及主要参考资料,建设规模 根据业主提供相关资料，益阳市东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥生产线建设一台装机容量12MW低温余热发电机组及一台电压等级110kV/10kV的主变。远期将再上一条同等规模水泥生产线及一座低温余热自备发电机组。 设计水平年 益阳东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥生产线及低温余热发电工程建设工期15个月（自2008年5月

3、至2009年8月），预计2009年8月结束设备安装，2009年9月进行设备调试生产。根据工程投产计划，结合当地电网规划情况，选取2010年作为益阳东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥工程接入系统的设计水平年。,1.2 益阳东方水泥有限公司基本情况,益阳东方水泥有限公司位于湖南省益阳市桃江县境内，以生产优质高标号水泥为主，拥有矿业、矿粉、物流等相关产业，是益阳市的重点企业。其4500T/d熟料新型干法水泥生产线为东方水泥有限公司第三条生产线，该生产线及低温余热发电项目座落于桃江县工业科技园，与原生产线相距约6km，两个厂区无直接电气联系。,该工程建设工期15个月。2009年4月结束全部

4、土建工程，2009年5月至8月结束设备安装，2009年9月上旬进行设备调试生产。业主考虑新建一座110kV变电站；同时建设容量为12MW低温余热发电机组一台。远期在此厂内再上一条同等规模的生产线，容量与负荷同本期一致，并再建一台自备机组，其负荷仍由本用户变供带。低温余热自备电厂的运行采用“自发自供”的原则。,1.2 益阳东方水泥有限公司基本情况,东方水泥厂保安负荷为2000kW，保安负荷可允许短时间断电，时间控制在5分钟以内。由于水泥厂自备一台500kVA柴油发电机无法满足保安负荷的需求，故业主要求从电网引接保安电源。,东方水泥供用电概况 单位：MW，GWh,1.3 电力系统现状,一、 益阳市

5、电力系统现状,截至2007年底，益阳市拥有电源装机总计1944兆瓦（其中水电678兆瓦，火电1266兆瓦），发电量总计49.93亿千瓦时（其中水电20.58亿千瓦时，火电29.35亿千瓦时）。 截至2007年底，益阳电业局拥有500千伏变电站1座，主变3台，容量75万千伏安；220千伏变电站5座，主变7台，容量84万千伏安；110千伏变电站33座，主变52台，容量131.5万千伏安， 2座专用变电站主变4台、容量2.86万千伏安。拥有500千伏线路1条，长度134.95公里；220千伏线路17条，长度649.28公里；110千伏线路51条，长度858.87公里。 2007年全口径供电量为29.

6、06亿千瓦时，全口径负荷62.3万千瓦；统调供电量28.7亿千瓦时、统调最大负荷60.2万千瓦。,1.3 电力系统现状,二、 桃江县电力系统现状,截至2007年底，益阳市桃江县拥有220kV公用变电站1座，主变1台，变电容量120MVA（2008年已扩建第2台主变），110kV公用变电站6座，主变8台，变电容量194.5MVA。,1.4 电网发展规划,一、 益阳市、桃江县、安化县负荷预测,益阳市电力电量预测 单位：MW，GWh,1.4 电网发展规划,二、 桃江县电网发展规划,随着金沙重机、东方水泥等大用户的投产以及地区其它负荷的增长，仅靠桃花江220kV变已经不能满足桃江县负荷日益增长的需要，

7、为此桃江县将新建灰山港220kV变（1180MVA），通过新建灰山港220kV变复兴变线路接入系统。 届时桃江县将 形成以南、北两座220kV变电站为中心的110kV分区供电格局，灰山港地区将由灰山港220kV变主供松木塘、川花桥、连河村、灰山港110kV变、泥江口变以及金沙重机用户变。桃江电网将进一步得到加强。,1.5 东方水泥低温余热发电机组接入方案,东方水泥低温余热发电系统装机容量为112MW，出力为10MW。其发电出力将完全在东方水泥生产线内部消纳，可采用10kV电压等级直接接入专用变低压侧，不仅运行经济，而且可减轻主变潮流下网的压力。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,一、 接

8、入系统电压等级,东方水泥4500T/d熟料新型干法水泥生产线最高负荷36MW，远期将再上一条生产线，预计最高负荷为72MW。 东方水泥周边110kV变电站均处于较高负荷水平，灰山港、川花桥、连河村负载率已达到60%以上，松木塘变负载率虽为35%左右，但松木塘变容量仅为20MVA，可供带负荷有限。若采用10kV或35kV电压等级接入系统，东方水泥周边各110kV变电站均无法满足如此大的负荷要求。而灰山港220kV变投产时间滞后于东方水泥专用变，且采用10kV或35kV电压等级供电电流明显偏大，必须采用多回大截面出线才能避免过载。 因此建议选用110kV电压等级供电。,1.6 东方水泥专用变接入系

9、统方案论证,二、 接入点选择,综合考虑当地电网现状及发展情况，连河村、川花桥变的110kV间隔已用完，灰山港110kV站虽目前尚剩余两个110kV间隔，但这两个间隔已被规划使用，将各出一回线至以后投产的灰山港220kV变电站和金沙重机用户变。因此目前东方水泥周围地区110kV电压等级可供考虑接入的变电站有桃花江220kV变、灰山港220kV变（2009年底投产）、松木塘110kV变。 综上所述，东方水泥变的110kV系统接入点主要考虑灰山港220kV变、桃花江220kV变以及松木塘110kV变。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,三、 接入系统方案拟定,由于东方水泥最大负荷为36MW，且

10、有出力为10MW的余热发电机组，在考虑10kV保安电源情况下，以一回110kV线路接入系统可以满足其供电要求。此外，东方水泥4500T/d熟料新型干法水泥生产线带有自备电厂，属于带有电源性质负荷，考虑到二次保护整定的要求，主供方式不推荐采用T接方案。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,三、 接入系统方案拟定,根据可供接入的系统接入点，接入系统方案拟定如下：,方案一： 新建东方水泥灰山港220k变1回110kV线路（LGJ-240/1km）。,方案二： 新建东方水泥桃花江220k变1回110kV线路（LGJ-240/22km）。,方案三： 新建东方水泥松木塘110k变回线路（LGJ-240

11、/24km）。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,四、 潮流计算结果分析,1）潮流分布及流向 在夏大运行方式下，方案二和方案三分别由桃花江220kV变与松木塘110kV变供带，由于这两个变电站与西部小水电群距离更近，有利于外送电力的消纳，因此网损要小于方案一。 在冬大运行方式下，方案二由于桃花江供电区水电出力及负荷较为平衡，因此网损最小。方案三由于西部地区水电出力减小，负荷仍然较重，潮流需通过灰山港220kV变至松木塘110kV变再转供东方水泥用户变，因此网损最大。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,四、 潮流计算结果分析,2）电压水平 计算结果表明，三个方案在各运行方式下电压水平

12、均满足规程要求。 3）有功网损,各主供方式网损计算结果（相对值） 单位：MW,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,五、 稳定计算结果分析,由表1.6-2可知，在益阳西部电网110kV线路未装设全线自动保护时，当灰山港220kV主变及与其相连220kV线路发生三相短路故障，以及东方水泥专用变110kV出线发生三相短路故障时，方案一与方案三东方水泥自备机组及株溪口、资东电站均与系统解列，方案二中除东方水泥专用变110kV出线发生故障外，东方水泥自备机组可保持稳定。当与灰山港220kV变相连的110kV线路发生三相短路故障，方案一、方案三中除灰山港川花桥、灰山港泥江口首端三相短路故障东方水泥自备

13、机组可以保持稳定以外，其余情况下东方水泥自备机组及资东、株溪口电站均失稳；方案二中东方水泥均可保持稳定。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,五、 稳定计算结果分析,表1.6-3可知，在益阳西部电网装设全线速动保护后，当与灰山港220kV变相连的110kV线路发生三相短路故障时，方案一、方案三的系统稳定性有所提高，方案一中东方水泥自备机组仅在灰山港连河村、灰山港220kV站灰山港110kV站首端三相故障时失稳；方案三中东方水泥自备机组仅在灰山港松木塘末端三相故障时失稳。 综上所述，由于2010年灰山港220kV变仅单线单变与主网联系，方案二中东方水泥稳定性要优于方案一与方案三。,1.6 东

14、方水泥专用变接入系统方案论证,六、 方案技术经济比较及推荐意见,经济比较指标 新建110kV线路（LGJ-240） 60万元/km 扩建110kV间隔 100万元/个 电能损失费 0.50元/kWh 输变电工程经济使用年限 25年 电力工程投资回收率 0.08 3500h,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,输变电工程项目投资估算 单位：km，个，万元,由上表可知，方案一的一次投资远低于方案二与方案三。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,接入系统方案综合技术经济比较,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,由上述比较分析可知，方案一与方案二的潮流分布及流向均较方案三合理，其中方案二的

15、网损最低，方案三在冬大运行方式下由于潮流迂回，网损较大。 从供电可靠性和电网结构分析，方案二由于桃花江变有两台主变，且其有多回220kV线路与主网连接，主网络结构较强。方案一灰山港220kV变近期仅为单线单变与主网连接，故障时将造成东方水泥专用变与电网短时解列，但远期将扩建第2台主变与新增一回220kV线路至复兴变，其网络结构将有较大改善。 从电网稳定性分析，方案二中东方水泥的稳定性优于方案一与方案三。 从经济比较分析，由表1.6-4可知，方案一的经济性要优于方案二与方案三。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,六、 方案技术经济比较及推荐意见,推荐意见,综上所述，方案一潮流分布合理，远景

16、适应性较好，一次投资最省，综合年费用最低，建议作为推荐方案，即新建灰山港220kV变东方水泥用户变110kV线路（LGJ-240/1km），由灰山港220kV变作为主供电源。,由于用户保安负荷为2000kW，用户自备500kVA保安柴油机组不能满足要求，考虑经济性和方案易实施性，业主要求从灰山港220kV变10kV侧接入系统保安电源，但近期灰山港220kV变单线单变运行时，N-1情况下可能引起东方水泥用户变短时停电，运行时需多加注意。,1.6 东方水泥专用变接入系统方案论证,七、 过渡方案推荐意见,方案A：新建东方水泥“T”接松木塘灰山港110kV变线路，“T”接点的选择兼顾灰山港220kV变

17、的站址，待灰山港220kV变投产后再将T接线改进至灰山港220kV变。 方案B：新建灰山港110kV变至东方水泥110kV线路，待灰山港220kV变投产后再将该线路剖进灰山港220kV变。,综合考虑电网现状及发展情况，方案A对电网可靠性会造成一定的影响，但是线路距离很短，工程实施难度较小。方案B对电网稳定性影响较小，但线路距离较长，且线路建设及实际运行均存在投资、产权分界的问题。因此考虑到方案过渡时间很短，根据东方水泥地理位置和周围电网结构，以及线路工程的实施，推荐采用方案一作为过渡方案。,1.7 主变型式选择及无功补偿论证,一、 主变型式选择,潮流计算结果表明，在计算的各种运行方式下，东方水

18、泥专用变的110kV母线电压变动范围符合规程要求。在计算考虑的几种方式下，东方水泥专用变的110kV侧电压波动范围110115.4kV，若采用无载调压变压器10kV侧电压波动范围1011kV，已越上限。为满足专用变调压要求，建议东方水泥主变采用有载调压型，主变抽头选择11081.25%/10.5kV。,1.7 主变型式选择及无功补偿论证,二、 无功补偿论证,根据有关规程要求，110kVA及以上大用户专用变高压侧功率因数不低于0.95。业主提供资料表明，经分散补偿后东方水泥专用变低压侧功率因数为0.92，另外考虑自备机组检修专用变负荷最大时的无功损耗，计算表明本期需集中配置9.4Mvar的容性无

19、功补偿。 建议东方水泥专用变本期集中装设33.2Mvar容性无功补偿。,1.8 变电站建设规模及电气主接线建议,一、 主变压器,本期容量： 140MVA 终期容量： 按2台主变考虑场地 主变型式： 双绕组有载调压降压变压器 主变抽头： 11081.25%/10.5kV 容量比： 100/100 接线组别： YN，d11 主变接地方式： 中性点直接接地,1.8 变电站建设规模及电气主接线建议,二、 出线规模,110kV线路： 本期：1回，即至灰山港220kV变1回110kV线路（LGJ-240/1km）线路（先新建东方水泥“T”接松木塘灰山港110kV变线路，待灰山港220kV变投产后再将T接线

20、改进至灰山港220kV变）。 终期：按2回出线考虑。 10kV线路： 本期及终期：1回保安线路。即从灰山港220kV变10kV侧引一回10kV线路满足用户保安负荷需求。,1.8 变电站建设规模及电气主接线建议,三、 无功补偿,建议东方水泥专用变本期集中装设33.2Mvar容性无功补偿，远期投产第2台主变按3组容性无功补偿考虑预留场地。,四、 电气主接线建议,根据东方水泥专用变建设规模，建议本期工程110kV侧电气主接线采用线路变压器单元接线，终期按桥型接线考虑。,1.9 东方水泥110kV变电站短路阻抗,一、 计算条件,1）全省220kV及以上网络参与计算，110kV网络按开环考虑。 2）短路

21、水平年按2020年大方式考虑。 3）短路阻抗不含变电站本身阻抗。 4）短路阻抗为标幺值，基准值为：Sj=100MVA，Uj=Ucp。,二、 110kV侧系统短路阻抗,X1=0.05983 X0=0.06134,1.10 投资估算,接入系统推荐方案相关输变电工程综合投资 单位：万元,第二部分 系统继电保护及安全自动装置,系统继电保护的配置方案,1) 东方水泥专用变灰山港变110kV线路，长约1km。 该回110kV线路两侧各配置一套微机光纤电流差动保护，保护通道采用 专用光纤通道。 2） 东方水泥专用变配置一套高周切机及失步解列机组柜。 东方水泥专用变配置一套低频低压减载柜。 4）考虑到东方水泥

22、专用变计划投产日期早于灰山港220kV变，系统一次推 荐过渡方案为：新建东方水泥T接至110kV松灰线的110kV线路（LGJ- 240/0.5km）。则系统保护在过渡方案中不新增保护装置，只调整松灰 110kV线路两侧的距离零序保护定值，以满足东方水泥T接松灰线的运行 方式。,第三部分 调度自动化,调度自动化系统现状 调度管理 设备选型原则 关口电能量计量系统 远动通道和主站端接口要求,3.1 调度自动化系统现状,益阳地调调度自动化主站为DF-8002调度自动化主站系统。接入该系统的远动规约主要为CDT等。,益阳地区电能量计量主要由上海华冠负控抄表系统承担。该系统具有GPRS等多种通信手段，

23、与多家公司的抄表终端兼容。,3.2 调度管理,根据益阳东方水泥专用变的建设规模和在系统中的地位和作用，按照电网运行实行统一调度、分级管理的原则，专用变110kV出线等设备由益阳地调调度。益阳东方水泥专用变的管理由业主负责。,3.3 设备选型原则,益阳东方水泥专用变配置计算机监控系统，应具有遥测、遥信、遥控功能，容量应满足专用变远动信息的采集、传送和控制要求。计算机监控系统间隔层测控装置采集远动信息。远动工作站负责汇集远动信息，远动数据不经过厂控主机处理，直接传送至调度端。 要求远动工作站具有网络通信功能。要求远动工作站具有专线通信接口，采用101规约与益阳地调通信。要求远动工作站具有两个以上独

24、立通信口，具备一发两收功能。,3.4 关口电能量计量系统,根据省公司有关运行管理规定，益阳东方水泥专用变电量上网关口计量点设置在益阳东方水泥专用变110kV线路出线侧。110kV线路线损按照协议商定结果处理。 益阳东方水泥专用变110kV出线侧应配置计量专用二次CT和PT。计量装置均采用有功0.2s级、无功2级多功能电能表，其技术要求满足湖南省电力公司多功能电能表技术规范。灰山港220kV变出线侧装设电能计量比对表一块，技术要求与东方水泥专用变相同。,3.4 关口电能量计量系统,在东方水泥专用变安装远方抄表终端，其终端技术要求满足湖南省电力公司用电管理终端技术规范，通过远方抄表终端能将益阳东方

25、水泥专用变有关电量数据传输到益阳电业局地方负控抄表采集系统。为保证与该系统兼容，远方抄表终端采用2009年湖南省电力公司招标中标厂家终端。,3.5 远动通道和主站端接口要求,远动专用通道的要求如下： 益阳东方水泥专用变至益阳地调通道两路，采用RS232接口.,本工程应考虑益阳地调调度自动化系统接收益阳东方水泥专用变的远动信息，主站端所需的RS232接口和相应的软件及数据库调整工作。,本工程应考虑益阳地区电能量计量系统接收益阳东方水泥专用变关口电能计量信息，主站端的接收设备和相应的软件及数据库调整工作。,第四部分 系统通信,通信现况 通道配置 通信方案 通道组织及保护通道配置,4.1 通信现况,

26、益阳地区现有毛家塘益阳局的2.5G光纤通信环网和城区SDH光纤通信环网益阳局清水塘毛家塘益阳局、益阳北部湖区SDH光纤通信环网迎丰桥琼湖（沅江局）九都山（南县局）明山沅江毛家塘清水塘迎丰桥以及毛家塘复兴桃花江观桃迎丰桥毛家塘光纤通信环网,4个环网在毛家塘相交，通信容量均为622Mb/s，毛家塘秀水益阳东岳家桥泥口江桃花江、毛家塘长坡岭泉交河益阳东、桃花江川花桥连河冲灰山港110kV变松木塘均已建成光纤通信STM-1支路。,4.1 通信现况,根据省公司基建计划，灰山港220kV变将于2009年12月投产，届时将形成桃花江川花桥灰山港220kV变复兴的STM-1光纤通信电路和灰山港220kV连冲河灰山港110kV变灰山港220kV变的STM-1光纤通信环网，灰山港110kV变松木塘的STM-1光纤通信电路保持不变。