内蒙古锦联二期电厂2X660WM机组接入系统电气初设说明书.docx

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内蒙古锦联二期电厂2X660WM机组接入系统电气初设说明书

41-FA11441C-D

内蒙古锦联#1动力车间接入系统工程

初步设计

电气部分

初步设计说明书

河南省电力勘测设计院

工程咨询甲级22020070014

工程设计综合甲级A141008828

工程勘察综合甲级B141008828

二○一五年九月郑州

批准：

娄金旗

审核：

李磊徐荥陈萍

校核：

姚绍红吴闯

编制：

程其先鲁静

目录

1锦联铝材二期电厂部分1

1.1概述1

1.1.1设计输入1

1.1.2设计范围2

1.1.3地震烈度4

1.2发电机及励磁系统4

1.2.1发电机主要参数及技术指标（哈尔滨电机有限公司）4

1.2.2励磁系统5

1.3电气主接线6

1.3.1主要设计原则6

1.3.2电气主接线6

1.4短路电流计算8

1.5导体及设备选择8

1.5.1导体8

1.5.2设备9

1.6厂用电接线及布置10

1.6.1厂用电设计原则10

1.6.2厂用电接线方案10

1.6.3厂区外厂用电接线方式11

1.6.4厂用电系统设备选择12

1.6.5厂用配电装置布置12

1.7事故保安及不停电电源13

1.7.1事故保安电源13

1.7.2交流不停电电源（UPS）13

1.8电气设备布置13

1.8.1电气总平面布置13

1.8.2220kV配电装置布置13

1.8.3屋外变压器布置14

1.9直流系统14

1.9.1主厂房直流系统14

1.9.2辅助车间直流系统15

1.9.3升压站直流系统15

1.10二次线、继电保护及自动装置16

1.10.1电气二次线16

1.10.2元件保护配置原则及选型19

1.10.3自动装置20

1.10.4辅助车间控制21

1.10.5电气实验室及设备22

1.11过电压保护及接地22

1.11.1直击雷保护22

1.11.2侵入雷电波保护22

1.11.3220kV绝缘配合23

1.11.410kV馈线回路操作过电压的保护23

1.11.5接地23

1.12照明和检修网络24

1.12.1照明24

1.12.2检修网络25

1.13电缆及电缆设施25

1.13.2电缆选型26

1.13.3电缆防火、封堵措施26

1.14节能方案26

1.14.1设备选型：

26

1.14.2采用绿色照明27

1.15劳动安全和职业卫生27

1.15.1电气设施的防火、防爆措施27

1.15.2防电伤28

2阿拉坦至锦联铝材线路部分31

2.1设计依据文件31

2.1.1设计依据31

2.1.2建设规模31

2.1.3建设水平年32

2.2电力系统一次33

2.2.1锦联铝材公司供电分析33

2.2.2周边电网情况35

2.2.3潮流计算及必要性分析37

2.2.4相关电气计算42

2.3送电线路工程设想49

2.3.1总述49

2.3.2路径方案50

3.3.3气象条件52

2.3.4导、地线选型及防振53

2.3.5绝缘配合55

2.3.6金具选择58

2.3.7防雷和接地59

2.3.8导线相序及换位60

2.3.9导线对地和交叉跨越距离60

2.3.10杆塔与基础61

2.3.11对电信线路和无线电台的影响及其保护64

2.3.12环境保护与水土保持66

3变电部分67

3.1电气一次部分67

3.1.2工作电流及短路电流68

3.1.4锦联#2站220kV配电装置相关设备校验69

3.2电力系统二次69

3.2.1系统继电保护69

3.2.2电气二次70

3.2.3调度自动化71

3.3通信部分72

3.3.1系统一次概况72

3.3.2相关通信网现状72

3.3.3系统通道组织73

附初步设计图纸：

75

概述

（1）本期锦联铝材二期电厂接入系统初步设计按照2台机组考虑。

（2）本期锦联铝材二期电厂接入系统初步设计共分三部分：

锦联铝材二期电厂部分、阿拉坦变至电厂线路部分、220KV变电部分。

（3）根据可研接入系统的审查意见，本期初步设计将锦联电厂二期文件、阿拉坦线路文件、及220KV变电站文件的有关内容重新进行了复核。

（4）本期锦联铝材二期电厂接入系统初步设计，主要参考之前我院已经完成的锦联铝材二期4台机组初步设计相关内容，武汉中联院已经完成的阿拉坦至锦联铝材二期线路及220KV变电站初步设计相关文件重新进行了整编，针对锦联电厂二期初步设计图纸进行复核、阿拉坦线路部分图纸以及220KV变电站部分图纸进行了复核、整理和调用。

1锦联铝材二期电厂部分

1.1设计依据文件

1.1.1设计输入

1.1.1.1内蒙古锦联铝材有限公司与河南省电力勘测设计院签订的设计协议。

1.1.1.2200MW机组与660MW机组设计对接联络会纪要。

1.1.1.3现行的国家及部颁行业有关规程、规定和规范。

主要规程、规范如下：

a）大中型发电厂设计技术规范（DL50660-2011）

b）火力发电厂厂用电设计技术规定（DL5153-2002）

c）火力发电厂和变电所二次线设计技术规程（DL/T5136-2001）

d）电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）

e）交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）

f）交流电气装置的接地（DL/T621-1997）

g）导体和电器选择设计技术规定（DL/T5222-2005）

h）火力发电厂与变电所设计防火规范（GB50229-2006）

i）电力工程直流系统设计技术规定（DL/T5044-2004）

j）继电保护和安全自动装置技术规程（GB14285-2006）

k）火力发电厂电气试验室设计标准（DL/T5043-95）

l）火力发电厂和变电所照明设计技术规定（DL/T5309-2007）

m）高压配电装置设计技术规定（DL/T5352-2007）

n）电测量及电能计量装置设计技术规程（DL/T5137-2008）

1.1.2设计范围

1.1.2.1河南省电力勘测设计院负责的设计项目

a）主厂房、供水、电除尘、脱硫、脱硝主要生产设施，和包括一部分的化水、输煤、除灰等辅助、附属生产设施工程的全部生产设施厂用电、生活设施厂用电；

b）厂内升压站至主变联络进线。

c）厂外供水、输煤储运、灰场设施供配电设施不在本期设计范围。

1.1.2.2本工程设计范围不包括下列项目，其初步设计需另行委托的相关的电气部分

1.1.1.3气象条件

电厂区域属中温带温凉区带，半湿润大陆性气候。

5～9月较暖，7月最热，月平均气温19.5℃。

11～3月较冷，1月最冷，月平均气温-20.9℃。

全年气温在-37.6～35.4℃间变化，年平均气温0.8℃。

无霜期平均为95天。

全年总降水量平均381.5mm。

水面蒸发1543.8mm。

全年日照时数3 163h。

据霍林河气象局历年实测气象资料统计如下（2009年11月收集）：

电厂厂址历年主要气象要素如下：

历年平均大气压1009.7hPa

历年平均气温0.8℃

历年平均最高气温7.7℃

历年平均最低气温-5.9℃

历年极端最高气温39.5℃

历年极端最低气温-39.4℃

最热月（7月）平均气温19.5℃

最热月（7月）平均气温-18.8℃

历年平均气压914.7hpa

多年平均年降雨量356.2mm

历年平均相对湿度65%

历年平均风速4.5m/s

历年最大风速35.3m/s

最大积雪深度54cm

最大冻土深度266cm

根据霍林郭勒气象局1973年～2006年逐年最大风速实测成果进行频率分析计算，并结合地区综合分析，建议本地区50年一遇10m高10min平均最大风速为29.5m/s，100年一遇10m高10min平均最大风速为30.9m/s。

霍林郭勒市夏风、年风、冬季风玫瑰图如下：

本区地震基本烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g。

场地土类型为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类，属可进行建设的一般场地。

设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s。

1.1.4地震烈度

根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB50011-2001），厂址范围内没有地震断裂通过，地震烈度为6度，基本水平地震峰值加速度为0.05g。

1.2发电机及励磁系统

1.2.1发电机主要参数及技术指标（哈尔滨电机有限公司）

型号：

QFSN-660-2

额定容量：

733MVA

额定功率：

660MW

最大连续输出功率能力：

778.78MVA

最大输出功率：

718.3MW（VWO工况）

最大连续输出功率：

700.9MW（TMCR工况）

额定电压：

20kV

额定电流：

21170A

额定功率因数0.9（滞后）

转速：

3000r/min

额定频率：

50Hz

效率：

98.9％

冷却方式：

水氢氢

励磁方式：

自并励静止可控硅励磁

短路比：

≥0.58

超瞬变电抗Xd″：

21.89％

额定氢压：

0.414MPa（g）

定子总重：

300t

转子重量：

65.5t

1.2.2励磁系统

本工程发电机采用自并励静止励磁系统，由发电机机端通过励磁变压器取得励磁电源，送至可控硅整流器。

励磁系统由励磁变压器、自动电压调节器、可控硅整流柜、磁场断路器、起励设备等组成。

励磁系统正常运行时由自动励磁调节器（AVR）调节发电机所需的励磁电流的大小。

发电机励磁调节屏柜布置在主厂房6.9米中间层，励磁变布置在主厂房6.9米层。

1.3电气主接线

1.3.1主要设计原则

内蒙古锦联铝材有限公司#1动力车间工程本期新建4×660MW超超临界凝汽式燃煤机组，预留扩建更大机组的条件。

本工程建成后，对电网是有力的电源支撑，对区域电网的安全经济、稳定可靠运行具有重要作用，因此，在电气主接线设计中遵循以下原则：

1.3.1.1任何一台断路器检修，不影响另一台机组对系统的连续供电；

1.3.1.2任一台断路器故障或拒动，不应切除两台及以上机组和相应的线路；

1.2.1.3断路器在事故和检修故障相重合情况下，停电线路不多于两回。

1.3.2电气主接线

1.3.2.1电厂与系统的联接方式

根据接入系统会审意见，本工程原2×200MW厂内220kV配电装置新增1回出线至铝厂一期二系列降压站220kV侧。

原厂内220kV配电装置以双回路接入原蒙东电网220kV变电所。

本工程4×660MW机组以发变组形式接入本期工程新建厂内220kV配电装置，新建厂内220kV配电装置以双回路接入工业园区（或阿拉坦）新建500kV变220kV侧。

本期考虑2台机组接入系统。

本期新建厂内220kV配电装置与原厂内220kV配电装置母线分段连接。

投产运行后，原厂内220kV配电装置接入原蒙东网220kV变电所的2路系统线路推出运行，该接入系统方案审定后最终确定。

1.3.2.2电气主接线

根据系统方案及资料，原2×200MW厂内220kV配电装置新增一回出线至铝厂一期二系列降压站220kV侧。

原厂内220kV配电装置采用双母线接线。

设1台启备变作为启动电源。

本工程4×660MW机组以发变组形式接入本期工程新建220kV配电装置。

新建220kV配电装置规划15回，出线9回，进线6回。

本期220kV配电装置拟采用双母线双分段接线，设专用母联断路器。

并且与原有厂内220kV配电装置母线采用双母线分段连接。

最终组成一个双母四分段接线。

根据技术经济分析比较，发电机出口设置断路器虽有一定的优势但投资较高不经济，故本期发电机出口不设断路器。

1.3.3.3．起/备用电源引接

按照规范要求，电厂设置2台高压启动/备用变压器，接入厂内220kV电压，分别作为本期4×660MW发电机组厂用备用及机组启动电源。

1.3.2.4主变压器

660MW机组配套的220kV主变压器可采用两种型式：

三相变压器和单相变压器组，具体选择一般从下列几方面考虑：

首先是初期投资的比较，设备的购买费用、布置上的差异、运输条件及其对总投资方面的影响；还要考虑运行的可靠性和经济性。

在考虑主变压器的可靠性的同时，变压器的运输条件及其投资对变压器的选型起着至关重要作用。

由于三相变压器在以上方面存在优势，又满足运输条件，优先选用三相变压器。

根据本工程厂址位置、运输条件及以往工程参考，本工程选用三相主变压器。

1.3.2.5发电机与变压器组成单元接线，其引出线与厂用分支线、电压互感器、避雷器等回路采用全连式分相封闭母线。

1.3.2.6高压厂用工作变压器采用分裂变压器，其高压侧通过分相封闭母线与发电机主回路封闭母线T接相连，低压侧均采用共箱封闭母线分别接至10kV厂用母线上。

1.3.2.7220kV主变压器中性点，装设GW13-126GW型隔离开关和氧化锌避雷器，可根据调度要求实现中性点直接接地或不接地的运行方式。

1.3.2.8发电机中性点接地方式，按大火规中规定，对于容量为300MW及以上发电机，应采用中性点经消弧线圈或高电阻接地方式。

本设计选用经配电变压器二次侧接电阻的高电阻接地方式，以限制发电机发生单相接地故障时健全相的瞬时过电压不超过2.6倍的额定电压。

1.4短路电流估算

根据目前蒙东电网规划4x660MW机组220kV系统阻抗，对220kV母线等各点进行了初步短路电流计算，其结果如下：

220kV母线三相短路：

I“=48.54kA,ich=125kA（220kV母线单相短路：

I“=47.34kA,ich=121.9kA）。

1.5导体及设备选择

根据《导体和电器选择设计技术规定》和大火规中有关规定，对主要导体和设备进行如下选择：

1.5.1导体

1.5.1.1本期220kV配电装置至主变采用架空耐热铝合金绞线2（NAHLGJQ-630/80），至高压启/备变采用架空铝合金绞线LGJQ-400/25，至系统联络采用架空铝合金绞线4（LGJ-630），至铝厂二期一、二系列及铝厂一期二系列采用架空铝合金绞线2（LGJ-300）。

1.5.1.2封闭母线

发电机与主变压器之间连接导体采用离相封闭母线，厂用分支及电压互感器/避雷器柜回路采用离相封闭母线。

为防止停机时母线内部结露，离相封母装设微正压装置及热风保养装置。

1.5.1.3共箱母线

高压厂用工作变压器低压侧共箱母线为10kV、4000A。

高压启动/备用工作变压器低压侧共箱母线为10kV、4000A。

1.5.2设备

1.5.2.1主变压器

《大中型发电厂设计技术规范》（GB50660-2011）规定：

容量为125MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量宜按发电机最大连续容量扣除不能被高压厂用启备变替代的高压厂用工作变压器的计算负荷后进行选择。

变压器正常使用条件下连续输送额定容量时绕组的温升不应超过65K。

主变压器采用三相、强油循环导向风冷、无励磁调压低损耗变压器。

其主要参数如下：

型号：

SFP10-780000/220

电压比：

242±2×2.5％/20kV

相数：

3相

频率：

50Hz

接线组别：

YNd11

阻抗：

ud=24％

冷却方式：

DOFA

1.5.2.2发电机中性点设备

如上所述，发电机中性点采用高阻接地方式，配电变压器选用单相干式结构。

变压器二次负载电阻值按下列公式计算：

R≤

×106

1.5.2.3其它高压电器

根据蒙东电网外绝缘污秽区域分布图，内蒙古锦联电厂区域位于III级污秽区，为提高设备防污闪能力，所有屋外电气设备均选用防污型设备，外绝缘有效爬电比距选用≥3.1cm/kV。

电厂区域地震基本烈度为7度，所有电气设备应满足地震烈度要求。

220kV电气设备选择按50kA短路电流水平，满足动热稳定要求。

受厂址地形条件限制及当地环境要求，根据厂区总布置情况，220kV设备设计采用屋内GIS设备，其中包含断路器、电流互感器、隔离开关、电压互感器及架空出线套管等。

设备额定电流：

进线及出线为3150A，系统联络线5000A，母联及分段为5000A，额定短路开断电流50kA。

进、出线、母线氧化锌避雷器为：

Y10W–204/532W型（配在线检测装置）。

1.6厂用电接线及布置

1.6.1厂用电设计原则

厂用电系统在保证可靠性的前提下，按尽可能简化接线，降低造价，便于维护管理的原则设计。

厂用电根据工艺专业的负荷分布，合理划分供电区域。

380/220V厂用电分散布置于负荷中心，尽量减少电缆长度，从而节省投资、降低损耗。

1.6.2厂用电接线方案

1.6.2.1高压厂用电系统接线方案：

每台机组设1台高压厂用工作变压器，采用110/67.5-67.5MVA的分裂变压器。

高压厂用变压器采用无载调压方式，厂用变压器的电压为20±2×2.5%/10.5-10.5kV，厂用变压器电源由发电机出口外侧引接。

每台机组设2段10kV工作母线，向本单元机组厂用负荷供电，10kV工作母线电源从高厂变低压侧引接。

全厂厂区设2段10kV公用母线，10kV公用负荷分接至该段母线上，并分别由4台机主厂房10kV工作母线供电。

1.6.2.2低压厂用电系统接线方案：

根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》DL5153-2002的规定，本工程主厂房采用动力与照明分开的三相四线制，厂区辅助车间采用动力与照明共用的三相四线制。

低压厂用电系统采用动力中心和电动机控制中心即PC-MCC的供电方式。

主厂房内采用暗备用PC-MCC的供电方式，低压厂用变压器成对设置，采用互为备用的供电方式，互为备用的负荷分别由两台变压器供电，两台变压器之间不装设自动投入装置。

75kW及以上的电动机由动力中心供电，75kW以下的电动机由电动机控制中心供电。

1.6.2.2.1主厂房每台机组设汽机PC段，汽机变（1600kVA），锅炉PC段，锅炉变（2000kVA），两机机炉公用PC段，公用变（2000kVA）。

每段PC设A、B两段，配置A、B两台变压器。

低压厂变从对应的两段10kV母线引接电源。

1.6.2.2.2辅助车间根据负荷分布情况，设置380/220V动力中心（PC）。

每台机组设3台电除尘变压器（2500kVA），两运一备，由对应机组10kV高压工作母线引接电源；

对应空冷岛系统PC，每台机设置5台变压器（2500kVA），四运一备，电源由对应机组10kV高压工作段引接；

输煤系统PC，设置2台变压器（1600kVA），互为备用，电源由厂区10kV高压公用段引接；

化学水系统PC，包括锅水处理、补充水予处理、工业废水系统，设置2台变压器（1000kVA），互为备用，电源由厂区10kV高压公用段引接；

循环水系统PC，包括循环水处理系统、厂前区，设置2台变压器（1000kVA），互为备用，电源由厂区10kV高压公用段引接；

除灰系统PC，包括灰库、气化风机房，在此设置2台变压器（1600kVA），互为备用，向该区域负荷供电，电源由厂区10kV高压公用段引接；

厂区公用系统PC，设置2台变压器（2500kVA），互为备用，电源由厂区10kV高压公用段引接；

以上各电动机控制中心（MCC），根据负荷分散设置，双电源引接于各PC段。

以上各厂用变压器负荷计算见附表6-2~13。

1.6.3厂区外厂用电接线方式

根据供水协议，由供水单位供至厂区围墙外1m,不再考虑厂外水源地供电方案。

1.6.4厂用电系统设备选择

1.6.4.1高压厂用电系统设备

对厂用电接线，根据短路电流计算，高压工作变压器10kV侧三相短路电流：

I“=47.59kA,ich=128.37kA。

1.6.4.2低压厂用变压器

按照大火规要求，对容量为300MW及以上的机组，主厂房的低压厂用变压器应采用干式，故本工程主厂房内的低压厂变均采用干式变压器。

辅助车间供电变压器根据其布置情况采用干式变压器。

1.6.4.3低压厂用电设备

主厂房PC、MCC拟采用金属间隔抽屉柜。

屏内元器件短路水平按现行厂用电技术规定取值，以适应大容量、低阻抗厂用变压器技术要求。

1.6.5厂用配电装置布置

1.6.5.1主厂房厂用配电装置布置

根据主厂房布置方案，主厂房10kV厂用配电装置布置如下：

10kV厂用配电装置布置于汽机房＃7、8，17、18，28、29，38、39柱柱间的6.9m层。

380V汽机PC、汽机保安MCC、汽机MCC厂用配电装置及相应的干式低压厂用变压器布置在相应机组10kV工作段的0.0m层。

380V锅炉PC、主厂房公用PC、保安PC、照明PC段、锅炉保安MCC、仪控MCC、通风MCC及相应的干式低压厂用变压器均布置于集控楼6.9m层，使得电源处于低压负荷中心，以减少电缆长度，便于运行管理。

1.7事故保安及不停电电源

1.7.1事故保安电源

每台机组设置一台1250kW柴油发电机组作为事故保安电源。

正常工作时保安PCA、B段的电源由380V/220V工作PCA2、B2段供给，事故情况下由柴油发电机组供电。

根据柴油发电机组的要求，实行保安负荷分批投入，以确保柴油发电机组的正常起动及运行。

1.7.2交流不停电电源（UPS）

每台机组装设一套交流不停电电源装置（UPS），向集控室需要不间断供电的DCS、热工保护、火灾报警设备、电气厂用电监控系统、远动设备等提供交流电源，以确保机组正常运行和全厂停电后，以上设备仍能正常工作。

UPS装置采用三相电源输入，单相交流220V输出。

交流不停电电源系统采用辐射状供电。

脱硫部分的UPS电源单独考虑，负荷不在本系统内统计，设备由脱硫总承包商成套供货。

1.8电气设备布置

1.8.1电气总平面布置

根据发电厂设计规范、现场环境情况以及业主的要求，220kV配电装置选用户内GIS配电装置。

1.8.2220kV配电装置布置

本期220kV配电装置采用屋内GIS配电装置，布置于汽机房A列空冷岛外原电厂厂区东北角处，与原有#1、2机220kVGIS升压站相结合一体化布置，向东出线。

本期220kV配电装置至主变采用架空耐热铝合金绞线2（NAHLGJQ-630/80），至高压启/备变采用架空铝合金绞线LGJQ-400/25，至系统联络采用架空铝合金绞线4（LGJ-630），至铝厂二期一、二系列及铝厂一期二系列采用架空铝合金绞线4（LGJ-300）。

220kV屋内GIS配电装置主体长为114.2m，宽为12.6m，总占地面积仅为1438.92m2。

GIS各间隔宽度为~3.5m，进、出线采用架空线，预留备用电缆出线。

1.8.3屋外变压器布置

对应主厂房布置，主变压器、高压厂用工作变压器均布置在A列柱外侧空冷岛下。

主变压器采用三相变压器，高厂变与主变前后布置，高厂变中心线距A列16.2米，主变压器中心线距A列28.8米。

1.9直流系统

1.9.1主厂