新建110千伏茄子河输变电工程可行性研究报告.docx
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新建110千伏茄子河输变电工程可行性研究报告
新建110千伏茄子河输变电工程
可行性研究报告
附图一XX市2009年城市电网地理位置现状图
附图二XX市2010年城市电网地理位置规划图
附图三XX市2015年城市电网地理位置规划图
附图四新建110kV茄子河变电站联网方案图
附图五线路路径图
附图六塔杆一览图
附图七基础一览图
附图八2009年冬大方式潮流结果图
附图九2009年冬腰方式潮流结果图
附图十2009年冬小方式潮流结果图
附图十一110kV茄子河变电站系统继电保护配置图
附图十二110kV茄子河变电站远动化范围图
附图十三110kV茄子河变电站远动接入系统方框图
附图十四110kV茄子河变电站电气主接线图
附图十五110kV茄子河变电站一层平面布置图
附图十六110kV茄子河变电站二层平面布置图
附图十七110kV茄子河变电站继电保护及自动装置配置图
附图十八220kVXX变电站110kV部分电气主接线图（改造后）
附图十九220kVXX变电站110kV部分平面布置图（改造后）
附图二十110kV茄子河变总平面布置图
1．工程概述
1.1.设计依据
受XX电业局委托开展本工程可行性研究工作
《XX供电区“十一五”及2020年电网规划》
《黑龙江省电力有限公司220千伏输变电工程可行性研究内容深度规定》
1.2.工程概况
根据茄子河地区负荷增长情况，结合《XX供电区电网“十一五”及2020年电网规划》，提出新建110千伏茄子河输变电工程，即新建110千伏茄子河变、新建1条双回110千伏茄子河甲乙线。
根据黑龙江省发展和改革委员会文件【2007】71号文件的批准，同意开展该项目前期工作。
经XX电业局与XX市规划、土地等部门多次沟通、协商，已经将该工程的输电线路走廊通道纳入城市规划中，取得规划、土地等部门协议。
（1）新建110千伏茄子河变工程概况
茄子河变占地面积为46×36=1656平方米，110千伏侧采用户内GIS组合电器布置方式，采用架空进线；主变采用户外布置方式，10千伏侧采用户内手车柜布置方式；110千伏采用内桥接线方式，10千伏采用单母线分段接线方式，本期新上2台31.5兆伏安主变；110千伏进线2回，为110千伏茄子河甲乙线；本期10千伏出线8回，即市街线、惠民甲乙、东富甲乙、伟强甲乙线、工业线；新上备用柜1面；预留6回出线；
（2）新建110千伏线路工程概况
本期在220千伏XX一次变110千伏侧新建2个间隔，即茄子河甲乙线间隔。
由220千伏XX一次变110千伏茄子河甲乙线至茄子河变新建1条双回线路,线路亘长10.2千米，导线采用LGJ-240钢芯铝绞线，避雷线采用24芯OPGW光缆和GJ-50钢绞线。
1.3.设计水平年
110千伏茄子河输变电工程计划2009年建成投产，设计水平年为2015年，远景年为2020年。
1.4.主要设计原则
根据电网现状、规划及当地负荷的特点、分布及供电要求，提出新建110千伏茄子河输变电工程，110千伏茄子河输变电工程设计方案主要遵循以下原则：
1、本期工程应满足当地中长期负荷发展的要求。
2、近期电网建设应与长远电网规划相结合。
3、严格执行“两型一化”国网公司建设思路和原则。
4、推广采用适用输变电新技术，提高线路输电容量，集约使用站址资源，注重环境保护，节能降耗，控制工程造价。
1.5.设计内容
1.5.1设计内容
1.系统现状分析
2.电力需求分析、预测
3.变电所接入系统方案
4.电气计算
5.投资估算
6.技术经济比较
1.5.2设计范围
1.110千伏茄子河甲、乙线双回本体设计。
2.新建110千伏茄子河变一次设计。
3.新建110千伏茄子河变二次设计。
4.新建110千伏茄子河变土建设计。
2.电力系统一次
2.1.电力系统概况
2.1.1.电网概述及存在问题
2.1.1.1.XX电网现状
XX电网是黑龙江省电网的重要组成部分之一,也是佳木斯、鸡西电网的枢纽之一。
现有发电厂3座，即矿务局矸石电厂、市矸石电厂和大唐XX发电公司。
共有220千伏变电站2座，即220千伏新民变、220千伏XX变，总变电容量分别为210兆伏安和180兆伏安；110千伏变电站5座，分别为XX变、新兴变、富强变、北山变和市政变，总变电容量为176兆伏安。
110千伏线路12条，总长度130.146千米。
2.1.1.2.XX县电网现状
XX县电网现有220千伏、110千伏、35千伏、10千伏和380/220伏5种电压等级。
XX县现有220千伏变电所1座，即新民变；110千伏变电所1座，即XX变，由220千伏新民变配出110千伏新勃甲乙线供电；35千伏电网包括12座变电所，即双河变、倭肯变、杏树变、大四站变、青龙山变、红光变、青山变、小五站变、庆云变、水泥厂变、亿达变、勃选变，变电总容量58.2兆伏安，分别由新民变、XX变供电。
截至2008年底，XX县有化肥厂自备电厂1座，装机2x18兆瓦，正常自发自用，不足部分由系统补充。
2.1.1.3.220千伏XX一次变现状
220千伏XX变现有2台90兆伏安主变运行,2008年最大负荷为108.2兆瓦。
220千伏出线3回，还有2回预留出线间隔；110千伏出线2回，还有5回预留出线间隔；35千伏出线3回，还有2回预留出线间隔。
2.1.1.4.220千伏XX地区电网现状
220千伏XX变现有220千伏线路3条，分别为七河线和双河线；七河线线路亘长10.1千米，导线型号为LGJ-240×2；双河线线路亘长104.8千米，导线型号为LGJ-240×2；河杏线线路亘长66.56千米，导线型号为LGJ-240。
220千伏XX变现有110千伏线路2条，即110千伏七富甲乙线，110千伏七富甲乙线接入110千伏富强变，线路亘长8.9千伏，导线型号为LGJ-185钢芯铝绞线；富强变现有2台31.5兆伏安主变运行，2008年最大负荷达到39.5兆瓦。
220千伏新民变的110千伏新富线接入富强变，线路亘长28.2千米，导线型号为LGJ-150；富强变110千伏出线富市线接入110千伏市政变，线路亘长7.4千米，导线型号为LGJ-150。
110千伏市政变位于XX市西部，现有2台20兆伏安主变运行，2008年最大负荷达到26.6兆瓦；市政变110千伏出线2回，即110千伏富市线和110千伏新富线。
35千伏出线5回，10千伏出线6回，其中农电线与电厂甲线为XX市茄子河区供电。
XX市茄子河区2008年电网现状图见附图1。
2.1.1.5.茄子河区供电存在问题
●主变容量小、线径小、供电卡脖子
1．茄子河区位于XX市区东部，是XX地区发展高新技术、煤炭、林业、农业及副产品加工的重要发展基地。
近几年该地区经济发展速度较快，但电网建设相对滞后。
依据XX市电网“十一五”规划，结合XX市国民经济和社会发展“十一五”规划纲要的主要内容及市政府“城市东扩，矿区东进”的战略规划，2009年之后将投产若干个项目。
2009年市政府加大招商引资力度，一批大型企业将落户XX市，带动该地区经济快速发展，使当地用电负荷快速增长，预计2009年将新增用电负荷达到12.7兆瓦，而目前市政变现有2台20兆伏安主变运行，2008年负荷达到26.2兆瓦，已经满载运行，2009年市政变负荷将达到38.9兆瓦，将导致XX市茄子河区新增负荷上不来，供电存在卡脖子，现有市政变已不能满足负荷发展的需要。
2．现有茄子河区由市政变的10千伏农电线和电厂甲线供电，2009年茄子河区将新增加12.7兆瓦负荷，10千伏农电线和电厂甲线导线线径小，供电能力差，供电存在卡脖子，无法满足供电要求。
●供电可靠性
110千伏市政变主变已接近满载运行，当一台主变故障时，将导致大面积停电，将无法保障该地区企业供电可靠性要求，必将影响生产生活。
2.1.2.负荷预测
1）茄子河区负荷现状
茄子河区电力负荷现状单位：
兆瓦
名称
2005
2006
2007
2008
最大负荷
8.3
9.0
9.7
10.5
2005-2008年该地区负荷增长率达到8%。
2）2009年茄子河区新增用电负荷
由于XX市经济的发展，茄子河区东部地区的负荷增长将领先于其它地区。
黑龙江味噌食品有限公司、北方新型建材有限公司企业将落户茄子河区东部地区，新增用电负荷5.5兆瓦；2009年在茄子河区大唐电厂西侧加油站三角地带，将兴建建筑面积达9万平方米的大型物流中心，预计用电负荷达2.4兆瓦。
2008年11月茄子河区所在地兴建41.2万平方米的“沉陷三期治理惠民小区”已经实施，2009年11月正式使用，新增用电负荷为4.8兆瓦，到2015年该小区用电负荷达到20兆瓦。
预计2010-2014年增长率达到10%，2015-2020年增长率达到8%左右，电力负荷预测结果详见下表。
●茄子河区新增负荷预测兆瓦、兆伏安
项目
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2020
新增负荷
12.7
14
15.4
16.9
18.6
20.5
22.1
32.5
增长率
10%
10%
10%
10%
10%
8%
8%
2008年茄子河区负荷达到10.5兆瓦，2009年茄子河区将新增负荷12.7兆瓦，2009年茄子河区最大负荷将达到23.2兆瓦。
●市政变负荷预测兆瓦、兆伏安
项目
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2020
市政变负荷
26.2
茄子河区
新增负荷
12.7
14
15.4
16.9
18.6
20.5
22.1
32.5
负荷合计
26.2
38.9
40.2
41.6
43.1
44.8
46.5
48.3
58.7
需要变电容量65%
42.4
63
65.1
67.3
69.8
72.5
75.6
78.2
95
现有主变容量
40
40
40
40
40
40
40
40
40
功率因数
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
变电容量盈亏
-2.4
-23
-25.1
-27.3
-29.8
-32.5
-35.6
-38.2
-55
主变负载率％
68.9
102
106
109
113
118
123
127
154
●茄子河区负荷平衡预测单位：
兆瓦、兆伏安
序号
项目
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2020
1
最大负荷
23.2
25.5
28.1
30.9
34.0
37.4
40.1
59.3
2
功率因数
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
3
规划变压器台数
2
2
2
2
2
2
2
2
4
主变容量
63
63
63
63
63
63
63
63
5
需要变电
容量（MVA）
37.6
41.3
45.5
50
55.1
60.6
64.9
96
6
变电容量赢
（+）亏（-）
+25.4
+21.7
+17.5
+13
+7.9
+2.4
-1.9
-33
7
主变负载率％
38.8
42.6
47
51.6
56.8
62.5
67
99
从上表中得出，到2015年变电所供电能力大于城网导则N－1要求的65%，供电能力较强，因此本期新建茄子河变选择2台31.5兆伏安主变，2020年远期考虑选择2台40兆伏安主变。
2.1.3.电网规划
2010年XX电网近期规划，在XX东部地区新建1座220千伏一次变。
2.2.建设必要性
2.2.1.满足新增负荷用电要求，增强供电能力
茄子河区现有的主电源为XX市中部的110千伏市政变电站。
市政变为2台容量为20兆伏安主变，2008年市政变最大负荷达到26.2兆瓦，如继续为茄子河区供电，2009年市政变负载率达130％，已超过经济运行的极限。
为适应该地区负荷的快速增长及保证供电能力，迫切需要建设新的110千伏茄子河变电站，以满足负荷增长需求。
茄子河区近年来新增负荷较多，在2008年负荷达到10.5兆瓦，在2009年新增负荷负荷就已达到12.7兆瓦，而市政变总变电容量为40兆伏安，负载率较大，供电能力不足。
茄子河变电站建成后，不但可以满足新增负荷的供电要求，还为今后发展留有余度，增强该区域供电能力，为招商引资打下良好的基础，推进经济发展。
2.2.2.缩短供电半径，增强供电可靠性
茄子河变位于茄子河区东北侧，北靠七密公路，距市政变约8千米。
茄子河变建成后，可以大大缩短了茄子河区的供电半径，使供电更安全经济。
并且茄子河变直接接入220千伏XX变，提高了茄子河区的电压质量，增强该区域的供电可靠性，减少网损。
因此2009年在XX茄子河区建设110千伏茄子河输变电工程是十分必要的，投产年为2009年。
2.3.接入系统前提条件
（1）110千伏茄子河变电站以2回110千伏线路联网；
（2）联网方案采取就地接入电网的原则，并尽量避免“T”接线路；
（3）结合以上两点，不应破坏现有的网架结构。
2.4.110千伏接入系统
在110千伏茄子河变南侧有富市线和新富线2回110千伏线路，富市线亘长7千米，导线型号为LGJ-150；新富线亘长28千米，导线型号为LGJ-150。
两条线路线径均过细，无法满足本工程接入要求，所以联网方案不考虑“T”接到这2条线路上。
在茄子河变东南侧有2回110千伏线路，为七富甲乙线，导线型号为LGJ-185，经济输送容量为40.4兆伏安。
茄子河变东北侧有220千伏XX变电站，主变为2×90兆伏安，2008年最大负荷为108.2兆瓦，220千伏出线3回，预留2回出线间隔；110千伏出线2回，预留5回出线间隔。
若接入XX变，能满足本工程接入要求。
如果将茄子河变双“T”接到七富甲乙线，七富甲乙线需要为110千伏茄子河变和110千伏富强变同时送电，2015年以后，茄子河变负荷将达到40.1兆瓦，而富强变2008年的最大负荷就已达到39.5兆瓦，2015年富强变负荷将达到40兆瓦，届时七富甲乙线的输送负荷很大，基本已达到经济输送容量最大值，供电可靠性低，如果任意线路故障，将可能导致茄子河变和富强变同时断电。
而且根据XX电网规划，110千伏电网“T”接线路过多，已有近一半的变电站由“T”接线路供电，导致电网供电可靠性过低。
所以联网方案不考虑双“T”接到七富甲乙线上。
如果直接接入220千伏XX变电站，由XX变直接供电，供电可靠性高，而且XX变仍有预留110千伏间隔位置，接入方便。
所以本工程接入系统方案为110千伏茄子河变出2回110千伏线路直接接入220千伏XX变，线路亘长10.2千米，导线型号为LGJ-185，同塔双回架设。
新建110千伏茄子河变电站联网方案图，详见附图四。
2.5.电气计算
2.5.1.短路电流计算
（1）计算水平年2020年。
（2）110千伏茄子河变电站110千伏、10千伏侧短路电流计算结果如下表：
变电站名称
短路电流（千安）
110千伏茄子河变
4.64
15.5
2.5.2.潮流计算
XX电网潮流计算采用2009年XX地区网架，运行方式采用冬大、冬腰、冬小方式。
2009年潮流计算结果图，详见附图八至附图十（正常运行方式）。
2.6.导线截面选择
按经济输送容量选择导线：
导线截面按经济电流密度选择，按变压器的最终规模并满足“N-1”准则要求进行校验。
式中：
S—导线截面（mm2）；
P—送电容量（kW）；
Ue—线路额定电压（kV）；
J—经济电流密度（A/mm2）
按2015年最大负荷计算，经济电流密度按最大负荷利用小时数3000-5000时对应的值为1.15，计算出导线截面为161mm²。
考虑到茄子河区以后的负荷发展和“N-1”准则要求，导线型号选为LGJ-240。
2.7.主变压器选择
根据负荷预测，2015年，茄子河区最大用电负荷将达到40.1兆瓦，若选择2台容量为20兆伏安的变压器，2015年变压器负载率将达到105.5%，显然负载较高，已超出经济运行范围。
若选择2台容量为31.5兆伏安的变压器，2015年变压器负载率为67%，处于经济运行状态。
从上述分析可以看出，本期选择2台31.5兆伏安主变比较理想，2020年负荷预测达到59.3兆瓦，远期选择2台40兆伏安主变。
2.8.系统对有关电气参数的要求
2.7.1主变参数
主变型式：
三相双绕组有载调压变压器；
容量：
31.5MVA；
电压比：
11081.25%/10.5kV；
接线组别：
YNd11；
阻抗电压：
16%。
2.7.2短路电流水平
计算水平年为2020年，根据2020年远景规划计算茄子河短路电流，110千伏为4.64千安，10千伏为15.5千安，短路电流在允许范围内。
因此各电压等级的设备短路电流按如下水平选择：
110千伏电压等级为31.5千安；
10千伏电压等级为25千安。
2.9.无功补偿容量
建议变电所本期装设并联电容器2组，每组2×5000千乏，远景并联电容器依据实际情况调整。
2.10.消弧线圈补偿容量
2.10.1110千伏侧
110千伏茄子河变采用中性点直接接点方式，110千伏侧不上消弧线圈。
2.10.210千伏侧
新建茄子河变110千伏侧电气主接线采用内桥接线方式；10kV侧采用单母线分段接线方式，本期10千伏出线8回，远期14回。
正常运行方式下，每台变压器各带一段10千伏母线，每段母线10千伏出线8回，每回出线按架空敷设方式，每回出线架空线长度按3千米计算，故架空线总长度42千米。
根据计算求得总电容电流约为1.6安,小于电容电流规定值，故本期不上10千伏消弧线圈，考虑远期发展，本期预留2个10千伏消弧线圈位置。
2.11.电气主接线
2.11.1.110千伏侧：
110千伏采用采用内桥接线方式，110千伏进线2回。
2.11.2.10千伏侧：
10千伏采用单母线分段接线方式，10千伏出线14回，本期出线8回，预留6回。
本期出线8回分别为：
市街线、惠民甲乙、东富甲乙、伟强甲乙线、工业线；新上备用柜1面；
3.电气二次工程设想
3.1.继电保护部分
继电保护及自动装置配置原则：
根据国家和部颁‘规程’、“规范”、“导则”及反事故措施的有关规定。
3.1.1.控制、保护部分：
变电所线路部分采用分散与集中式结合的综合自动化微机保护监控系统，10千伏保护测控装置及电度表安装在高压开关柜上。
具有“四遥”功能，微机“五防”及小电流接地选线功能，自动有载调压功能，达到无人值守。
3.1.2.110千伏茄子河甲乙线路
●新建110千伏城茄子河变
新建110千伏变电气主接线110千伏侧采用内桥接线，本期110千伏茄子河变进线保护按系统继电保护要求，配置光纤差动保护装置2套。
新上110千伏线路保护屏1面。
●220千伏XX变
2200千伏XX变110千伏侧新建2个间隔，即茄子河甲乙线间隔，本期茄子河甲、乙线接入新建茄子河变，本期在220千伏XX变110千伏茄子河甲、乙线配置2套微机光纤纵差主保护、距离后备保护及三相一次重合闸。
3.1.3.主变控制、保护部分：
新上主变保护配置：
a）主保护：
1）过流速断保护
2）二次谐波制动复式比率差动保护
b）非电量保护
1）主变压器本体重瓦斯保护。
瓦斯继电器双接点引入，仅一个接点动作时，只发信号，双接点同时动作时跳闸并发信号。
2）主变压器有载调压重瓦斯保护，动作于跳闸或信号。
3）主变压器本体轻瓦斯保护，动作于信号。
4）主变压器压力释放，动作于信号。
5）主变压器本体油位异常，动作于信号。
6）主变压器有载调压油位异常，动作于信号。
7）主变压器温度高动作于信号。
c）后备保护
1）复合电压闭锁过电流保护（高后备保护），复合电压取主变高压侧。
设定两个时限，Ⅰ段跳10千伏分段断路器、Ⅱ段跳主变各侧断路器。
主变中性点直接接地零序电流保护，主变中性点经放电间隙接地零序电流、电压保护。
2）（低后备保护），设定两个时限，Ⅰ段跳10千伏分段断路器、Ⅱ段跳主变二次断路器。
新上主变保护测控屏2面。
3.1.4.10千伏线路
a）定时限速断及定时限过流保护。
b）三相一次重合闸。
3.1.5.10千伏电容器保护
a）过电压保护。
b）过电流保护。
c）低电压保护。
d）不平衡电流保护。
e）开口三角电压保护。
3.1.6.10千伏分段开关保护
a）电流速断保护。
b）过电流保护。
3.1.7.母线保护配置：
本变电站不配制母线保护。
3.1.8.自动装置
本变电站配置小电流接地选线装置1套、消谐装置4套；10千伏分段及主变综合备自投、110千伏进线及桥备自投装置各1套。
新上公用屏2面；配置故障录波器柜1面。
3.1.9.交、直流系统
直流系统采用220伏单母线分段接线，采用智能高频开关电源和阀控式密封铅酸蓄电池。
N+1冗余模块并联组合方式供电，设控制母线，保证电压稳定。
本站直流系统电压220伏，选用200Ah蓄电池。
直流屏应配有数据接口与综合自动化连接，并配置直流接地检测系统。
设充电屏1面，电池屏2面，馈线屏1面。
本工程设置站用变压器二台，#1站用变接于10千伏Ⅰ段母线，#2站用变接于10千伏Ⅱ段母线，预留接地变位置。
交流站用电系统采用三相四线制380/220伏中性点接地系统，动力和照明共用的供电方式。
站用电系统采用单母线分段接线，正常情况下，两台站用变各带一段母线分列运行，互为备用。
重要负荷，应分别从两段母线上双回供电。
变电站屋外照明采用分散布置庭院灯及投光灯联合照明，主控制室和继电器室采用荧光灯照明。
3.1.10.遥视安防系统
根据《国家电网公司110千伏变电所典型设计》，为便于运行管理，保证变电站安全运行，110千伏茄子河变建成后，设置一套遥视及安防系统。
变电站大门、室内电子设备间、变电站主要设备等处安装摄像头，实现110千伏茄子河变的图象监控及安全防护。
3.2.计量部分
●茄子河变侧
电度表采用智能型脉冲电度表且带有RS-485接口，电能采集器一台集中在电度表屏上。
在110千伏线路侧装设双方向智能电度表及断流失压记时仪，10千伏出线及主变低压侧装设智能电度表，所用变计量表安装于交流柜上。
10千伏侧馈线电度表安装在开关柜上，并设断流失压记时仪。
●220千伏XX变侧
新建110千伏茄子河甲乙线装设双方向智能电度表及断流失压记时仪各2块。
3.3.调度自动化
3.3.1.调度关系
110千伏茄子河变由XX地调调度。
3.3.2.远动信息
根据《电力系统调度自动化设计技术规程》，本工程向XX地调传送的远动信息内容如下：
（1）模拟量
-110千伏、10千伏线路的有功功率、无功功率、
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