东台变节能专题.docx

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东台变节能专题

东台500kV变电站工程

节能设计专题

福建省电力勘测设计院

发证机关：

中华人民共和国建设部

证书等级：

甲级证书编号：

130003—sj

二○○八年六月·福州

批准：

黄皖生

审核：

王素芳

校核：

石建姜文瑾何星李季

编写：

蒋朋博危剑锋宋艺傅晓凌

目录

1项目概况1

1.1电网概况1

1.2变电站概况1

2节能措施及节能设计2

2.1接入系统方案及导线截面选择2

2.2优化选择经济、节能的电气设备及导体4

2.3站内建筑物节能8

2.4节约水能设计10

3结论11

1项目概况

1.1电网概况

福建电网最高电压等级为500kV，目前已形成从南到北、由后石电厂至福州变的500kV沿海2～3回主干通道，并通过福州变至浙江双龙变的2回500kV线路并入华东电网。

福州为福建省会城市。

福州电网负荷增长较快，主要依靠省网供电。

福州电网2004年用电量133.3亿kWh，最高负荷在削峰限电的情况下为2202MW，分别增长13.2％和0.5％。

2005年1～7月福州电网用电量83.9亿kWh，比上年同期增长19.7％。

电力平衡结果表明，2006年、2007年福州及福州南部电网需要500kV供电负荷分别为1125MW、1522MW和478MW、620MW。

福州变一台750MVA主变显然不能满足供电需要。

规划扩建福州变第二台主变后，变电容量仍不足。

结合福州南部负荷发展情况，为适应南部地区电力需求的快速增长，规划新建南部东台变一期，一方面满足区域供电需要，另一方面可通过东台500kV变电站的建设，逐步完善并理顺福州南部220kV电网，提高区域电网运行可靠性，并为江阴电厂的接入系统创造条件。

因此，在2006年底～2007年初建成东台500kV变电站是必要的。

建成的东台500kV变电站已是福建电网区域重要的超高压枢纽变电站。

1.2变电站概况

东台500kV变电站站址位于福州市闽侯县青口镇东台村塘下自然村南侧的山坡地上。

拟选站址西北约1.2km处有国道324线通过。

站址北距青口镇约7km，距福州市区约36km。

东台变500kV终期出线规模10回，分别福州变2回、莆田变2回、江阴电厂2回，备用4回；本期出线6回，至福州变2回、莆田变2回、江阴电厂2回。

东台变电站远景、本期规模如下表。

项目名称

远期

本期

1000MVA主变压器

4组

1组

500kV出线回路数

10回

6

500kV高抗（Mvar）

/

/

220kV出线回路数

16回

9回

低压无功补偿装置（Mvar）

每台主变低压侧配4组无功补偿装置组

3×60MVar并联电抗器＋

2×64MVar并联电容器

2节能措施及节能设计

东台500kV变电站工程设计中遵循、贯彻“安全可靠，经济适用，符合国情”的电力建设方针。

不仅考虑提高变电站的供电可靠性，满足社会经济发展及人民生活用电需要。

同时结合国家建设资源节约型、环境友好型社会的奋斗目标，注意深入实际、调查研究，在保证变电站安全可靠的前提下，采用成熟的先进技术，减少工程量，降低工程造价。

尽可能地节约土地资源，保护生态环境。

主要体现在以下几个方面：

2.1接入系统方案及导线截面选择

2.1.1接入系统方案确保技术合理、经济最优

东台变本期500kV接入系统方案为：

至福州变2回、莆田变2回、江阴电厂2回。

1）福州～莆田500kV线路开断进东台变2回，双回同塔架设线路长度2×7.5km,，单回架设线路长度1.1km；

2）随着“十一五”初期可门电厂2×600MW、宁德电厂2×600MW机组的建成投产，福建电网主网潮流呈现南北电网向中部电网送电的格局，福州～莆田断面送电潮流较大，需要加强福建北部主干电网，规划建设福州～东台～莆田II回线路，线路全长164.1km；

3）500kV江阴电厂2回出线。

规划的江阴电厂一期工程2×600MW发电机组，于2006年建成投产，以2回500kV出线接至东台500kV变电站，双回同塔架设，线路全长2×58km。

东台变投产后，福州南部电网220kV供电半径降低了25km，降低网损5.6MW，全年可节约电能约24360MWh。

若电费按0.50元/kWh计算，年可节约费用1218万元。

2.1.2考虑经济电流密度、合理选择导线截面

原莆田～泉州线路截面为4×LGJ-400/35，本期开断接入东台变，开断线路截面仍然采用4×LGJ-400/35。

新建福州～东台～莆田II回线路线路截面也采用为4×400mm2。

江阴～东台500kV导线选用4×JL/LB20A―400/35型铝包钢芯铝绞线。

线路经济输送容量1590MVA（经济电流密度J＝1.15），均可以满足潮流输送要求。

2.1.3合理配置无功装置，优化全电网电能损耗

有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的经济性、稳定性和安全性，避免无功远距离传送，降低电网网损。

潮流计算表明，高峰负荷运行方式下，东台变投入2组64Mvar并联电容比仅投入1组60Mvar并联电容的方式，降低网损1.5MW，每年因此而省下的电约140万kWh。

经计算，东台变本期配置3组60Mvar并联电抗器和2组64MVar并联电容器，可满足无功补偿就地平衡的要求，为优化运行调度、优化运行创造条件。

2.2优化选择经济、节能的电气设备及导体

2.2.1选择低损耗主变压器

东台500kV变电站本期建设安装1000MVA主变压器1组，远期安装1000MVA主变压器4组，按照变电站的站址位置和运输条件，本工程主变压器按单相、油浸、自耦、有载调压变压器考虑，额定容量为3334/334/100MVA，电压为

/

22.5%/36kV。

鉴于本期工程的建设主要是为满足福州电网负荷进一步发展的需要，加强福州地区南部220kV电网结构及提高福州地区南部供电安全可靠性，建设初期的负载率将达50％以上，负荷相对较大，所以在变电站投运初期的2007年，主变压器大多运行在半载以上状态。

为节省不必要的能源浪费，在主变压器的选择上，我们尽可能的降低主变压器的负栽损耗（铜损），兼顾考虑降低主变压器的空栽损耗（铁损）。

具体选择参数如下：

在额定电压、额定频率下，75℃时，且为100%负载、COS=1，高中压绕组间效率不小于99.85%：

负载损耗（高—中,334MVA）≤430kW（单相），低于国标值540kW（单相）；

空载损耗≤70kW（单相），低于国标值125kW（单相）；

总损耗的误差为+0%

年总损耗平均值P=8760*（Po+0.1Pcu）。

主变压器每年的总损耗值较国标可减少578160kWh；若电费按0.50元/kWh计算，年可节约费用28.9万元。

2.2.2降低站用电的容量、选择低损耗站用变压器

在站用电的选择上，设计严格按照变电站的实际用电负荷并考虑同时率计算站用变的负荷。

根据《220kV－500kV变电站所用电设计技术规程》（DL/T5155－2002）的规定及站用电的计算，本工程远景设2台站用工作变压器，选用油浸式变压器，本期建设1台。

电源取自本期建设的1号主变压器低压侧，另设1台专用站用备用变压器，选用干式变压器，备用电源从青口110kV变电站10kV母线引接，青口110kV变电站距离本变电站约10km，供电可靠。

经负荷统计计算，站用变压器容量选用800kVA。

鉴于500kV变电站对站用变压器供电的可靠性要求较高，站用变压器容量是按1台站用变能带全部站用电负荷考虑，所以正常运行状态站用变压器大多工况条件下不能满载运行。

为节省不必要的能源浪费，在站用变压器的选择上，我们也是尽可能的降低空栽损耗（铁损），适当降低主变压器的负栽损耗（铜损）。

具体选择参数如下：

油浸式变压器SZ9-800/35，

空载损耗：

≤1.4kW，小于国标1.54kW；

负载损耗：

≤10.5kW，小于国标11kW；

干式变压器:

SC-800/10

空载损耗：

≤1..38kW，小于国标2.35kW；

负载损耗：

≤6.02kW，小于国标10.3kW；

年总损耗平均值P=8760*（Po+0.1Pcu）。

从上表可以看出：

油浸式变压器每年的总损耗值较国标可减少1664.4kWh；若电费按0.50元/kWh计算，年可节约费用832元。

干式变压器:

每年的总损耗值较国标可减少12264kWh。

若电费按0.50元/kWh计算，年可节约费用6132元。

2.2.3导体选择

导线截面选择过大，则导致导线投资显著增加，并且增大有色金属耗量及其在制造过程中的耗能量；导线截面选择过小，则导致运行中的电能和电压损失加大，使电能的传输质量和运行经济性变差。

本工程在站内导体的选择优化时，主要考虑对载流较大的主变各侧回路按经济电流密度进行选择导线。

主变压器各电压等级进线根据导体经济电流密度所选导体的规格见下表，其中变压器最大负荷利用小时数按5500小时考虑：

电压等级

（kV）

工作电流

（A）

导体的经济电流密度j

（A/mm2）

根据j所需的截面

（mm2）

导体规格

500

909

0.39

2331

2×NRLH58GJ

-1440/120

220

2067

0.39

5300

2×LGJ-1400/135

但导体截面的选择，也不是以经济电流密度为唯一依据，而是综合考虑变电站全寿命周期内相应截面导体的运行损耗费用和导体及相应构架、支架等初投资后确定。

根据以上表格，本工程500kV主变进线选用2×LGJX-1400/135，完全满足按照经济电流密度选择导线的要求。

220kV主变进线，因为工作电流较大，根据经济电流密度计算出来的导体截面也较大。

如果按照上表截面选择导体，则需选择4根大截面导线，一方面，不利于变电站内导体与设备的连接，另一方面，由于采用较多导体，加大了悬挂导线构架的拉力，增加土建方面的投资。

综合比较，本工程设计考虑在选择2根导线的前提下，尽可能的选择截面较大的导线，即选用2×NAHLGJQ-1400，可以满足主变回路最大工作电流的要求，并具有经济性，且施工安装、运行、维护较方便。

另外，在变电站设计过程中优化金具设计，使其表面场强分布尽量均匀，减少电晕损耗。

通过合理的导体选择，将有效地降低工程的综合能耗。

2.2.4照明等站用电节能

变电站中用电量较大的经常性负荷有室内的各继电器、控制室空调用电，室外的端子箱及设备操作机构的防露干燥加热用电，夜间照明用电。

在室内设备选型上，首先要求提高设备对环境温度、湿度的适应能力。

事先了解设备对正常工作条件的要求，合理配置空调容量，使其在常规运行条件下一般采用自然对流通风散热。

对室外的端子箱及设备操作机构的防露干燥加热用电，考虑采用温、湿自动控制以降低经常性能耗。

照明在变电站内属于辅助生产设施，往往易被忽视。

而实际上变电站照明负荷约60kVA，占站用电总容量的10%左右，且属于经常连续工作的负荷，照明节电的潜力在变电站中也占有较大份额。

照明节能有多种途径，本工程主要采用以下方面进行节能：

1）合理的照明设计

合理选择照度是照明设计的首要问题，按照《火力发电厂和变电所照明设计技术规定》（DLGJ56-95）中的要求进行照度计算后，确定灯具的数量、功率；其次在灯具布置时，应按照生产工艺的要求或自然采光情况分区分组，照明开关的设置与上述区、组一一对应，方便控制，以提高灯具的利用效果和降低白天照明灯具的使用率；照明设计中还应该考虑运行维护的方便，对照明开关的控制对象予以明确标识，减少误开灯具的次数，节约电能；照明线路的损耗约占输入电能的4％，影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积，三相四线制供电线损仅为单相供电的28％，因此照明系统应尽可能采用三相四线制供电，同时，注意三相负荷的均衡，减少中性线流过的不平衡电流，降低损耗。

2）选用高效节能光源及其配件

3）选用配光合理、效率较高的灯具

照明节能设计还可选用配光合理、效率较高的灯具。

如在保证照明质量的前提下，优先采用开启式灯具，少采用装有格栅和保护罩的灯具等。

4）变电站夜间采用分层照明

变电站夜间照明考虑采用分层照明。

正常巡视开启低照度道路照明，设备维护检修开启局部强光照明。

2.3站内建筑物节能

1）建筑物及房间的朝向设置

本站内的主要建筑物均采用南北向放置，主要空间争取良好朝向，满足冬季的日照要求，充分利用天然能源，改善建筑物室内热环境的设计，是最基本的节能措施。

2）节能外墙设计

墙体是建筑物外围护结构的主体，其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。

《公共建筑节能设计标准》中外墙传热系数要求K≤1.5w/（m2·k）。

常规建筑外墙多采用机制页岩多孔砖，其传热系数K=1.10w/（m2·k）。

加气混凝土砌块，传热系数K=0.875w/（m2·k）。

本工程墙体材料考虑采用加气混凝土砌块，其传热系数小于常规采用的机制页岩多孔砖，更是远远小于设计标准的要求，具有良好的保温性能，并能够保护耕地，节约能源。

3）节能外窗设计

外门窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，其能耗占建筑总能耗的比例较大，其中传热损失为1/3，冷风渗透为1/3。

所以，在保证日照、采光、通风、了望要求的条件下，尽量减小建筑物的外门窗洞口的面积，提高外门窗的气密性，减少冷风渗透，提高外门窗的保温性能。

《公共建筑节能设计标准》中要求，当0.2<窗墙面积比≤0.3时，

窗的传热系数K≤4.7w/（m2·k）。

铝合金窗单层玻璃传热系数K=6.0～6.5w/（m2·k）。

塑钢窗双层中空玻璃传热系数K=2.5～3.0w/（m2·k）。

本工程建筑设计除合理控制窗墙面积比外，外窗设计考虑选用塑钢双层中空玻璃窗。

中空玻璃存在着气体间隔层，具有突出的保温隔热性能，是提高门窗节能水平的重要材料。

塑钢双层中空玻璃窗同时具有优良的气密性、水密性、隔音性和保温性，节能效果显著。

4）节能屋面设计

《公共建筑节能设计标准》中要求,建筑屋面传热系数K≤0.90w/（m2·k）

常规细石混凝土架空隔热板屋面传热系数K=2.5w/（m2·k）。

挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板保温层屋面传热系数K=0.88w/（m2·k）。

可以看出常规架空隔热做法已不满足节能要求。

本工程选用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板作为屋面保温材料，厚度按《民用建筑热工设计规范》确定。

既避免屋面重量、厚度过大，又易于保温节能。

5）建筑节能效果

建筑的节能最终体现在采暖、通风、空气调节和照明上。

在建筑的全年能耗中，大约50％～60％消耗于空调制冷与采暖系统，20％～30％用于照明，而空调采暖这部分能耗中，大约35％～50％由外围护结构传热所消耗。

通过计算可知，本工程采取节能措施与未采取节能措施相比，全年总能耗减少了约50％，工程全寿命周期成本内的节能效果显著提高。

2.4节约水能设计

控制主控楼建筑体积小于3000m3，变电站无需设置水消防，减少变电站用电及用水，并节省工程投资约20万元。

变电站站区给水管采用糙率小的PE管材，减少了沿程水头损失，降低了水泵的扬程。

变电站内选用节水型的卫生器具及水龙头，节约了水能资源。

3结论

本工程设计，通过上述节能降耗措施，来达到依靠科学技术、降低消耗，合理利用资源，提高资源利用效率，切实保护生态环境。

推广采用节能、降耗、节水、环保的先进技术设备和产品，强制淘汰消耗高、污染大、质量差的落后生产能力、工艺和产品，有利于资源节约和综合利用，从源头杜绝能源浪费。