110kV变电站工程典型设计.docx

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110kV变电站工程典型设计

目录

第一章：

总的部分

1.1设计依据

1.2建设规模

1.3设计内容和范围

1.4主要设计原则

1.5设计方案概述

第二章：

电力系统部分

2.1供电现状及负荷预测

2.2无功补偿及电压调整

2.3主要技术参数

第三章：

电气部分

3.1电气主接线

3.2短路电流计算及主要电气设备选择

3.3电气总平面布置

3.4各级配电装置

3.5综合自动化系统

3.6所用电及直流系统

3.7通讯系统

3.8过电压保护及接地

3.9电气照明

3.10电缆敷设

第四章：

土建部分

4、土建部分

4.1概述

4.2站区总布置与交通运输

4.3建筑

4.4结构

4.5暖通

5、水工部分

5.1给水系统

5.2排水系统

5.3排油系统

6、消防部分

7、劳动安全卫生

7.1概述

7.2劳动安全卫生措施

7.3综合评价

8、环境保护

附件：

1.福建省厦门电业局计划部文件“关于下达110kV西柯输变电工程初设任务的通知”（计划【2004】6号）。

2.建设项目选址意见书（【2005】厦规同选址第0031号）

3.西柯变土壤电阻率试验报告（2005.04.19）

第一章总的部分

1-1.设计依据

1.福建省厦门电业局计划部文件“关于下达110kV西柯输变电工程初设任务的通知”（计划【2004】6号）。

2.建设项目选址意见书（【2005】厦规同选址第0031号）

1-2.建设规模

变电站终期规模为3×40MVA，两回110kV进线，24回10kV出线。

本期工程：

两台主变（容量均为40MVA），电压等级为110±8×1.25%/10.5kV，三相双绕组有载调压、自冷式、低损耗、低噪音变压器，两回110kV架空进线，每台主变10kV侧配八回馈线。

每台主变设4800kvar及5400kvar并联电容器组无功补偿装置各一组，本期工程共4组并联电容器组。

终期工程：

增加一台40MVA主变，增加八回10kV馈线柜及2组并联电容器组。

1-3.设计内容和范围

根据设计任务书要求按最终建设规模考虑进行总体布置，主设备选型、布置设计及相应的主辅生产建筑物构筑物及辅助生产设施，110kV部分设计至出线门型架，10kV部分设计至10kV高压开关柜底部接线铜排，站内的相关建筑物，构筑物一次建成。

因本变电站主要供电对象为同安西柯工业区内的工厂企业，用电需求大，供电可靠性高，规划均采用电缆出线供电，按工业区目前发展速度，变电站送电后短期内出线电缆数量将大量增加，参考周边变电站近年电容电流测量结果，预计本站电容电流很快超过10A。

故本期工程即装设消弧线圈接地补偿装置二套。

1-4.主要设计原则

（1）.站内110kV接线采用——两线三变外桥式接线，全户外布置。

（2）.10kV采用单母线四分段，10kV馈线采用电缆馈出。

（3）.中性点接地方式：

110kV系统中性点采用直接接地方式；10kV系统采用中性点经消弧线圈接地方式。

（4）.主变压器选用三相双绕组自冷式有载调压变压器；主变外绝缘及户外设备的电气泄漏比距不小于2.5cm/kV，户内设备的泄漏比距不小于2.0cm/kV。

（5）.全站采用微机保护及综合自动化系统，以实现四遥功能及无人值班。

（6）.站用交流电源为两台50kVA干式变压器，10kV电源分别取自本站两段不同的母线；直流采用微机控制高频开关电源铅酸免维护直流装置一套，配10A高频开关整流模块，共三块。

1-5.设计方案概述

本工程110kV侧为两线三变外桥式接线，10kV侧为单母线四分段接线。

全站布置由东向西依次布置为110kV户外设备、主变压器、主控配电楼。

系统接入方式具体如下：

西柯变两回110kV进线一回从梧侣～马巷送电线路T接，另一回从梧侣变架设导线直接接入（线路长约5km），两回进线都采用架空进线。

详见110kV西柯变电站进线工程。

主要经济技术指标：

第二章电力系统部分

2-1．供电现状及负荷预测

同安区的西柯工业区由220kV梧侣变架设四回10kV线路进行供电。

由于负荷增长迅速，2003年最高负荷已达到20.46MW，同比增长35.5%，已出现严重超载现象，无法满足该地区正常的生产、生活用电要求，并已对部分用户采取限电措施。

随着厦门市海湾城市建设步伐的加快，西柯镇预计增加用电负荷有：

①同安西柯工业区规划用地面积3.4平方公里，预测用电负荷4.1万kW；②同安轻工业食品工业园区规划用地面积2.3平方公里，预测用电负荷将达到3.0万kW；③古龙工业区规划用地面积360亩，预测用电容量为5000kVA。

因此，有必要尽快建设110kV西柯变，并在2006年初建成投产，以满足西柯镇日益增长的用电需要，提高该地区供电可靠率及电压合格率。

2-2．无功补偿及电压调整

无功补偿根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，本工程采用变电站10kV侧集中补偿。

每台主变配1组5400kVar及1组4800kVar框架式并联电容器组，补偿容量占主变容量的25.5%。

本期工程先设置2组5400kVar及2组4800kVar并联电容器组，终期再上1组5400kVar及1组4800kVar并联电容器组。

全站终期补偿装置容量将达到30600kVar。

站内10kV侧母线上并联电容补偿装置及主变压器有载调压开关联合作用可实现站端电压调整，无功补偿装置按功率因数和负荷变化投切，以就地平衡无功；有载调压开关则在无功平衡的情况下调节电压，以控制达到预定的标准送电端电压。

2-3．主要技术参数

（1）主变压器参数

类型：

低损耗、低噪音、自冷式有载调压变压器

容量：

40000kVA

电压比：

110±8×1.25%/10.5kV

接线组别:

YN,d11

阻抗电压:

Uk%=10.5%

（2）短路阻抗：

本方案计算用系统短路阻抗按厦门电业局调度所所下达厦门电网2005年最大短路容量计算值计算，220kV梧侣变电站110kV母线侧阻抗标么值为0.045。

第三章电气部分

3-1．电气主接线：

变电站两回110kV进线均为架空进线，一回T接于梧侣～马巷送电线路，另一回直接接至梧侣变电站。

110kV侧采用——两线三变外桥式接线，10kV侧为单母线四分段接线。

3-2．短路电流计算及主要电气设备选择

根据厦门电业局调度所所下达厦门电网2005年最大短路容量计算值中220kV梧侣变电站110kV母线侧三相短路容量作为系统短路容量，计算结果详见“短路电流计算结果表”（B5023C-A01-17）。

由于本站主要是用于西柯工业区内负荷供给，对供电质量、可靠性和连续性要求较高，同时该站按“四遥”功能的无人值守变电站设计，因而主设备选用可靠性高，技术性能良好，维护工作量小的设备，根据短路电流计算结果选择如下：

（1）110kV主设备

A．选用ABB或西门子等合资SF6断路器，采用弹簧操动机构，开断能力强，安全可靠性高，维护工作量小。

B．选用GW4-110ⅣD（W）/1250型带双侧（或单侧）接地的隔离刀闸，其主刀附电动操作机构，地刀选用手动操作机构。

（2）10kV设备考虑选用KYN28-12型金属铠装真空开关柜，配VD4真空断路器，弹簧操作机构，并具有“五防”功能。

（3）无功补偿装置可选用为户外式，密集型并联电容器组带干式串联电抗器。

也可选用户内式，框架型并联电容器组带干式串联电抗器。

（4）10kV系统接地装置选用调容式自动跟踪补偿消弧线圈及接地选线装置。

（5）本变电所户外设备污秽等级按Ⅲ级污区考虑，户内设备外绝缘泄漏比距按20毫米/千伏选择，户外设备外绝缘泄漏比距按25毫米/千伏选择。

3-3．电气总平布置

根据规划管理局提供的规划用地坐标，本设计在总平布置上考虑了两个方案。

方案一：

主变压器和110kV设备为全户外式布置，从东至西依次布置为：

110kV线路电压互感器、避雷器、110kV进线门型构架、隔离刀闸、断路器、桥设备、主变等电气设备及主控配电楼；主控配电楼为两层建筑，一层设10kV配电室；二层设主控及通讯室。

10kV并联电容器、10kV消弧线圈接地成套装置放置于户外。

站内10kV馈出电缆均沿站内电缆沟敷设，站内设环形道路，全站总用地面积6581平方米，参见图B5023C-A01-04、05、06。

方案二：

与方案一布置大致相同，主变压器、110kV设备为户外式布置。

从东至西依次布置为：

110kV设备、主变压器、主控配电楼。

10kV并联电容器、10kV消弧线圈接地成套装置放置于主控配电楼内。

主控配电楼仍为两层建筑，一层设10kV配电室、主控及通讯室；二层设10kV并联电容器室、10kV接地装置室。

站内10kV馈出电缆均沿站内电缆沟敷设，站内设环形道路，全站总面积6581平方米，参见图B5023C-A01-11、12、13。

方案一消弧线圈接地装置及并联电容器组放置于户外可减少变电站总建筑面积，节省投资。

方案二将消弧线圈接地装置及并联电容器组放置于户内则运行环境得以改善，缺点是将增大建筑面积，增加投资，且运输及安装、检修较不方便。

相比较而言，虽然户外运行环境较恶劣，但通过技术及经济比较，在保证所选用设备安全可靠的前提下，本设计推荐采用方案一。

3-4．各级配电装置

110kV配电装置均为两线三变户外式布置，选用常规设备。

方案一10kV电容器组及接地成套装置为户外布置，配电综合楼一层布置10kV配电室，层高4.5米，二层布置主控室，层高4.5米；方案二10kV电容器组及接地成套装置为户内布置，配电综合楼一层布置10kV配电室、主控室，层高4.5米，二层为10kV并联电容器室、10kV接地装置室，层高5.4米；10kV开关柜、控制屏均采用双列布置，具体详见附图。

3-5．综合自动化系统

本站综合自动化系统采用开放的分层分布式结构，分为站控层和间隔层，在功能上按对象进行设计。

对于10kV电压等级配电装置的保护、监控（采用一体化装置）及计量装置就地分散安装在开关柜上,主变保护及主变高、低压侧断路器、110kV桥联断路器、低压母联断路器的操作及监控部分仍按对象设计并集中组屏安装在主控制室。

通讯网络采用星型以太网作为站内局域网的方式，适用标准103、104通信规约。

站内其他智能装置可以通过以太网关连接到以太网上。

通信控制器采集的远动信息通过远动通讯通道实现与地调主站之间通讯。

全站配置微机五防装置一套并辅助以单元电气闭锁，实现全站的防误操作。

1、监控功能

可实现对站内所有断路器、110kV隔离刀闸、主变中性点接地刀闸遥控及对主变压器有载调压开关遥调、对消弧线圈档位遥调，实现站内各类信号远传，实现测量数据远传。

2、保护配置

由于本变电站按终端变电站设计，故本站110kV线路不设保护，仅配开关三相操作箱，线路故障由电源侧保护动作切除。

110KV侧装设备用电源自投装置一套,根据主接线的配置特点，按终期配置，备自投只能采用向2B主变一个方向自投，当满足备自投条件时，投入热备用的桥联断路器（100或190断路器），保证2B变不停电。

在本期工程中，190断路器不作为桥联断路器，只有100断路器具备自动投入功能。

（1）变压器保护设置：

A、变压器主保护

a）差动速断保护

b）比率差动保护

c）CT断线闭锁保护

B、变压器非电量保护

a）本体重瓦斯跳闸或发信，有载开关重瓦斯跳闸或发信

b）本体及有载开关轻瓦斯发信，压力释放跳闸或发信

c）温度过高跳闸或发信

C、变压器后备保护

a）复合电压闭锁过流保护，I段第一时限（或I段）出口跳10kV分段断路器；I段第二时限（或II段）出口跳本变10kV侧断路器，并闭锁10kV分段备自投；I段第三时限（或III段）出口跳本变二侧断路器

b）变压器接地保护设二段中性点零序过流保护及一段间隙过流过压保护，零序过流I段跳桥联断路器，间隙过流过压或零序过流II段跳主变高、低压侧开关

c）过负荷保护，三段定值，三段时限，三个独立出口

d）PT断线告警闭锁保护

（2）10kV馈线保护

A、两相式限时电流速断、过电流保护及后加速

B、三相一次重合闸

C、低频减载

（3）10kV电容器保护

A、三相式限时电流速断、过电流保护

B、过电压保护

C、低电压保护

D、开口三角电压保护

（4）10kV接地变保护

二相式电流速断、定时过流保护、零序电流保护

10kV系统装设小电流接地选线装置一套

1#2#消弧线圈各装设自动调谐控制装置一套。

（5）10kV备用电源自投

10kVI、II段母联装设备用电源自投装置，母联900断路器设过流保护，#2主变低压侧992、994断路器分别设过流保护。

（6）10kV联络线保护

A、光纤纵差保护

B、两相式限时电流速断、过电流保护及后加速

C、三相一次重合闸

D、低频减载

3-6．所用电及直流系统

1、所用电供给直流装置、主变有载调压开关、站内通风及照明、通讯、远动、110kV断路器、刀闸及10kV开关柜加热器、检修电源等。

为了保证供电可靠性，本站装设两台SCR9-50/10，电压10/0.4kV的干式变压器，分别接于10kVI段、IV段母线上，安装在10kV开关室，正常时一台工作，一台处于热备用，当一台出现故障退出时另一台可自动投入。

站用交流母线为单母线接线。

2、直流系统采用微机控制高频开关电源铅酸免维护电池成套装置，容量为120AH，按单母线单组蓄电池及三台10A高频开关整流模块配置，直流主要供给保护、监控及10kV弹簧储能、110kV开关操作回路等用电。

设置12路控制电源。

3-7．通讯系统

西柯变位于同集路西侧同安轻工业园内，地理位置在220KV梧稆变与110KV洪塘头变之间。

为保证本站对地调的可靠通讯，拟设置两路通讯通道与地调通讯。

一路通道可主要利用同集路一侧的10KV架空线路由西柯变向洪塘头变敷设24芯普通光缆，设置SDH622光纤设备通讯，在洪塘头变转接已有的光纤通道与地调通讯；另一路可利用本站至梧稆变的110KV线路架设24芯OPGW光缆一条，两端设置PDH光纤设备通讯，在梧稆变转接已有光通道与地调通讯。

OPGW光缆的设计及费用列入西柯变110KV线路工程。

西柯到洪塘头变的普通光缆的敷设，沿10KV线路架空敷设约3公里，沿10KV电缆管沟敷设约5公里。

通讯通道的组织及设备配置情况详见通讯通道组织图和相应的通信设备材料表。

3-8．过电压保护及接地：

（1）直击雷保护

方案一全站由三支30米等高独立避雷针组成对户外电气设备的直击雷保护网。

方案二全站由两支30米等高独立避雷针组成对户外电气设备的直击雷保护网。

（2）在110kV各回进线侧及10kV各段母线上装设氧化锌避雷器作为雷电入侵波保护。

（3）在各台主变110kV中性中点处，装设一只YH1.5W-72/186W型氧化锌避雷器作为中性点绝缘保护。

（4）在变电站内敷设以水平接地体为主、垂直接地体为辅的外缘闭合的复合地网，根据西柯变土壤电阻率试验报告，平均土壤电阻率ρ＝108.3Ω.m，经对最大接触电位及跨步电势验算，均不能满足要求，故要求：

1）在110kV设备区、主变坑四周、户外10kV设备区增设均压带，即每隔2.5米设一均压带；2）所有进站道路、经常维护的通道及主变坑四周均应在混凝土道路（路面）下铺设沥青混凝土层，其厚度为4cm，其余设备区场地四周均匀铺设厚度为20cm的砾石层。

3-9．电气照明

本站电气照明设工作照明系统和事故照明，工作照明由站用电380/220三相四线制系统提供，主控室及各级配电室采用荧光灯和白灯混合照明，屋外照明采用投光灯和庭园灯，在楼梯、过道及主控制室、10kV配电室内装设事故照明灯，在门卫室内设两台手提式应急灯，主控室、10kV配电室、各级配电室楼道入口处均设有荧光灯式应急灯（出入口指示）。

3-10．电缆敷设

全站电力、主控制电缆的敷设方式为电缆沟、电缆穿管。

10kV电缆沿主控配电楼外电缆沟敷设，由于远期10kV电缆出线较多，且用电项目分布较分散，因而主控楼外设置四个出线电缆沟（均为W×H=1200×1100mm）接至站外电缆主干管沟。

第四章土建部分

方案一

根据站址总体规划及电气工艺要求，方案一采用全户外式，为推荐方案，分述如下：

4、土建部分

4.1概述

4.1.1所址地理位置及场地概况

站址位于厦门市同安区食品轻工业园区，西面与纵四路相邻，交通条件便利。

经调查该场地不属于农业保护用地。

所址地处经济相对发达地区，按最终规模进行规划，一次征地并进行场地平整，分两期建设，站区围墙内用地面积为5712.5m2，所址征地面积为6581.0m2。

同安食品轻工业园区已形成发达的交通运输网络，区内公路由区域性快速交通干道和城市主干道形成四通八达的交通网，交通十分便利。

所址处以西已建成纵四路，水泥路面，路宽24米，目前汽车可直达所址，所址交通便利，无需再建进站道路。

站址内无拆迁建、构筑物。

4.1.2设计原始资料

4.1.2.1工程地质和水文地质

根据国家质量技术监督局《中国地震动参数区划图（GB18306-2001）》及厦门地质勘察院《岩土工程勘察报告》，所址所在区基本地震加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度均为7度区，设计地震分组为第一组。

根据钻探揭示，所址场地内地层结构自上而下为：

①素填土、②粉质粘土、③砾砂、④残积砾质粘性土。

综合评价，本场地及周边地势开阔平坦，地基土层结构简单，但场地表层地基稳定性较差，需进行强夯，强夯后可保证地基稳定性，适宜拟建物建设，主控楼采用柱下独立基础，持力层为强夯后的素填土层。

4.1.2.2所址气象

所址处于福建省南部沿海，属南亚热带季风气候，所址处主要气象灾害为台风和雷暴。

4.1.2.3所址气象条件

1）气温

多年平均气温20.6℃

极端最低气温1.5℃

极端最高气温38.5℃

2）气压

多年平均气压1014.4hPa

多年最高气压1015.3hPa

多年最低气压1013.5hPa

3）湿度

多年平均相对湿度78%

多年最小相对湿度10%

4）降水量

多年最大降雨量1998.6mm

多年最小降雨量900.7mm

多年日最大降雨量315.7mm

多年小时最大降雨量88.1mm

多年10分钟最大降雨量24.0mm

5）风速

多年平均风速：

3.2m/s

多年瞬时最大风速60m/s

五十年一遇离地10m高设计风速（10min平均最大风速）为38.9m/s。

6）风向

全年主导风向E

冬季主导风向E

夏季主导风向SE

7）雾、雷暴日数

多年平均雾日数31d

多年最多雾日数36d

多年平均雷暴日数40.9d

多年最多雷暴日数46.0d

多年平均大风日数28d

多年平均降水日数123d

最长大风日数7d

8）当地暴雨强度公式

q=850（1+0.745LgP）/t0.514

式中：

q——暴雨强度[l/（s·hm2）]

t——降雨历时（min）

P——重现期（a）

4.1.3主要建筑材料

水泥：

P.O32.5～P.O42.5普通硅酸盐水泥

砼：

C10~C25

钢筋：

HPB235、HRB335

钢材：

Q235、高强度钢材

焊条：

E43，E50系列

砖：

MU10多孔砖，MU10普通实心砖

石材：

MU20以上无风化条石或块石

4.2站区总布置与交通运输

4.2.1总体规划

4.2.1.1与地方规划的关系

变电站地处厦门同安轻工业园区，所址用地已取得当地规划部门的建设项目选址意见书。

所址不存在压矿问题。

所址及附近无文物古迹。

4.2.1.2扩建条件

站区按最终规模（3×40MVA）进行规划，一次征地并进行平整，所内分期建设。

4.2.1.3出线方向

根据电网系统接入要求，110kV线路由东部进入，10kV出线沿南、北两个方向引出。

4.2.1.4进所道路

利用纵四路作为进所道路进入本站。

4.2.1.5给排水及防洪

站区生产、生活及消防用水采用市政给水网络；站区生活污水经处理达标后排入市政污水管道；事故油池经油水分离后将油回收利用，剩余雨水排入市政雨水管道。

4.2.1.6坐标及高程系统

为了与当地规划相符，本变电站的测量坐标采用92年厦门坐标，高程采用56年黄海高程。

4.2.2站区总平面布置

4.2.2.1总布置原则

1）总平面按最终规模进行规划设计，用地一次征用并进行平整，分期建设。

2）主控楼布置在站区西部，紧邻纵四路，进出方便。

4.2.2.2站区总平面格局

根据上述分析，站区大致呈由西向东布置主控配电楼、主变、110kV配电装置区的总平面格局，进站入口设于纵四路。

4.2.2.3站区总布置方案

站区大致呈由西向东布置主控配电楼、主变坑、110kV配电装置区的总平面格局；10kV电容器组、10kV接地成套装置放置于户外，于站区北面由西至东一字排开布置。

进站主入口设在纵四路，站内设环形道路。

110kV架空线路从变电站的东面进线。

10kV电缆沿变电站南侧、北侧的两城市道路向外出线。

主变位居站区中心，三台主变以防火防爆墙隔离，以节约用地。

此方案将10KV电容器组及10KV接地成套装置放置于户外可减少变电站总建筑面积，节省投资。

4.2.3站区竖向布置

4.2.3.1站区竖向布置方式

自东向西放坡0.5%，主控配电楼室内外高差为0.35m，±0.00相当于黄海高程10.45m。

4.2.3.2站区场地排水

所内排水采用有组织排水方式，即：

地面——路牙——雨水口——下水道——市政管网，站区雨水口沿道路路边布置，采用平蓖式雨水口，间距约25m。

4.2.4管沟布置

所内沟道主要为电缆沟，电缆沟布置力求顺直短捷，沟道盖板顶部高出设计地面0.10m，沟道纵向坡度不小于3‰。

所内电缆沟采用砼或钢筋砼结构，过道路电缆亦采用电缆沟，所有电缆沟盖板均采用包角钢处理。

站区管道有雨水排水管、消防给水管、事故排油管，均采用直埋敷设。

站区的雨水排水管布置在路面下。

4.3建筑

4.3.1功能布置

主控配电楼共2层。

一层高4.5m，布置10kV配电室、警卫室、二层高5.0m，布置主控室、通讯间。

4.3.2建筑装饰

主控配电楼屋面采用坡屋面，防水等级为Ⅱ级，采用一道柔性防水（一道2厚聚氨酯防水涂膜）。

卫生间防水做法为20厚防水砂浆上铺聚合物水泥基弹性防水涂料。

填充墙采用190mm厚模数多孔砖墙。

踢脚板均为150高，面层同所处楼地面。

4.3.3围墙

采用金属镂空围墙，高2.2m，每隔3.6m设一柱子。

4.4结构

4.4.1地基处理

根据钻探揭露，拟建场地当回填至设计标高后素填土层的厚度达4~6m，由于该土层为新近回填且未进行专门性压实，均一性差，固结沉降量将较大，为减少影响，拟对素填土层进行强夯处理。

强夯处理范围：

变电站用地范围内均需强夯，强夯的有效加固深度应达5m。

本工程采取两遍强夯一遍满夯，夯击点距8mX8m，两遍夯击点间错点分布。

强夯的单击夯击能取2000kN.m。

最后一遍满夯的单击夯击能取1000kN.m。

每一夯击点的夯击次数按下述要求确定：

最后两击的平均夯沉量不大于50mm，夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生起锤困难，夯坑较深时，应填平夯坑再夯。

强夯效果要求：

素填土地基承载力特征值fak≥150kpa；建构物基础均以强夯后的素