张家口张北220kV变电站110kV间隔扩建工程初步设计说明书.docx
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张家口张北220kV变电站110kV间隔扩建工程初步设计说明书
批准：
李巍
审核：
赵汝彧曾丰汤青松
校核：
赵楠王永宏王永永
设计：
王静张缨彭程
1.总的部分
1.1工程设计的主要依据
1）《关于委托开展张纪110kV输变电工程可研工作的通知》
2）国家电网公司输变电工程通用设计（2013年版）
3）国家电网公司输变电工程通用设备标准和物资采购标准。
4）《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》（国家电网基建〔2011〕58号）。
5）《国家电网公司智能变电站优化集成设计建设指导意见》（国家电网基建〔2011〕539号）。
6）国家电网公司部门文件基建技术【2014】10号《国网基建部关于加强新建输变电工程防污闪等设计工作的通知》。
1.2工程建设规模和设计范围
1.2.1工程项目名称及划分
工程主项目名称
工程子项目名称
冀北张家口张北西110千伏输变电工程
张北220千伏变电站110千伏张北西间隔改造工程
张北～张北西110千伏线路改造工程（含OPGW复合光缆工程）
张北～白龙山π入张北西变电站110千伏线路工程（含OPGW复合光缆工程）
张北西110千伏变电站新建工程
本设计为子项目：
张北220千伏变电站110千伏张北西间隔改造工程。
1.2.2工程建设规模
本期工程改造1个110kV出线间隔，占用张北站110kV原至康保间隔（114#）。
1.2.3设计范围
（1）根据接入系统审查意见完善最终接入系统方案。
（2）在系统一次提出的接入系统方案基础上，进行系统二次设计。
报告内容包括：
继电保护与安全自动装置，调度自动化，系统通信。
（3）针对接入系统方案进行张北220kV变电站扩建张北西110kV出线间隔工程。
（4）本工程设计以110kV进线架构为分界点，架构线路侧列入线路工程。
（5）编制工程项目的初步设计概算书。
1.3建设单位、设计单位及建设期限
建设单位：
冀北电力有限公司
设计单位：
张家口先行电力设计有限公司
建设期限：
2015年12月
1.4张北220kV变电站现状
张北220kV变电站为系统枢纽站，规模为2×120MVA+180MVA主变压器，电压等级为220kV/110kV/35kV。
220kV出线3回，分别为：
万全2回、单晶河1回。
110kV出线11回，分别为：
庙洼2回、康保1回、南滩1回、国华2回、国投2回、曹碾沟1回、检测中心1回；2014年预测最大负荷约为170MW。
目前，张北220kV变电站220kV配电装置为双母线接线，110kV配电装置为双母线带旁路接线。
35kV配电装置为单母线分段接线。
每台变压器35kV侧配置容量30Mvar的电容器。
220kV电气设备的短路电流水平为50kA；110kV侧电气设备短路电流水平为40kA。
35kV短路电流水平为40kA。
张北220kV变电站距拟定的张北西110kV变电站站址直线距离为13.5km。
1.5自然条件
张北县属东亚大陆性季风气候中温带压干旱区，春季干旱、多风少雨，夏季短而多雨、秋季晴朗，无霜期短，平均为103天，全年平均气温低、温差大是本区极为显著气象特点。
据张北县气象站自1978年至2006年12月建站以来气象资料，年平均气温3.02℃，极端最高气温35.1℃，极端最低气温-35℃，历年一月份平均气温-18℃。
平均年降水量354mm，主要集中在6-9月间，历史最大冻结深度2.8m。
污秽等级:
按2013版冀北电力公司污区分布图，本站处于d级污秽区，本站设备外绝缘按e级污秽区进行设计：
单位爬电比距110kV≥2.5cm/kV，35kV、10kV≥3.1cm/kV
依据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），站址抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s。
1.6技术原则
1.6.1主要技术方案
本期工程扩建1个110kV出线间隔，占用张北220kV变电站至康保的110kV间隔。
1.6.2通用设计、通用设备、通用造价应用情况
本工程设备选型满足国家电网公司输变电工程通用设备（2013年版）。
110kV变电站通用设计、通用设备成果应用表
工程概况
电压等级
110kV
主变台数及容量（MVA）
—
出线规模（高/中/低）
1/0/0
变电站类型
AIS
配电装置类型（A:
GIS；B:
HGIS；C磁柱式；D:
罐式
C
设计方案选择
通用设计方案编号：
A
A：
直接采用通用设计方案；
B进线规模调整；
C:
无功补偿配置调整
通用设备
主变压器设备编号
—
并联电容器装置设备编号
—
110kV
GIS编号
—
断路器设备编号
1AF-A-2000/40
110kV避雷器设备编号
—
35kV开关柜（断路器）设备编号
—
10kV开关柜（断路器）设备编号
—
1.7主要技术经济指标
序号
项目
技术方案和经济指标
1
电压等级高/中/低：
110kV
2
主变压器
—
容量及台数：
规划/本期：
—
型号：
—
3
进出线
高压出线规模：
规划/本期：
本期110kV1回
中压出线规模：
规划/本期：
—
低压出线规模：
规划/本期：
—
4
无功补偿规模：
规划/本期：
—
5
电气主接线
高压：
规划/本期：
双母线带旁路接线
中压：
规划/本期：
—
低压：
规划/本期：
—
6
配电装置型式
高压：
形式、断路器型式、数量：
中压：
形式、断路器型式、数量：
—
低压：
形式、断路器型式、数量：
—
7
地域污秽等级/设备选择污秽等级选择：
d级/e级
8
运行管理模式：
无人值班
9
智能变电站（是/否）：
否
10
系统通信方式：
光缆通信
11
站外电源方案
—
架空线路长度（m）：
—
电缆线路长度（m）：
—
12
电缆
—
电力电缆长度（km）：
控制电缆长度（km）：
13
接地材料/长度（km）：
镀锌扁钢/0.06
14
变电站总用地面积（hm2）
—
其中：
围墙内占地面积（hm2）
—
进站道路占地面积（hm2）
—
15
进站道路长度：
新建/改造（m/m）
—
16
总土石方工程量：
挖方/填方（m3/m3）
—
17
边坡工程量：
护坡/挡土墙（m3/m3）
—
18
站内道路面积：
本期（m2）
—
19
水源方案：
—
其中：
站外供水长度（m）
—
20
总建筑面积（m2）
—
其中：
控制室建筑形式/面积（m2）
—
配电室建筑形式/面积（m2）
—
21
架构形式及工程量（t）
—
22
地基处理方案及费用
—
23
消防方案
—
24
动态投资（万元）
25
静态投资（万元）
建筑工程费（万元）
设备购置费（万元）
安装工程费（万元）
其他费用（万元）
26
建设期贷款利息（万元）：
27
建设场地征用及清理费（万元）：
--
2.电力系统
2.1电力系统现状
张家口地区电网地处京津唐电网西北部,是京津唐电网的一个重要组成部分，同时担负着“西电东送”的重要任务。
2014年，张家口地区电网结构较2013年没有发生大的变化，目前地区电网结构为：
张家口地区电网分三部分运行：
北部电网、中部电网、南部电网。
北部电网：
沽源500kV站#1、#2变通过察北站、义缘站、白龙山开闭站3座220kV，共带出28座新能源电场，成为坝上地区风电的送出通道。
中部电网：
槐安热电、张家口热电和万全站两台主变共同带出中部电网负荷。
即:
槐安热电通过槐青双回线—万青双回线与系统并网，并带出青水站负荷；万闫双回线带出闫家屯站负荷，沙闫双回线在闫家屯站备用；万张双回线并列带出张北站负荷；万全————宣西==宣东==侯家庙==黄金岛==万全形成双环网结构，带出以上各站负荷，同时通过东赵双回线并列带出赵川站负荷，沙岛双回线在沙电侧断开备用，作为沙电厂的厂用备用电源。
南部电网：
下电厂、古郡热电和张南500kV站两台主变共同带出南部电网负荷。
即：
张南==新怀来==上花园==君关==夏源==张南形成南部电网的加强型双环网结构，带出以上站负荷，同时经三关双回线并列带出三马坊站负荷，下电厂通过上园双回线与系统并网，古郡热电厂通过上郡双回线与系统并网，东郡双回线在古郡热电侧备用。
110kV全部开环或成辐射网运行。
截止到2014年12月底，我公司主网维护110kV及以上线路共计232条，总长度为5355.7公里；其中220kV线路82条，总长度2335.2公里。
共有110kV及以上变电站65座，主变129台，变电总容量9586MVA。
2014年张家口地区电网现状见图2-1。
图2-12014年张家口地区电网现状图
2.2接入系统方案
新建张北西110kV变电站π接入张北220kV变电站-康保110kV变电站线路上，形成张北220kV变电站-张北西110kV变电站和白龙山220kV变电站-张北西110kV变电站两回供电线路。
3.电气部分
3.1电气主接线
张北220kV变电站220kV配电装置为双母线接线，110kV配电装置为双母线带旁路接线。
35kV配电装置为单母线分段接线。
每台变压器35kV侧配置容量30Mvar的电容器。
3.2短路电流计算及主要电气设备选择
3.2.1短路电流计算
根据系统专业提供的短路电流计算数据，2014年站内短路电流计算结果如下：
地点
电压等级（kV）
短路电流（kA）
短路容量（MVA）
张北220kV变电站
220kV
10.979
4373.7
张北220kV变电站
110kV
12.289
2447.6
考虑到各种不确定因素，应留有一定裕度，因此张北220kV变电站110kV设备短路水平不低于40kA。
3.2.2主要设备校验及选择
本站110kV采用户外AIS设备，架空进出线，110kV部分所有电气设备均按40kA设计。
（1）110kV六氟化硫柱式断路器型号：
LW25-126
设备最高电压：
126kV
额定电流：
3150A
额定开断：
40kA
操作机构：
三相弹簧
额定峰值耐受电流：
100kA
额定短时耐受电流（有效值）：
40kA（4S）
经校验：
断路器满足本期工程，不需新换设备。
（2）110kV隔离开关型号：
GW4-110W
设备最高电压：
126kV
额定电流：
2000A
操作机构：
电动并可手动
额定峰值耐受电流：
100kA
额定短时耐受电流（有效值）：
40kA（3S）
经校验：
隔离开关满足本期工程，不需新换设备。
（3）110kV电流互感器型号：
LCWD2-110
设备最高电压：
126kV
额定峰值耐受电流：
100kA
额定短时耐受电流（有效值）：
40kA（3S）
额定电流比：
2×300/5A
准确级：
5P20/5P20/5P20/0.5/0.2S
经校验：
电流互感器不满足本期工程，需新换3支。
新换设备参数如下：
110kV电流互感器型号：
LB-110W3
设备最高电压：
126kV
额定峰值耐受电流：
100kA
额定短时耐受电流（有效值）：
40kA（3S）
额定电流比：
600-1200/5A
准确级：
10P20/10P20/10P20/0.5/0.2S
3.3电气平面布置及配电装置
本期改造110kV配电装置依据原有布置方式进行：
110kV配电装置采用户外中型布置，支持式管母线布置方案，母线支架高5.5m；出线架构高10米；间隔宽度8m；主变引线架构高10m。
本工程更换电流互感器的方案是将原有电流互感器拆除，在原有位置、原有支架上重新安装新的电流互感器，不需征地。
电气总平面布置不变。
3.4防雷与接地
本期工程扩建设备均在原直击雷保护范围内，不用增加新避雷针。
本期工程利用原水平接地装置，用―50×5镀锌扁钢与原主接地网连接引向各电气设备构成工作接地和保护接地。
施工完毕后要求实测接地电阻，主接地网接地电阻R≤0.5欧姆。
下列电气设备的金属部分均应接地：
（1）电气设备的操作机构。
（2）互感器的二次线圈。
（3）控制、保护、直流柜柜体及保护自动装置机箱。
（4）室内外配电装置的金属架构。
（5）屏蔽控制电缆、铠装电力电缆外皮。
7.节能及环保
7.1节能及环保主要原则
贯彻变电站通用设计，是变电站节能降耗的基础。
变电站主设备典型规范的原则是：
安全可靠、技术先进、自主创新；标准统一、通用互换、控制成本；环保节约，提高效率、降低造价；努力做到可靠性、统一性、通用性、经济性、先进性和灵活性的协调统一。
输变电工程通用设计是贯彻国家电网公司集约化管理的基础工作，变电站通用设计统一建设标准、统一设备规范、减少设备型式，便于集中规模招标，方便运行维护，降低变电站建设和运营成本；采用模块化设计，方便方案的拼接和扩展，加快设计、评审和批复进度，提高工作效率。
推广应用并实施变电站的通用设计，为严格概预算管理，加强电网规划、设计、建设、运营阶段的成本管理，严格控制费用支出，降低电网建设和运营成本，堵塞管理漏洞创造条件；为进一步统一建设标准、统一基建和生产运行标准、统一外部形象风格提供保障，为建设安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效的国家电网提供技术支持。
典设中主设备规范“通用性”和“经济性”就是实现节能降耗的具体体现。
通用性：
主设备的设计应考虑设备及其备品备件，在一定范围和一定时期的通用互换使用；不同厂家的同类产品，应考虑通用互换使用；设计阶段的设备选型要考虑通用互换；
经济性：
按照企业利益最大化原则，不片面追求技术先进性和高可靠性，要进行经济技术综合分析，优先采用性能价格比高的技术和设备。
本工程执行通用设计方案。
7.2节能及环保措施
7.2.1电气部分
（1）合理选择设备形式，有效节约土地资源。
本工程综合考虑变电站在系统中的重要性、变电站周围环境因素等，合理选择设备形式，对于站址为一般农田区域的变电站，结合污秽等级、当地经济发展，推荐110kV采用常规敞开式AIS设备,节省了设备投资。
（2）优化设计，减少占地面积，节省材料用量
通过大力推广通用设计、典型造价以及主设备典型规范，明确统一了各级配电装置的间隔宽度及布置尺寸，节省了钢芯铝绞线等材料用量；优化电缆沟布置，节省了电缆的长度。
本工程严格采用国家标准进行设计，充分考虑节能降耗的措施，主要措施如下：
1）采用的合理的导线截面，达到节能目的。
2）主变压器、所用变压器等设备选用节能产品，大幅降低变压器损耗，于常规设备相比，铜损降低15%，铁损降低30%，能量损耗显著降低。
3）严格控制建筑面积，减少采暖面积，有效降低相应的能耗。
4）采用节能灯具，可节省电能；实施绿色照明。
合理设计灯具，在满足照度要求的前提下，减少灯具的数量。
7.2.2土建部分
（1）总图
站区设计的是否合理关键在规划，在本变电站的规划中着重抓总体规划，规划设计配合电气工艺在设计过程中充分考虑了出线与站址区域现有状况以及地区负荷的分布等因素。
结合所址的环境、地理位置、交通运输等条件，充分比较并优化了电气总平面布置方案，从而做到布局合理、出线顺畅、节约占地、减少土方等。
与工艺专业配合，优化所区的道路、电缆沟及综合管线的布置，做到布局合理，电缆敷设路径最佳。
（2）结构
在结构设计过程中，我们严格按照国家标准设计，计算软件采用了先进的空间结构计算软件，进行结构体系的多方案比选。
与此同时，严格按照国家电网公司的通用设计，努力做到三材耗量最优。
（3）水工
本工程水工设计中尽可能减少单体建筑，有利于所区布置美观，并节约占地，减少了所区建筑面积。
优化水工管线，节约占地，节省管材30%，降低了工程造价。
给水部分：
泵房内深井泵采用变频深井泵，根据用水量大小来调节生活泵转速，尽量做到深井泵在低速区运转，以达到节能的目的。
变频深井泵的流量调节范为0~9m3/h，变频深井泵与定频深井泵相比较大约节约电能30%。
考虑到我国是一个缺水的国家，在设计中要本着节约用水的原则，必须严格使用节水节能型卫生器具。
大便器、小便器采用自闭式冲水阀，避免人忘记关闭阀门而造成水资源浪费。
在站前区适当设置绿化，配电区设置透水砖或铺设碎石的方式，以便减少绿化用水。
排水部分：
本变电站生活污水平均流量为0.20m3/h，最大小时流量为0.60m3/h，出水水质：
CODcr为350mg/L，BOD5为200mg/L，SS为300mg/L，PH值为6-9。
污水排至污水调节池，由潜水排污泵提升后再经一体化污水处理装置处理。
一体化污水处理装置处理出水水质为：
CODcr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，PH值为6-9。
满足国家一级污水排放标准。
潜水排污泵由污水调节池液位自动控制，高液位启泵，低液位停泵。
本工程已将生活污水进行了处理，达到了国家二级排放标准，已经不会对环境造成危害，尽可能在不增加投资，不增加占地的情况下，将处理后的生活污水充分利用，在夏季时作为绿化浇洒等使用，尽量做到生活污水零排放。
本工程所在地区为北方地区，干旱少雨，夏季时部分雨水可收集起来作为绿化用水，做到既节水又环保。
（4）建筑
本工程建筑物维护材料避免使用实心粘土砖，积极推广新型建筑材料，采用能耗低的空心砌块、粉煤灰砌体。
在设计过程中，我们重视建筑节能设计，降低了建筑能耗，减少采暖负荷，在保证室内热环境及卫生标准的前提下，做好建筑采暖、空调以及照明系统的设计，充分利用自然采光和自然通风，大力推广节能型门窗，提高建筑物的保温、隔热性能，确保单位建筑面积的能耗达标。
（5）暖通、通风、空调
本工程中所有建筑均按照节能建筑进行设计，采暖专业对建筑物耗热量指标进行了核算，并协助建筑专业修改设计，满足建筑节能设计标准的规定。
主控制楼和保护小室采用空调采暖，各房间采暖设备按设计热负荷合理选取，室内机采用遥控器独立控制，可根据不同房间温度要求进行设定，冬季室内温度设定范围：
继电器室及附属等房间为20℃，值休室为18℃，在设计空调系统时进行了详细的热负荷计算，根据各房间的热负荷配置空调室内机。
在满足电气设备散热要求的前提下，通风系统的设计充分利用自然通风，处理好室内气流组织，提高通风效率。
风机通风量的计算可根据电气设备的散热量和设备房间换气次数进行比较后选择其中最大值。
风机设置手动、温度自动控制2种方式，并且于火灾报警相连。
当室内温度达到所需通风温度时风机自动启动。
一般电气房间温度不得超过40℃。
采用分体柜式空调。
室内机采用遥控器独立控制，可根据不同房间温度要求进行设定。
夏季室内温度设定范围：
主控室、继电器室及通讯机房等房间为26~28℃，在设计空调系统时进行了详细的冷负荷计算，根据各房间的冷负荷配置空调室内机。
本工程中空调器，选用了符合现行国家标准《房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值》（GBl2021.3）的节能型空调器，同时室外机的设置充分考虑了夏季冷凝热排放条件，以防止热污染和噪声污染。
7.2.3防止水土流失措施
本工程要求对变电站边角闲置空地进行封闭。
封闭工程与主体工程，同时完工。
以达到降低水土流失目的。
8.劳动安全卫生
8.1主要依据
为了贯彻“安全第一，预防为主、综合治理”的方针，保障劳动者在生产过程中的安全和健康，根据国家的有关规定，本项目执行的国家有关劳动安全卫生标准和规范及采取安全卫生措施如下：
本工程执行的有关标准和规范
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《污水综合排放标准》GB8978-1996
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-1990
《建筑内部装修设计防火规范》GB50222-95
《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002
《消防安全标志》GB13495-92
《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83
《交流电气装置的接地》DL/T621-1997
《室内空气质量标准》GB/T18883-2002
《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229－2006
《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2006；
《电业安全工作规程》（发电厂和变电站电气部分）DL408-91；
《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005；
《气体绝缘金属封闭开关设备技术条件》DL/T617-1997；
《电力设备典型消防规程》DL5027-93；
《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007；
《地下水质标准》GBT14848-93等国家规范。
注:
以上规范在其修订版末正式颁布前均按上述规范执行。
8.2防火、防爆
变电站的防火措施：
在站区设置消防道路，主变压器采用推车式干粉灭火器；其他灭火系统采用手提式及推车式干粉灭火器。
8.3防毒防化学伤害
本工程涉及到得毒气、化学伤害主要来自110kV配电装置的SF6断路器设备，理论上存在SF6气体的泄漏可能。
防治的办法主要是对其SF6设备提出技术要求，将设备SF6气体的年泄漏率限制在规定的数值以下，符合现行的《气体绝缘金属封闭电器技术条件》的有关规定，并确保SF6气体的低毒特性，保证运行人员安全。
8.4防电伤、防机械伤和其他伤害
设计中，严格执行国标规定，保证各电压等级对地及相间、不同回路间的安全净距要求；保证道路系统设备运输的安全距离。
对于设置爬梯的地方，除应保证安全净距、便于安全攀登外，还重点考虑金属铁件的可靠接地，防止因感应电压电击造成高空坠落。
变电站内站有外露铁件均必须可靠接地，凡是人员能够触及到的用电器采用单相3线制或三相5线制系统，设置专用保护接地线，并加装漏电保护器。
变电站接地网的设计，必须保证跨步电压和接触电势的安全要求。
在经常有人出入的位置，采取均压措施。
8.5防署、防寒
在保证设备安全运行的同时，对于长期有人员活动的场站，设置电暖器和空调，使运行人员有一个良好的工作环境。
8.6防噪音
产生噪声的设备主要是:
变压器等高压设备。
防治噪声的办法主要是对其设备提出技术要求，选用低噪声设备，将设备产生的噪声限制在规定的数值以下，符合现行的《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005的有关规定。
为降低通风系统噪音排风机采用低噪声风机，排风机前安装消声器。
9.概算
9.1概算编制依据
（1）工程量依据本工程初步设计阶段设计图纸、设备清册及说明。
（2）建筑、安装工程费依据《电力建设工程预算定额》、《电力建设工程预算定额第六册调试工程》2006版。
（3）主材费依据《电力建设工程装置性材料河北北部2008综合价》。
国家电网公司电力建设定额站文件，国家电网电定[2008]26号文，《关于发布国家电网公司电力工程装置性材料预算价格调整系数的通知》。
（4）其他费用依据《电网工程建设预算编制与计算标准》2007版。
（5）电力工程造价与定额管理总站文件，电定总
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