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1、220kv变电站接入系统设计论文大学毕业设计论文10-X1148K-A04220kV变电站接入系统设计xx电力工程顾问集团xx电力设计院工程有限公司2015年7月批 准: xx 审 核: xx 校 核: xx 编 写: xx1 电力系统一次部分1.1 电力系统概况1.1.1 廊坊电网现状廊坊电网隶属于京津唐电网，形成了220kV的主网架。由于廊坊市地理位置比较特殊，廊坊110kV及以上电网分成北部和中南部两部分。其间没有直接的电气联系。廊坊北部电网的电源来自三河电厂，出4回220kV线路直供邵府、高楼两座220kV变电站，由邵府出双回220kV线路给翟各庄220kV变电站供电，由翟各庄出双回2

2、20kV线路给淑阳220kV变电站供电。到2010年底廊坊北部共有4座220kV变电站和18座110kV变电站，担负廊坊市北三县（市）供电任务。廊坊中部电网的电源来自固安（安次）500kV变电站，供电电源由固龙双回、屯龙220kV线路送电，由大屯、龙河2座220kV变电站和23座110kV变电站担负廊坊市中部三区、两县的供电任务。安定500kV变电站以及安屯双回、安龙线为中部电网备用电源。廊坊南部电网的电源来自霸州500kV变电站，通过霸策双回、霸康双回、霸东双回、霸张双回、霸新双回、张广双回和新广二线220kV线路供电，由策城、康仙、东沽港、三圣口、张庄、广安、新镇7座220kV变电站和24

3、座110kV变电站，担负廊坊市南部三县（市）的供电任务。2010年，廊坊地区除北部的三河电厂（2350MW）外，尚无其他电源点。截止2010年底，廊坊电网有500kV变电站2座，即霸州（4750MVA）和固安（21200MVA）；有220kV变电站13座，主变28台，变电容量4680MVA。截止2010年底，廊坊电网有 220kV线路32条，长度751.82 km。2010年，廊坊电网全社会用电量173.85亿kwh，同比增长18.35%；最大供电负荷2871MW，同比增长22.69%。2010年廊坊地区电网现状见图1.1-1所示。图1.1-1 2010年廊坊地区电网现状图1.2 电力系统规划

4、发展1.2.1 廊坊电网负荷预测廊坊电网作为京津唐电网的重要组成部分，负荷发展势头强劲。廊坊市位于华北平原北部、河北省中部偏东，地处京、津两大直辖市之间，位于环渤海经济圈腹地。廊坊市北倚北京，东临天津，西边与保定地区接壤，南边与沧州相连。改革开放以来，特别是党的“十五大”以后，廊坊市国民经济一直保持强劲增长的势头，第一、二、三产业协调发展，人民生活水平大幅度提高。以下几个地区经济发展快速，是廊坊地区的主要负荷增长点：1、霸州地区是廊坊负荷增长最快的地区之一，该地区的钢铁冶炼、食品加工、钢木家具、商贸流通、物流配送等产业成长迅速，该地区已经成为北方钢木家具重要集散基地和京津产业的重要转移基地。2

5、、廊坊、燕郊、霸州、香河四个省级开发区和固安、永清两个工业园区已经颇具规模，一批关联度强、影响力大的项目的落户园区，促进了开发区和工业园区的负荷发展。廊坊中部地区主要包括廊坊市区（包括广阳区、安次区）、固安县、永清县，该区域是廊坊经济发展和电力负荷增长较快的地区。其中，廊坊经济技术开发区自建区以来用电量和最高供电负荷年均递增30%以上，是廊坊地区增长速度最快，最稳定的地区，华为的引进和清华科技园的建设必将进一步促进电力需求的增长；安次区正在廊坊市区的南端，龙河两侧建设龙河工业园区，该园区由新加坡裕廊集团规划，占地面积28 km2，分四期建设，目前一期建设已接近尾声，有近20个项目年底前陆续投产

6、，按照报装容量，年底投产后将新增容量21MVA，同时二期工程已经奠基，龙河工业园区将成为廊坊市区新的负荷增长点；随着进区项目的逐渐增多，以及园区规模的不断扩大，经省政府批准，原廊坊经济技术开发区固安工业园和永清燃气工业园分别升格为省级工业园区，相应的政策将更加宽松，权限进一步扩大，为招商引资提供了更广阔的空间，为廊坊中部地区的崛起搭建了新的平台。今年在廊坊召开的“5.18”东北亚及环渤海国际商务节上，上述地区签约的项目和资金同比增长了58%，呈现了强劲发展的态势。3、廊坊地区还有几个较大产业基地，如：文安的胶合板生产集散地，广安的保温材料生产基地，香河的家具集散地等，大型的产业化市场环境加速了

7、相关行业的发展，促进了地区经济的发展，也同时提高了本地区的负荷水平。近几十年来，廊坊地区用电水平一直保持快速增长的态势，2010年最大负荷为2871MW。根据廊坊地区经济和用电发展情况预测，“十二五”期间负荷预测水平：2012年廊坊电网用电量达到24621GW.h，最大供电负荷为3967MW，预测2015年廊坊电网用电量将达到39285 GW.h，最大供电负荷为6165MW。表2-1 廊坊电网用电量和负荷预测 单位：GW.h MW 序号 20112012201320142015基本方案1全社会用电量18812206982220624001265132最大供电负荷3003330335043824

8、42542.1北部地区6937708478999812.2中南部地区20102233245626052843高方案1全社会用电量21015246212872133600392852最大供电负荷340339674610 5340 6165 2.1北部地区853 996 1157 1340 1546 2.2中南部地区2550 2971 3453 4000 4619 注：本报告中负荷预测按高方案考虑。1.2.2 廊坊电网规划“十二五”末，廊坊电网仍为北部和中南部两个电网运行格局。北部电网：新建高楼李旗庄双回220kV线路；三河一期翟各庄双回线破口接入邵府站；新建邵府蒋辛屯双回、蒋辛屯淑阳双回线路。廊

9、坊北部电网将形成翟各庄邵府蒋辛屯淑阳翟各庄的220kV双环网结构和三河二期高楼李旗庄的双回220kV链式供电结构。北部电网通过邵府蓟县双回220kV线路与天津电网联系。中南部电网：基本形成以安次、霸州、大城500kV变电站为中心的220kV分区供电网络，各分区电网以220kV环式和链式结构为主，分区之间具有一定的互供能力。廊坊中部以安次500kV变电站为中心，形成安次龙河大屯小海子祝马坊安次的双回220kV环网。廊坊南部以霸州500千伏变电站为中心形成了霸州供电区。霸州500kV变电站规模为4台750MVA的主变，供电范围包括三圣口、靳家堡、前进、东沽港、杨芬港、策城、康仙、新镇、张庄等9个变

10、电站。规划的大城500kV变电站建成后，廊坊南部将形成独立供电区，以大城为中心，向周边负荷辐射状供电。2015年廊坊地区220kV及以上电网规划图见图1.2-1。图1.2-1 2015年廊坊中南部地区220kV及以上电网规划图1.3河北前进钢铁集团220kV变电站建设必要性（1）前进集团供电现状河北前进钢铁集团有限公司用电现由前进、双奥两座110kV变电站（上级电源为策城220kV变电站）通过10kV线路供电，两座110kV变电站主变总容量为300MVA（各350MVA规模），为河北前进钢铁集团有限公司及周边企业供电。其中，前进110kV变电站带河北前进钢铁集团有限公司负荷约100MW，双奥1

11、10kV变电站带河北前进钢铁集团有限公司负荷约5060MW，河北前进钢铁集团有限公司，现实际最大用电负荷为180MW，正常情况下约160MW。2010年，前进、双奥两座110kV变电站和策城220KV变电站负荷分别已达128MW（350MVA）、142MW（350MVA）、516MW（3180MVA）均接近满载，已远不能满足系统运行要求的“n-1”方式。其中，策城220KV变电站负载率为95%，前进110KV变电站负载率为85%，双奥110KV变电站负载率为95%，由于前进、双奥两座110kV变电站和策城220KV变电站太高的负载率，实际运行中经常对所带负荷限电，其中前进钢铁集团有限公司限电约

12、20MW，对公司的生产运行和经济效益有一定影响。（2）本工程建设必要性如上所述，目前由于策城等三座变电站供电容量均已接近满载，已影响到地区地区用电负荷的可靠供电，以及前进钢铁集团有限公司的正常用电，对于此问题的解决，需要增加地区220kV变电容量（新建站）或者对现在的策城220kV变电站、前进、双奥两座110kV变电站进行增容改造。根据廊坊电网运行方式报告，2011年策城220kV变电站（3180MVA）负荷预计在500MW以上，按照2010年出现的最大负荷516MW计算，策城站的容载比为1.05，若要满足主变“n-1”运行，需考虑增加1台180MVA主变，而策城站4180MVA主变容量情况下

13、，容载比也仅为1.39。前进（350MVA）、双奥（350MVA）两座110kV变电站，按照2010年出现的最大负荷计算，容载比分别1.17、1.06，为满足主变“n-1”运行，各需再新增加2台50MVA主变。前进、双奥各550MVA主变容量情况下，容载比分别为1.95、1.76。因此，由上述分析，仅为满足该地区现有负荷的供电需要，策城220kV变电站需新建1台180MVA主变，前进110KV变电站需新建2台50MVA主变，双奥110kV变电站需新建2台50MVA主变。若采取对现有变电站扩建增容方式，需涉及三座变电站，新增5台主变，工程量较大，且三个变电站均已达到最终规模，再扩建主变困难很大，

14、实施性较差。而新建前进220kV用户站，可将前进钢铁公司的负荷摘出，从而降低策城220kV变电站的负荷水平：降为336MW，可解决其现有的高负载率问题，满足主变“n-1”运行的要求。前进220kV用户站采用220/10kV降压，可避免二次降压运行中的损耗，提高电网运行的经济性。新建220kV用户站比现有变电站增容改造方案较优。且前进220kV用户站的建设，是河北前进钢铁集团有限公司结合自身发展需要，解决目前的用电需要而提出的建设方案。本工程投产后，前进钢铁公司没有增加新负荷的计划，仍然维持目前180MW的负荷水平；将来公司会根据市场的情况来决定是否增加产能和负荷，按可能的最大生产能力确定其最大

15、供电负荷在270MW左右，因此，变电站的主变规模从设计角度是应留有裕度的。通过上述分析，前进220kV用户站的建设不但可解决前进钢铁集团有限公司现有负荷的需要，保证其正常的生产经营，还可解决策城220kV变电站、前进、双奥两座110kV变电站，负载率高，不能满足主变“n-1”运行的情况，提高各站的供电可靠性，因此新建前进220kV用户站的建设是必要的。1.4 策城供电区供电说明1.4.1 短期内供电情况分析说明（1）变电容量分析策城220kV变电站，现有最大负荷约516MW，前进110kV变电站现有最大负荷约128MW，其中带前进钢铁集团有限公司负荷约100-120MW，双奥110kV变电站现

16、有最大负荷约142MW，其中带前进钢铁集团有限公司负荷约50-60MW。前进钢铁集团有限公司负荷摘出后，策城220kV变电站负荷降为336MW，有24MW的新增负荷空间；前进110kV变电站负荷降为8MW，有92MW的新增负荷空间；双奥110kV变电站负荷降为82MW，有18MW的新增负荷空间。（按照主变“n-1”考虑）。根据廊坊供电公司最新资料得知，在该地区前进、双奥110kV变电站附近有100MW的新增负荷的报装容量，考虑由双奥110kV变电站带18MW，由前进110kV变电站带82MW。这样策城220kV变电站负荷约346MW，负载率64%；双奥110kV变电站负荷100MW，负载率67

17、%；前进110kV变电站负荷90MW，负载率60%；较为合理，供电安全性较高。从变电容量分析可知，本工程投产后，本地区新增100MW负荷，策城220kV变电站、前进、双奥110kV变电站均可满足供电要求。（2）送电通道能力以及过载采取措施分析由于霸州策城220kV双回线路导线送电能力约540MW，本工程投产后，地区负荷增长为616MW，超出该线路的供电能力，需要建设新的220kV输电通道对策城地区供电。在这之前，为满足该地区的安全供电，可考虑采取以下两种措施解决过渡期间的供电问题。一、将双奥110kV变电站负荷倒由滩里220kV变电站供电由于策城地区经济发展迅猛，远远超出原来预期，导致电力负荷

18、增长迅速，近来廊坊供电公司也在积极开展工作以期满足该地区安全供电的需要。A根据廊坊供电公司提供的资料，滩里220kV变电站双奥110kV变电站的110kV单回线路工程正在积极开展工作，该工程投产后双奥110kV变电站100MW的负荷可倒至滩里220kV变电站带，从而降低策城220kV变电站的负荷水平。B另外还规划建设中亭110kV变电站，可汇集现有的几个用户约60MW的负荷，以及该地区以后新增的部分负荷，规划的中亭110kV变电站由滩里220kV变电站供电，也可降低策城220kV变电站的负荷水平。二、霸州策城220kV双回线路分列运行策城、前进220kV变电站均分列运行（负荷按照变电容量按比例

19、分配），霸州策城I回线路带策城1180MVA+前进280MVA主变，总计340MVA容量（负荷约270MW）；霸州策城II回线路带策城2180MVA+前进180MVA主变，总计440MVA容量（负荷约350MW）。正常方式可满足供电需要；故障情况下只能满足策城或前进其中一个220kV变电站的自投需要。1.4.2 策城地区远景供电方案设想方案一：新增220kV送电通道：霸州地区规划新建一座靳家堡220kV变电站，届时可由靳家堡220kV变电站新增12回出线至策城220kV变电站。见下图1.4-1所示。策城220kV变电站3回220kV线路，考虑“n-1”双回线路送电能力约1080MVA，供电策城

20、3180MVA，以及前进380+120MVA，共计900MVA主变容量，可满足供电需要。图1.4-1远期策城地区供电方案一示意方案二：考虑到方案一，策城站扩建间隔的难度以及形成霸州靳家堡前进的220kV三角形环网对短路电流的影响，也可由靳家堡220kV变电站新增2回出线至前进220kV用户站。见下图1.4-2所示。霸州策城220kV变电站2回220kV线路，供电策城3180MVA，可满足供电需要。图1.4-2 远期策城地区供电方案二示意1.5 前进220kV用户站建设规模初期规模：380MVA，电压等级220/10kV，10kV出线316回。最终规模：380+120MVA，规划新增的120MV

21、A主变，电压等级为220/35/10kV。本期预留120MVA主变的场地。1.6 接入系统方案设计1.6.1 投产前电网概况前进220kV变电站计划2012年建成投产，该工程投产前廊坊南部霸州地区电网概况见图1.6-1所示。2012年期间，廊坊南部地区霸州500kV变电站4750MVA供电康仙、三圣口、东沽港、杨芬港、策城、滩里、张庄、广安、新镇九座220kV变电站，负荷约1821MW，500kV容载比约1.65，容载比较低需要增加新的变电容量。随着大城500kV变电站的建成投产，霸州地区容载比将达到合理水平。图1.6-1 本工程投产前廊坊南部霸州地区电网接线图1.6.2 接入系统方案河北前进

22、钢铁集团有限公司位于霸州市胜芳镇，其附近现有的220kV变电站有策城、东沽港220kV变电站。规划2012年建成杨芬港220kV变电站。考虑到霸州东沽港220kV线路为LGJ-2400 mm2导线，该双回线路供电东沽港3180MVA主变、杨芬港3240MVA，考虑各站最终规模主变”n-1”情况下负荷约840MW。LGJ-2400 mm2导线，其40时的极限输送容量为543MVA；双回线路正常方式下可满足其供电要求。若再考虑前进用户站（负荷270MW）的接入，则超过该双回线路的送电能力。因此，不建议前进用户站再考虑由该通道供电的方案。接入系统方案：前进220kV用户站以2回220kV线路接入策城

23、220kV变电站，前进策城线路长度约22.5km。见图1.6-2所示。图1.6-2 前进220kV用户站接入系统方案1.6.3 策城站概况策城220kV变电站已建成3180MVA最终规模，220kV主接线为双母线接线，4回220kV出线：霸州2回、预留2回。主接线图见1.6-3所示。图1.6-3 策城220kV变电站主接线现状图（策城220kV变电站220kV母线北部为主控楼，无扩建的可能）考虑电网规划，策城220kV变电站预留的2回间隔，为系统备用间隔，规划出线靳家堡方向，因此本工程可采用两种方式进行建设：方案一：一步到位建成为满足前进220kV用户站的接入，策城220kV变电站需扩建两个间

24、隔，由于策城220kV母线的扩建端在南侧，前进220kV用户站位于策城的北部，前进220kV用户站可接入策城220kV变电站预留的备用间隔，将至霸州的两个间隔倒至新扩建的间隔，中间为预留的系统备用间隔。调整后的主接线图见1.6-4所示。图1.6-4 本工程建成后策城220kV变电站主接线图因此，策城220kV变电站至霸州的线路出口段包括塔基需新建，间隔内相应一、二次设备可搬迁。方案二：本工程先利用预留的2个间隔接入。远期待靳家堡220kV变电站建设时再进行相应的间隔扩建以及倒换、设备搬迁工作。这两个方案均能满足本工程的接入需要，但是考虑到策城220kV变电站扩建困难，因此本报告建议采用方案二。

25、1.7 导线截面选择以及校核1.7.1前进220kV用户站接入导线截面选择前进策城的220kV线路为部分架空，部分电缆，其中电缆线路约300m（前进站侧），架空线路约2.2km。前进220kV用户站到达最终380+120MVA主变主变规模，前进220kV用户站接入系统的220kV架空线路导线截面可选LGJ-2240 mm2，该导线的经济输送容量为165MVA（经济电流密度J=0.9），其40时的极限输送容量为400MVA。本工程接入系统导线截面采用LGJ-2240 mm2导线。对于前进220kV用户站进口侧的电缆导线，输电能力应与架空线路相匹配，建议采用XLPE-YJLW02-220-1600

26、 mm2电缆,其40时的极限输送容量为535MVA（三角敷设、90、单点接地、交叉互联），考虑0.75的系数极限输送容量为401MVA。1.7.2 相关导线截面校核（1）远期导线截面校核方案一：霸州策城双回220kV线路为LGJ-2400 mm2导线，该双回线路供策城3180MVA主变，考虑策城主变“N-1”时，以及另外两台主变过载30%的能力，最大负荷约470MW；前进用户站（负荷270MW），合计约740MW。根据廊坊电网规划，远期策城220kV变电站出12回220kV线路至规划的靳家堡220kV变电站，形成策城的第二方向电源，因此，霸州策城双回LGJ-2400 mm2导线，其40时的极限

27、输送容量为2543MVA，经校核可满足要求。方案二：前进用户站最终规模时，由规划的靳家堡220kV变电站出双回220kV线路供电；霸州策城双回220kV线路为LGJ-2400 mm2导线供电策城3180MVA主变，考虑线路“N-1”时，其40时的极限输送容量为543MVA，经校核可满足要求。（2）本期导线截面校核前进用户站投产初期，为将前进钢铁公司的现有负荷180MW从110kV供电网摘出，由前进用户站供电，霸州策城的输送负荷并未增加，约540MW，LGJ-2400 mm2导线，其40时的极限输送容量为543MVA，经校核“n-1”可满足要求。对于策城地区后续的发展，在没有新增主变容量或者新的

28、送电通道之前，该地区的负荷需控制在霸州策城双回线路的送电能力以内。1.8 电气计算1.8.1 潮流计算本次计算设计水平年为2012年，届时霸州500kV变电站主变容量为4750MVA主变，并列运行。双奥负荷倒至滩里带，前进用户站接入系统正常方式潮流分布见图1.8-1。霸州500kV变电站1台主变检修情况下，另外三台主变负载率为90%。经校核，相关线路以及主变“n-1”检修方式下，相关线路均未出现过载情况；相关厂站电压正常。图1.8-1 前进220kV用户站接入系统潮流图（双奥由滩里带）策城、前进分列运行方式，前进用户站接入系统正常方式潮流分布见图1.8-2。相关线路均未出现过载情况；相关厂站电

29、压正常。图1.8-2 前进220kV用户站接入系统潮流图（策城前进分列运行方式）1.8.2 稳定计算本次暂态稳定计算的目的是校验前进220kV用户站接入系统后，能否满足系统稳定运行的要求。根据“电力系统安全稳定导则”的要求，对相关的220kV线路进行了三相短路（不重合）的计算。计算时，发电机模型采用双轴模型，负荷模型采用40恒定阻抗，60感应电动机模型。220kV线路切除时间为两侧0.15s（三永故障）同时切除。稳定计算结果见表1.8-1。表1.8-1 稳定计算结果 故障线路故障形式故障地点保护动作情况系统稳定情 况霸州策城三永故障双侧0.15s跳两侧开关系统稳定策城前进三永故障双侧0.15s

30、跳两侧开关系统稳定前进220kV用户站接入系统后，相关220kV线路三永故障，保护正确动作的情况下，各电厂发电机组摆角不大，系统均能够维持稳定运行。1.8.3 短路电流计算计算短路电流的目的主要是为选择新增断路器的遮断容量，校验已有断路器的遮断容量能否满足要求及研究限制系统短路电流水平的措施。本报告主要针对水平年2012年及远景年廊坊地区电网220kV及以上电压等级的短路电流进行计算校核。2012年廊坊电网相关厂站短路电流计算结果见表1.8-2（霸州4台变并列运行方式）。河北前进钢铁集团有限公司现有10kV侧短路电流水平为25kA，因此本报告对已有断路器的遮断容量进行校核计算以及提出相关限流措

31、施，计算结果见表1.8-2，1.8-3所示。表1.8-2 2012年短路计算结果 单位：kA站 名基准电压短路电流三相霸州220kV37.694策城220kV20.593/14.3前进220kV19.502/13.28前进主变分列运行10Kv(无限流电抗器)39.910Kv(加限流电抗器)13.9前进两台台主变并列运行10Kv(无限流电抗器)51.610Kv(加限流电抗器)25.3由短路电流计算结果可知，前进10kV侧主变分列运行情况下不加装限流电抗器短路电流为39.9kA，若加装额定电流2.5kA，电抗12%的小电抗后10kV侧短路电流约13.9kA。考虑到1台主变停运，另外2台主变并列运行情况下，前进10kV侧不加装限流电抗器短路电流为51.6kA，若加装额定电流2.5k