220kV雍园变电站电气一次初步设计分析

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【摘 要】 电气一次专业，在初步设计阶段，从电气主接线、电气总平面、主要设备选择等方面，对220kv雍园变电站的建设规模，进行了比较全面深入地分析。

【关键词】 工程建设规模 电气主接线 电气总平面 主要设备选择

220kV雍园变电站站址位于广东省惠州市河南岸镇马庄村，距离市区中心约4.5公里。本站建成后将向惠州市城区范围的东南片供电。

1 工程建设规模

本工程为新建工程，建设规模如下：

（1）变压器：本期建设2×240MVA，最终建设4×240MVA。

（2）220kV出线：220kV本期架空出线4回，备用2回电缆出线；最终出线6回。

（3）110kV出线：110kV本期电缆出线7回，备用7回电缆出线；最终出线14回。

（4）10kV出线：本期建设20回，最终建设30回。

（5）10kV并联电容器：本期建设2×6×8016kvar，最终建设4×6×8016kvar。

（6）10kV并联电抗器：本期暂不建设，最终建设4×2×8000kvar。

（7）10kV小电阻接地成套装置：本期建设接地变2×500kVA，接地电阻16欧姆；远期建设接地变3×500kVA，接地电阻16欧姆。

（8）10kV站用电：本期按终期一次性建成2×400kVA。

2 电气主接线

2.1 220kV接线

本期及最终接线形式为双母线接线，设专用母联断路器。

2.2 110kV接线

最终接线形式为双母线双分段接线，设专用母联、分段断路器，本期接线形式为双母线接线，设专用母联断路器。

2.3 10kV接线

#1～#3主变变低10kV为单母线双分段四段接线，其中#2主变采用双臂进线，每台主变变低10kV各带10kV10回、电容器组6回、并联电抗器组2回、站用变及接地变各1回（#3主变只设接地变）。#4主变变低10kV侧采用变压器单元单母线接线，仅接6回电容器组及2回并联电抗器组。

本期建设#1及#2主变变低10千伏母线及相应母线设备、出线，但本期暂不建设并联电抗器组。

3 主要设备选择

根据广东省电力系统污区分布图，站址处于II级污区，为了提高设备运行可靠性，本站设备按III级防污等级选型，最小爬电距离取25mm/kV（按最高电压计算）。

3.1 短路电流计算

计算条件：

（1）短路计算水平年取2015年计算（Sj=100MVA，Uj=230kV）。

（2）四台主变高、中压侧并列，低压侧分列运行。

（3）主变阻抗电压百分比：Ud1-2=14%，Ud1-3=35%，Ud2-3=21%。

（4）2015年雍园站扩建至四台主变合环短路时220千伏母线的三相、单相短路电流分别为42.61kA、40.68kA。

计算结果如表1所示。

3.2 主要设备选型

3.2.1 主变压器选型

本期主变规模为2台240MVA主变，选用三相三卷自然油循环风冷有载调压中阻抗变压器，主要参数如下：

主变型号：SFSZ10-240000/220

额定容量：240MVA

容量比：240：240：80MVA

电压比：220±8×1.5%/115/10.5kV

短路阻抗：Ud1-2=14%，Ud1-3=35%，Ud2-3=21%

连接组别：YN，yn0，d11

220千伏中性点绝缘水平：110kV

110千伏中性点绝缘水平：60kV

配套进口有载调压开关，有载调压开关绝缘电压等级为110kV，电压抽头为±8×1.5%，最大额定通过电流800A。

3.2.2 220kV设备

选用开断能力为50kA，动稳定水平为125kA的合资GIS设备。主母线、出线、母联间隔额定电流为3150A，主变进线及母线设备间隔额定电流为2000A。主变和出线回路CT配8个次级线圈，其中设6个保护级、1个0.5S级和1个0.2S级。母联回路CT配7个次级线圈。

线路A相PT选用线路型电容式电压互感器，型号：TYD-220，220/√3：0.1/√3：0.1/√3：0.1kV，0.5/3P/3P，30/30/30VA。

220kV线路避雷器均选用复合外套绝缘氧化锌避雷器。

3.2.3 110kV设备

选用开断能力为40kA，动稳定水平为100kA的合资GIS设备，主母线、分段及母联开关额定电流为3150A，主变、出线、母线设备间隔额定电流为2000A。主变和出线回路CT配6个次级线圈，母联、分段回路CT配5个次级线圈。线路A相PT选用110/√3：0.1/√3：0.1kV，0.5/3P，150/100VA。避雷器选用108/268kV。

3.2.4 10kV成套开关柜

10kV开关柜选用合资的金属铠装移开式高压开关柜，配进口或合资真空断路器。主变进线柜、分段柜额定电流为4000A，最大开断电流40kA；馈线柜和其它柜的额定电流为1250A，最大开断电流为31.5kA。受短路容量限制，10kV母线正常方式按分列运行考虑。

分段柜内电流互感器按三相、两绕组配置，其他柜内电流互感器按三相、三绕组配置，变比分别为：主变进线柜及分段柜选用4000/1A，馈线柜选用400-600/1A，电容器柜选用800/1A，站用变柜、接地变柜选用100-200/1A。

3.2.5 10kV限流电抗器

10kV限流电抗器选用干式空芯限流电抗器，其参数为：10.5kV，4000A，Xk%=10%。

3.2.6 10kV并联电容器

本站每台主变10kV侧考虑配置6组8016kvar的并联电容器。

并联电容器选用户内充油框架式成套并联电容器组，单只电容器额定容量334kvar，每组电容器串接电抗率为6%的干式空芯串联电抗器。

3.2.7 站用电设备选择

站用变压器选用干式设备，型号：SC11-400/10.5，容量：400kVA，变比：10.5±2*2.5%/0.4kV，Ud=4%，接线组别：Dyn11。

380/220V配电屏拟选用智能式固定开关柜，为便于设备检修，主开关采用ATS智能开关，分支回路开关选用空气开关。

3.2.8 10kV中性点接地方式及中性点设备

10kV中性点采用小电阻接地方式。本工程选用的接地变选用干式绝缘设备，容量为500kVA，配16欧姆的接地电阻。

4 电气总平面布置

站区的中央布置一座综合楼，其中综合楼的一层布置高压开关柜、部分10kV电容器、10kV限流电抗器；二层布置110kVGIS、部分10kV电容器；三层布置保护室、通信室、蓄电池室等；四层布置220kVGIS、220kV避雷器及线路电压互感器。考虑本站220kV部分电缆出线，110kV与10kV均为电缆进出线，为便于电缆敷设，综合楼设有1个电缆夹层，各层之间分别设有220kV、110kV及控制电缆竖井。

紧邻综合楼的北侧户外布置并联电抗器室，该室为远期建设。

#1～#4主变压器与综合楼紧邻布置。

变电站四周设环行道路及变电站围墙。

站区入口位于站区西侧，大门口旁设警传室。

事故油池和消防水池都布置在零星的空地上。

本方案围墙内占地面积为11948.75平方米（约17.91亩）。

5 过电压保护和接地

5.1 直击雷保护

本站采用装设在建筑物上的避雷带、避雷短针组成的接闪器作为主变、户外跨线及综合楼防直击雷的措施，利用线路避雷线保护220kV户外设备。同时在各层敷设均压带，经验算，站区内电气设备均在其联合保护范围内。

5.2 侵入波保护

为防止线路侵入的雷电波过电压，在220kV、110kVGIS管道与架空线路（包括主变架空进线）的连接处，设置金属氧化锌避雷器，其接地端与管道金属外壳连接。经校验，变压器及GIS一次回路的任何电气部分至线路避雷器的最大电气距离均不超过130m，故220kV、110kV母线可不装设金属氧化物避雷器。主变压器高、中压侧中性点均装设放电间隙并联氧化锌避雷器作为过电压保护。

5.3 接地

接地网采用以水平接地体为主、垂直接地极为辅助的复合接地网。根据接地体流过单相短路电流进行计算，主接地网考虑分流系数，并考虑腐蚀因素，水平接地极采用TJ-150的铜绞线，埋深0.8米，设备接地引下线采用TJ-150的铜绞线，垂直接地极采用2.5米长、φ18的紫铜棒，深井接地极采用φ100钢管。

根据本站的实际情况及周围环境特点，可采用的降阻措施包括：物理降阻剂、置换田园土、打斜接地深井、等离子接地极及外引地网等。

6 站用电及照明

站用电系统为单母线分段接线，设双ATS分段自投，正常分列运行，由4面固定式智能低压开关柜组成。低压系统采用三相四线制。系统额定电压380/220V。站用电容量为400kVA。为提高站用电可靠性，设两台相同容量的干式站用变压器，分别接于两段母线上，每台站用变各带一段母线，重要负荷分别从两段母线双回供电。

变电站工作照明由站用电交流屏供电，事故照明由直流屏供电，由事故处理人员到达现场后人工开启。事故照明电源容量满足维持事故照明2h。

室内工作照明采用荧光灯、节能灯，户外采用投光灯照明，事故照明采用白炽灯。建筑物主要通道、楼梯设应急灯照明。

7 电缆设施

电力电缆及控制电缆全部选用阻燃铜芯电缆。

户内采用电缆桥架、电缆竖井、穿管以及PVC线槽明敷等方式，户外采用电缆沟及穿管敷设方式。其中，10kV电力电缆与0.4kV电力电缆、控制电缆分沟敷设；0.4kV电力电缆与控制电缆同沟分层敷设。

电缆防火延燃措施按国标GB50217-94《电力工程电缆设计规范》和《广东电网公司110～500kV变电站消防技术规定》（试行）中电缆防火和阻止延燃措施设计。

微机监控和微机保护的电流、电压、信号接点引入线均采用屏蔽电缆。屏蔽层接地措施按国标GB50217《电力工程电缆设计规范》和DL/T5136《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》的要求设计。

8 结语

经过以上分析，电气一次专业，比较系统、详细地分析了220kV雍园变电站的建设规模，满足初步设计阶段的深度要求，为下一阶段的设计工作，奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]佛山电力设计院有限公司.惠州220kV雍园输变电工程可行性研究报告（审定版），2009.

[2]中国南方电网有限责任公司广东电网公司.广东电网公司文件广电规[2009]124号《关于惠州220kV雍园输变电工程可行性研究的批复》，2009.