220KV变电站工程技术规格书

220kV变电站工程技术规格书
一、总论
概述
项目名称及内容
名称：威远钢铁有限责任公司钒资源综合利用项目220kV变电站施工总承包工程
内容：220kV变电站一座及其配套设施的设备成套提供、建造及相关服务的总承包。

项目说明
新建钒资源综合利用项目220kV变电站施工总承包工程是钒资源综合利用项目的配套工程，担负威钢公司老区生产和钒资源综合利用项目范围内的用电负荷的输变配电。

总体要求
1）对所提供的技术、设备的质量、技术性能指标、设备的安装、系统建造、调试及售后服务等完全负责。

同时，投标方所提供的技术和设备应达到国内先进水平，并具备经济、可靠、安全的特点，且具有成功商业运行的经验。

2）220kV变电站施工总承包工程项目设备供货范围
新建钒资源综合利用项目220kV变电站施工总承包工程项目所需的全部变电站设施、设备、仪表及其软件均在采购范围内。

3）技术服务要求
技术服务内容包括: ①系统调试（调试前提供书面的系统、设备调试方案）；
②试运行（试运行前提供现场运行规程）；③对技术人员及操作工人的培训(理论和实践)等服务；④保证期的生产指导；⑤三大规程的编制。

4）项目施工建造：包括本工程范围内的全部内容。

5）项目进度
总工期：11个月。

应编制从合同生效到项目验收的、切实可行的项目进度表及网络图。

进度表包括：土建、设备制造和安装（含仪表及自动化设备）、调试、试运行等必需的各阶段时间节点。

工作界面划分
双方工作界面划分如下：
220kV变电站红线内由投标方负责，红线外由招方负责；
220kV进线至220kV的GIS套管处由招标方负责，220kV的GIS套管处至220kV 变电站内由投标方负责，交接点在220kV的GIS套管处。

220kV变电站内公辅管网、通讯、消防等由投标方负责，交接关系以各单元总图红线为界，交接点在红线外1m处。

投标方承担的工程内容
红线范围以内的工作内容由投标方负责，其工作内容包括设备等采购、建安、单机调试、无负荷联动试车、配合试运行服务等。

220kV变电站工程规模及主要工艺技术参数
设计规模
主变容量：本期：2×180MVA 最终：3×180MVA；
220千伏出线：最终4回出线，本期2回出线；
110千伏出线：最终12回出线，本期8回出线；
10千伏无出线：10kV电容器最终12组；本期8组；10kV站用变最终2台，本期2台。

本期只上10kV I、II段母线。

变电站为连续工作制，每天三班，每班工作8小时。

主要技术参数
全厂估算负荷如下：(主变低压侧)
有功功率：
无功功率：Mvar
表观功率：
功率因数：（补偿后）
1.4总图布置
220kV变电站工程详见红线图。

环境保护
本工程的环境保护设计按以下有关环保法规、标准进行，如有与该项目环境影响评价及其审批意见不一致之处，应以环评及其审批意见为指导进行下阶段设计。

设计依据及遵循的环境保护法规、等级
《建设项目环境保护管理条例》国务院令[1998]第253号；
《建设项目环境保护设计规定》(87)国环字第002号文；
《钢铁工业环境保护设计规范》GB 50406－2007。

设计执行的排放标准见表－1。

300mg/L，污水经过化粪池处理后排至全厂生活污水排水管网，送全厂生活污水处理厂统一处理。

为美化环境、净化空气、改善厂区劳动条件，设计充分利用厂内空地、道路两侧通道和周边场地进行厂区绿化。

本工程的环境管理和监测工作由威钢公司所设置的专门环境保护管理和监测机构负责.
二、工程项目设施
变电设施
220kV变电站1座。

电气一次部分
电气主接线
变电站建设规模
1）、主变容量:本期3×180 MVA，最终2×180 MVA，预留扩建第3台主变的位置；
2）、220千伏出线：最终2 回，本期2 回（内江、茶山）；
3）、110千伏出线：最终12 回，本期8 回（铁前降I、铁前降II、轧钢降I、轧钢降II、老厂1#站两回、老厂2#站两回）；
4）、10 千伏出线：本期及最终均不出线；
5）、10千伏无功补偿：最终3×4×10 MVar，本期2×4×10 MVar。

电气主接线根据DL/T 5218-2005《220kV～500kV变电所设计技术规程》中规定要求设置。

220kV电气接线
220kV采用双母线接线，设专用母联断路器。

该接线供电可靠、调度灵活。

110kV电气接线
110kV采用双母线接线，设专用母联断路器。

该接线供电可靠、调度灵活。

10kV电气接线方案
10千伏采用单母线接线，本期及最终均不出线，仅出电容器及站用变回路；电容器补偿最终3×4×10Mvar，本期2×4×10 Mvar，共分为8组(8×10020kvar)，本期上10千伏I、II段母线的8组电容器组。

电容器组采用相电压差动保护接线。

各级中性点接地方式
主变压器为三绕组型，220kV和110kV为星形接线，中性点通过隔离开关接地。

10kV为形接线，为不接地系统。

短路电流及主要电气设备选择
短路电流
本工程短路电流设计水平年为2020年时，本站220kV母线单相短路电流为kA 和110kV母线短路电流为。

随着电网装机容量的不断增加和电网的逐步加强，电网供电能力和可靠性提高的同时，短路水平也随之增加。

本次设计按照以下短路水平选择设备：
220kV电压等级：50kA
110kV电压等级：40kA
10kV电压等级：
主要设备选择
主要电气设备选型符合国家电网基建[2011]374号文“关于印发国家电网标准化建设成果（通用设计、通用设备）应用目录（第二次增补）的通知”的要求。

主变压器选型
1）采用有载调压三相三绕组变压器；
2）220kV变电站作为威钢厂区110kV电网供电的主要电源，应采用降压型变压器；3）变压器冷却方式推荐采用自然油循环自冷（ONAN）；
4）三次绕组额定容量按照50%全容量考虑，选用90MVA；
5）接线组别为YNy0d11；
6）变压器阻抗按照2011年版通用设备选择。

主变压器选择结果见表3-1。

由于本站站址所处地区为山地，场地狭窄，站址场地不具备按常规AIS设备布置的条件；且威钢新老厂区污染较重；GIS相比于常规的AIS设备具有外绝缘件少，安装简单、运行便利、占地少、抗震性能好的特点，虽然GIS设备的投资较AIS设备大，但为了保证设备安全运行，节约土地及减少土建工程量和减少房屋拆迁。

本站220千伏、110千伏配电装置均采用GIS设备屋内布置，主变压器采用屋外布置。

220kV主要设备采用户外GIS设备，架空出线。

进出线避雷器、电压互感器采用敞开式设备。

为减少停电时间，方便扩建，预留间隔上主母线、母线侧隔离开关及检修接地开关。

220kV GIS主母线应选每个独立气室不超过2个间隔，且气室长度均不宜超过8米。

GIS分支母线气室长度不超过12米。

气室分布应按照功能元件划分独立气室。

每个独立气室间气体不得联通，并配备1个带温度补偿和压力指示器的抗震型SF6气体密度继电器，密度继电器与本体之间应有手动阀门以满足不拆卸即可进行校验的要求。

按照短路电流水平，220kV设备额定开断电流为50kA，动稳定电流峰值125kA。

根据通用设备标准参数选择220kV母线额定工作电流3150A，母联、进出线回路额定工作电流3150A。

220kV主要设备选择结果见表3-2。

110kV主要设备采用户内GIS设备，电缆出线。

为减少停电时间，方便扩建，GIS主母线一次上齐，预留间隔上主母线、母线侧隔离开关及检修接地开关。

110kV GIS主母线应选每个独立气室不超过2个间隔，且气室长度均不宜超过8米。

GIS分支母线气室长度不超过12米。

气室分布应按照功能元件划分独立气室。

每个独立气室间气体不得联通，并配备1个带温度补偿和压力指示器的抗震型SF6气体密度继电器，密度继电器与本体之间应有手动阀门以满足不拆卸即可进行校验的要求。

按照短路电流水平，110kV设备额定开断电流为40kA，动稳定电流峰值100kA。

根据通用设备标准参数选择110kV母线额定工作电流2000A；母联、进出线回路额定工作电流2000A。

110kV主要设备选择结果见表3-3。

10kV开关柜采用中置式高压开关柜，单列布置。

按照短路电流水平，10kV断路器额定短路开断电流为，动稳定电流峰值80kA。

10kV进线柜额定电流为3150A，其余柜额定电流为1250A。

柜内所有断路器均采用SF6断路器，配一体化弹簧操作机构。

主要设备选择结果见表3-4。

表3-4 35kV主要设备选择结果
导体选择
(1) 各级电压设备引线按回路通过的最大电流选择导线截面，按发热条件校验；主变进线侧导体、母联导体载流量按不小于主变额定容量倍计算。

（2）220kV、110kV、10kV出线回路的导体规格不小于送电线路的规格。

选择结果见表3-5。

绝缘配合及过电压保护
电气设备的绝缘配合，参照国家标准GB11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》、行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护绝缘配合》确定的原则进行选择。

220kV电气设备的绝缘配合
（1）避雷器选择
220kV氧化锌避雷器按2009版通用设备选型，作为220kV绝缘配合的基准，其主
要技术参数见表3-6。

220kV系统以雷电过电压决定设备的绝缘水平，在此条件下一般都能耐受操作过电压的作用。

所以，在绝缘配合中不考虑操作波试验电压的配合。

雷电冲击的配合，以雷电冲击10kA残压为基准，配合系数取。

按国网采购标准真能干对设备的要求，220kV电气设备的绝缘水平见表3-7，经核算满足配合要求。

110kV电气设备的绝缘配合
（1）避雷器选择
110kV氧化锌避雷器按2009版通用设备选型，作为110kV绝缘配合的基准，其主要技术参数见表3-8。

110kV系统以雷电过电压决定设备的绝缘水平，在此条件下一般都能耐受操作过电压的作用。

所以，在绝缘配合中不考虑操作波试验电压的配合。

雷电冲击的配合，以雷电冲击10kA残压为基准，配合系数取。

按国网采购标准真能干对设备的要求，110kV电气设备的绝缘水平见表3-9，经核
算满足配合要求。

雷电过电压保护
（1）主变压器的绝缘配合
本工程选用三相三绕组电力变压器，主变压器220kV/110kV/10kV侧均按设置避雷器，以保护主变压器。

（2）220kV、110kV、10kV配电装置雷电过电压保护。

220、110kV GIS出线套管处均配置避雷器, 10kV电容器电缆处设置避雷器。

220kV及110kV母线不配置避雷器。

10kV开关柜每组母线配置1组避雷器。

（3）防直击雷
全站采用在220kV配电装置架构上、110kV配电装置场地设置避雷针进行直击雷保护。

220kV架构避雷针的高度为30m，110kV场地独立避雷针的高度为30m。

设备外绝缘及绝缘子串选择
根据2008年《四川省电力系统污区分布图》，本站址属IV级污秽区，本站设备最小公称爬电比距按31mm/kV选择，本站户外电气设备均按不低于此要求选择。

站址海拔高度1000米以下，空气间隙A1、A2按DL/T 5352-2006《高压配电装置设计技术规程》中要求不进行修正；设备外绝缘参数执行《国家电网公司物资采购标准高海拔外绝缘配置技术规范》规定。

变电站接地采用水平接地带为主、垂直接地极和防腐离子接地体为辅的混合接地网，接地带选用－50×8的热镀锌扁钢，垂直接地极选用50热镀锌钢管，离子接地体建议采用40根DV-040G防腐接地体。

根据本工程初设阶段的《岩土工程勘察报告》本站场地地基土含有中风化砂岩的土壤电阻率为1200Ωm。

本变电站按大电流接地系统设计。

依据“两型一化”的要求，全场取消绿化，敷设150mm厚的碎石,并在有接地引下线的构架、设备支架周围周围2米见方的地方，上层敷设50mm厚的沥青混凝土，下层敷设100mm 厚碎石（粒径＜50mm）素土夯实。

通过以上处理则可以满足跨步电势的要求，但不满足接触电势的要求。

因此本变电站还需采取降阻措施：变电站的降阻方案考
虑用离子接地极降阻的方式，通过在变电站四周敷设40套防腐离子接地体，并与水平接地网并联后，要求任何季节变电站接地电阻满足要求。

电气设备布置及配电装置
电气总平面布置
电气平面布置力求紧凑合理，出线方便，减少占地面积，节省投资。

全站总布置按照变电站最终规模设计。

220kV采用户内GIS配电装置布置在站区北侧，10kV 电容器室与220kV配电装置同属一栋建筑；110kV户内GIS配电装置布置在站区南侧，10kV配电室采用屋内成套开关柜与110kV配电装置室、主控制室及辅助房间布置于同一建筑内；110kV出线经电缆引至站外。

在220kV配电装置和主变压器场地之间设置一条运输道路。

变电站出口位于南侧，正对主变运输道路。

电气总平面布置方案图详见B2011201C-D0101-03。

220kV配电装置
按照国家电网通用设计使用手册〔2011年版〕，本工程总体布置型式参考220-A3-2方案。

220kV配电装置采用户内GIS，采用架空出线，主变架空进线方式，采用分相式断路器双列布置；出线架构间隔宽度13m；出线门型架挂点高度14m。

主变压器构架中心线至运输道路中心线距离，220kV配电装置室至围墙纵向尺寸17m。

110kV配电装置
110kV配电装置参照标准设计A3-2方案。

110kV配电装置采用户内GIS，采用电缆出线、主变架空进线方式（预留3#主变采用电缆进线），采用三相共体断路器双列布置；110kV 户内GIS 配电装置室横向尺寸、纵向尺寸。

10kV配电装置
本方案10kV配电装置采用中置式开关柜户内单列布置，主变进线采用架空母线桥方式，其余出线均采用电缆，整个10kV配电装置室的平面布置横向尺寸为50m，纵向尺寸为。

站用电及照明
站用电
本变电站站用电源交直流一体化系统包括交流、直流、逆变等部分，由交流进
线模块、交流馈线模块、充电模块、逆变电源模块、站用通信电源模块、直流馈线模块、直流母线绝缘监测模块、蓄电池组、蓄电池监测模块、数字一体化监控模块组成。

交流站用电系统为380/220V中性点接地系统，由一体化电源系统的交流低压配电柜供电。

为提高供电可靠性，站用电系统采用单母线分段接线，每台站用变各带一段母线，同时带电分列运行。

重要回路为双回路供电，全容量备用。

照明
全站设工作照明和应急照明。

正常照明由一体化电源屏供电，采用380/220伏三相五线制。

应急照明采用交直流切换方式，正常状态下由交流供电，事故状态下自动切换至直流供电。

检修电源由380/220伏一体化电源屏供电供电。

主控及继电器室采用节能管吊式组合荧光灯照明，并设应急照明和直流常明灯。

屋内照明以荧光灯照明为主；屋外配电装置采用高效投光灯照明。

照明灯具除按各区域分别满足其照度、显色性等要求设置外，一般选择高效节能灯具及光源。

电气二次部分
变电站自动化系统
主要设计原则
(1) 变电站自动化系统采用开放式分层分布式系统，系统设备配置和功能满足无人值班技术要求。

(2) 变电站自动化系统统一组网，采用DL/T860 通信标准；变电站内信息具有共享性，保护故障信息、远动信息、微机防误系统不重复采集。

(3) 变电站自动化系统实现全站的防误闭锁操作功能。

(4) 变电站自动化系统提供完整、准确、一致、及时的基础自动化数据。

系统构成
(1) 变电站自动化系统在功能逻辑上由站控层、间隔层、过程层组成。

(2) 站控层由主机兼操作员站、远动通信装置和其他各种功能站构成，提供站内运行的人机联系界面，实现管理控制间隔层、过程层设备等功能，形成全站监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。

(3) 间隔层由保护、测控、计量、录波等若干个二次子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能独立完成间隔层设备的就地监控功能。

(4) 过程层由互感器、合并单元、智能终端等构成，完成与一次设备相关的功能，包括实时运行电气量的采集、设备运行状态的监测、控制命令的执行等。

网络结构
站控层及间隔层网络：采用双重化星形以太网。

过程层网络：
(1) 配置220kV GOOSE网，星形双网结构；配置220kV采样值SV网，星形双网结构。

(2) 配置110kV GOOSE网，星形双网结构；不配置110kV采样值SV网。

(3) 10kV不配置独立的过程层网络，GOOSE报文通过站控层网络传输。

(4) 双重化配置的保护分别接入不同的过程层GOOSE网络；单套配置的保护、测控装置同时接入两套不同的过程层GOOSE网络。

SV网用于接入测控装置、电度表、录波装置。

设备配置
站控层设备：
(1) 主机：站控层主机集成操作员站、工程师站、五防工作站、保护及故障信息子站功能，实现信息共享与功能整合，减少后台数量。

主机双套配置。

(2) 远动通信装置双套配置。

间隔层设备：
(1) 主变三侧及本体的测控装置均独立单套配置。

(2) 母线测控装置均独立单套配置。

(3) 220kV间隔测控装置均独立单套配置，其余间隔均采用保护测控合一装置。

(4) 配置网络报文记录分析装置，记录站控层MMS网、过程层GOOSE网、采样值SV网的信息。

(5) 有载调压和无功投切由变电站自动化系统和调度/集控主站系统共同实现集成应用，不设置独立的控制装置。

(6)设置网络打印机，打印全站各装置的保护告警、事件、波形等，取消装置
屏上的打印机。

过程层设备：
(1) 一次设备采用“一次设备本体＋传感器＋智能组件”形式。

智能组件包括：智能终端、合并单元、状态监测IED等。

(2) 主变各侧智能终端冗余配置，主变本体智能终端单套配置。

(3) 220kV、110kV母线智能终端单套配置。

(4) 220kV间隔智能终端冗余配置，110kV间隔智能终端单套配置。

(5) 10kV配电装置采用户内开关柜布置，不配置智能终端。

(6) 主变各侧、220kV间隔合并单元冗余配置。

(7) 110kV间隔合并单元单套配置。

(8) 220kV、110kV双母线接线，两段母线按双重化配置两台合并单元。

(9) 合并单元具备电压切换或电压并列功能，支持以GOOSE方式开入断路器或刀闸位置状态；合并单元应能提供输出IEC61850-9-2协议的接口及输出IEC 60044-8的FT3协议的接口。

网络通信设备：
(1) 站控层及间隔层网络交换机：冗余配置2台中心交换机，其余交换机按星形方式接入中心交换机。

端口速率选用100M，其中交换机级联端口选用1000M。

(2) 过程层交换机：选用16口全光口交换机，每台交换机可对应多个间隔。

端口速率均选用100M。

(3) 主控制室和继电器室内网络通信介质采用超五类屏蔽双绞线；通向户外的通信介质采用光缆。

(4) GOOSE网和SV网报文的传输介质采用光缆，光纤连接采用1310nm多模ST光纤接口。

元件保护及自动装置
220kV主变压器保护
(1)配置两套纵联差动保护和一套非电气量保护作为主保护，以保护变压器绕组及其引出线的相间短路故障。

(2)在高压侧和中压侧配置两套复合电压闭锁方向过流保护，在低压侧配置两
套电流速断和复合电压闭锁过流保护作为变压器主保护相间短路故障和相邻元件的后备保护。

(3)在变压器高、中压侧中性点配置两套零序电流保护，间隙零序电流保护和零序电压保护作为后备保护。

(4)变压器各侧装设过负荷保护，延时动作于信号。

(5)变压器保护采用主、后一体化的保护装置。

(6)变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；经GOOSE网络跳母联断路器、启动断路器失灵，并通过GOOSE网络接收失灵保护跳闸命令，实现联跳变压器各侧断路器。

(7) 非电量保护采用就地直接电缆跳闸。

(8) 两套变压器保护的采样值分别取自相互独立的合并单元。

(9) 两套保护与双重化配置的GOOSE网一一对应，跳闸回路与双重化配置的智能终端一一对应。

(10)保护装置之间的相互启动、相互闭锁以及保护装置和智能终端之间的位置状态传递通过GOOSE网实现。

(11)变压器保护与站控层信息交互采用DL/T860标准。

10kV站用变压器保护
配置微机型电流速断保护、过流保护、零序保护。

采用保护、测控、录波、计量合一装置，就地安装于开关柜内。

保护装置与站控层信息交互采用DL/T860标准。

10kV并联电容器保护
配置微机型电流速断保护，过流保护，电压差动保护以及过压、失压保护。

采用保护、测控、录波合一装置，就地安装于开关柜内。

保护装置与站控层信息交互采用DL/T860标准。

交直流一体化系统
本站采用交直流一体化电源系统。

全站直流、交流、UPS(逆变)、通信等电源采用一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据通过一体化监控单元展示并通过DL/T860标准数据格式接入自动化系统。

交流电源部分
交流站用电系统采用三相四线制接线、380/220V中性点接地系统。

为提高供电可靠性，站用电系统采用单母线分段接线，每台站用变各带一段母线，同时带电分列运行。

重要回路为双回路供电，全容量备用。

直流电源部分
直流系统电压
操作直流系统电压采用220V。

蓄电池型式、容量及组数
(1)本站装设两组300Ah蓄电池，单体2V，每组108只，采用阀控式密封铅酸蓄电池。

(2)全站蓄电池容量考虑通信负荷，取消通信蓄电池。

每组蓄电池组容量选择按2小时放电考虑。

充电装置型式及台数
配置两套高频开关充电装置，每套5只20A充电模块，按N＋1热备份方式运行。

直流系统接线方式
(1)直流系统采用两段单母线接线，两段直流母线之间设置联络电器，每组蓄电池及其充电装置分别接入不同母线段。

(2)直流系统接线满足正常运行时，两段母线切换时不中断供电的要求，切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行。

(3)每组蓄电池均设有专用的试验放电回路。

试验放电设备经隔离和保护电器直接与蓄电池组出口回路并接。

直流系统供电方式
(1)直流系统采用直流系统屏一级供电方式。

直流充电及馈线等设备由6面柜组成。

(2)主控室的测控、保护、故障录波、自动装置等设备采用辐射式供电方式，10kV开关柜顶直流网络采用环网供电方式。

(3)馈线开关选用专用直流空气开关，分馈线开关与总开关之间至少保证3～4 级级差。

直流系统设备布置
直流屏布置于主控及继电器室。

操作蓄电池采用支架方式集中布置于专用蓄电池室。

UPS(逆变)电源部分
(1) 配置一套UPS电源，采用主机双套冗余方式，主机容量2×10kVA，主机和馈线等设备由1面柜组成。

(2) UPS负荷包括计算机监控系统、电能量计费系统、火灾报警系统、通信设备等。

(3)UPS为静态整流、逆变装置。

UPS为单相输出，输出的配电屏馈线采用辐射状供电方式。

(4)UPS正常运行时由站内交流电源供电，当输入电源故障或整流器故障时，由变电站220V直流系统供电。

(5)UPS的正常交流输入端、旁路交流输入端、直流输入端、逆变器的输入和输出端及UPS输出端装设自动开关进行保护。

站用通信电源部分
配置原则
站用通信电源由站内直流系统的DC-DC装置供电，配置两套DC/DC装置，每段-48V直流母线分别接一套DC/DC装置，每套DC/DC装置的模块按N+1考虑备份模块。

两套DC/DC装置电源需引自站内不同电源。

技术要求
（1）DC/DC装置直流输入标称电压为220V；
（2）DC/DC装置直流输出标称电压为-48V。

（3）DC/DC装置应具有完善的保护功能。

当直流输入过压或欠压、直流输出过压或欠压时，装置均能自动保护，发出告警信号，在故障排除后应能自动恢复正常工作。

（4）馈线故障时应能可靠隔离，不应影响DC/DC模块的正常工作，直流馈线断路器应具有较好的电流－时间带特性曲线，并满足可靠性、选择性、灵敏性和瞬动性要求。

一体化电源监控部分。