水泥工程110kV變電站設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李春輝

摘要：隨著時(shí)代的快速發(fā)展，我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域都突飛猛進(jìn)的提升，水泥工程也不例外。水泥工程進(jìn)入旋窯時(shí)代后，生產(chǎn)規(guī)模從1000t/d到10000t/d，僅僅用了十幾年的時(shí)間。目前，主流的規(guī)模都是5000t/d以上的，以一條5000t/d的水泥工程為例，用電負(fù)荷約30MW，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，需要使用110kV的變電站供電。本篇文章主要闡述某水泥工程兩條5000t/d水泥生產(chǎn)線配套一座110kV變電站設(shè)計(jì)的要點(diǎn)（電氣部分，不含土建和暖通等）。

關(guān)鍵詞：水泥工程;變電站

引言

變電站是水泥工廠穩(wěn)定運(yùn)行的動(dòng)力源，從初步設(shè)計(jì)開(kāi)始就一套嚴(yán)格程序。不管是南方電網(wǎng)還是國(guó)家電網(wǎng)，供電部門(mén)都要對(duì)初步設(shè)計(jì)文件進(jìn)行全方位的評(píng)審，目的是讓施工圖設(shè)計(jì)能夠符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。施工圖設(shè)計(jì)好后，供電部門(mén)還要對(duì)施工圖進(jìn)行全面審核，目的是保證施工圖與初設(shè)意見(jiàn)一致，審核通過(guò)后才能進(jìn)行施工等相關(guān)工作。這一系列過(guò)程，為了使變電站滿足電網(wǎng)運(yùn)行要求，也是為了變電站能穩(wěn)定向水泥工廠供電，確保水泥生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)。

（一）建設(shè)規(guī)模，見(jiàn)圖一

1.總降變電站，裝設(shè)38MVA+25MVA主變壓器2臺(tái)，電壓等級(jí)為110/10.5kV。

2.110kV側(cè)采用單母線接線方式，單回路架空進(jìn)線1回;10kV側(cè)采用單母線分段接線，建成12回出線。

3.分別在總降變10kV I、II段母線上裝設(shè)2組無(wú)功補(bǔ)償裝置，自動(dòng)投切，I段母線裝設(shè)5700kvar電容器組（分3組1500+1800+2400kvar），每組裝設(shè)5%串聯(lián)電抗器;II段母線裝設(shè)3600kvar電容器組（分3組900+1200+1500kvar），每組裝設(shè)5%串聯(lián)電抗器。補(bǔ)償后10kV 母線上的功率因數(shù)不低于0.92，符合相關(guān)要求。

（二）電氣一次部分

1.主要設(shè)備選擇

（1）主變采用SZ11-38000/110和SZ11-25000/110三相雙卷有載調(diào)壓變壓器，額定電壓為110±8×1.25%/10.5kV，接線組別為YN，d11，油浸自冷型。110kV側(cè)中性點(diǎn)不死接地。

（2）110kV側(cè)采用GIS組合電器設(shè)備，其中：

母線：額定電流選擇2000A;

斷路器：額定電壓126kV，額電流2000A，額定短路開(kāi)斷電流40kA;

隔離開(kāi)關(guān)： 額定電壓126kV，額電流2000A， 熱穩(wěn)定電流40kA;

電流互感器：

a）進(jìn)線間隔： 6只/相，4x 10P40/0.5S/0.2S級(jí)。

額定電流比： 600-800-1000/5A。

b）1#主變出線間隔：4只/相3x10P40/0.5S級(jí)。

額定電流比： 300-400-600/5A。

c）2#主變出線間隔：4只/相3x10P40/0.5S級(jí)

額定電流比： 300-400-600/5A。

氧化鋅避雷器：Y10W-108/281，108kV，附在線監(jiān)測(cè)儀。

母線電壓互感器：母線型PT配置4個(gè)二次繞組110/√3：0.1/√3：0.1/√3 ：0.1/√3：0.1kV，級(jí)次組合為0.2/0.5/3P/3P級(jí)， 容量50VA/50VA/120VA/300VA。

線路電壓互感器：A相 TYD110/√3-0.01H，kV。

（3）10kV側(cè)采用KYN28A-12開(kāi)關(guān)柜，內(nèi)配額定短路開(kāi)斷電流31.5kA的真空斷路器。

2.電氣總平面布置

全站總平面布置以配電裝置樓為主軸，配電裝置樓位于場(chǎng)地中部，四周為環(huán)形消防通道，2臺(tái)主變戶外布置于配電裝置樓南側(cè)，中間設(shè)有防火墻。

配電裝置樓主體兩層，一層布置有10kV高壓配電室、電容器室、工具間等。二層為GIS室、繼電保護(hù)室、值班室等。主變壓器位置與配電裝置樓主體相連，主變110kV采用架空進(jìn)線，主變與GIS用鋼芯鋁絞線連接。

3.過(guò)電壓保護(hù)

（1）過(guò)電壓保護(hù)

由于全站配電裝置均布置于一棟獨(dú)立的配電裝置綜合樓內(nèi)，在樓頂設(shè)設(shè)置避雷帶作為防直擊雷保護(hù)。各層樓板敷設(shè)均壓網(wǎng)，形成鼠籠式均壓網(wǎng)接地，使全站均在防直擊雷保護(hù)范圍內(nèi)。

為防止雷電侵入波和操作過(guò)電壓， 采用在各級(jí)線路進(jìn)出線、母線、以及主變低壓側(cè)均配置金屬氧化鋅避雷器防止雷電侵入波，同時(shí)在主變壓器110kV中性點(diǎn)側(cè)安裝避雷器，裝設(shè)中性點(diǎn)接地隔離開(kāi)關(guān)和放電間隙棒滿足系統(tǒng)不同運(yùn)行方式。

（2）全站接地：

本工程戶外主地網(wǎng)接地部分敷設(shè)以水平接地體為主、垂直接地為輔且邊緣閉合的復(fù)合接地網(wǎng)，主接地網(wǎng)采用-60*7熱鍍鋅扁鋼水平線和Φ50鍍鋅鋼管垂直接地極敷設(shè)。接地電阻要求小于0.5Ω。

（3） 電氣二次靜態(tài)接網(wǎng)：設(shè)置二次專(zhuān)用接地網(wǎng)，室內(nèi)使用40x4銅排組成室內(nèi)二次接靜態(tài)接地網(wǎng)，室外使用-60*7熱鍍鋅扁鋼組成室外二次接地網(wǎng)。在屏內(nèi)下方安裝25*4*mm的接地銅排，并用絕緣子與屏體相接。接地銅排使用50mm2的多芯黃綠接地線與等電位的靜態(tài)接地網(wǎng)接地母線壓接;將電纜屏蔽線、電壓互感器、電流互感器接地線等接至新靜態(tài)接地銅牌上。

4.站用電

總降變裝設(shè)兩臺(tái)100kVA站用變，選用柜內(nèi)SCB11-100/10.5干式變壓器，分別接在I、II段10kV母線上，低壓側(cè)經(jīng)電纜引接至主控室內(nèi)380/220V站用電進(jìn)線屏，正常時(shí)分列運(yùn)行，采用ATS智能開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)互投。站用電裝置由1面進(jìn)線柜和1面饋線柜組成。

5.電纜敷設(shè)及防火

為防止電纜著火延燃，本工程采用B類(lèi)阻燃電纜，同時(shí)在屋外電纜溝與屋內(nèi)電纜溝的接口處設(shè)置阻火墻予以封堵;在電纜進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜、屏、盤(pán)的孔洞用耐火材料進(jìn)行封堵：在靜電地板下應(yīng)設(shè)置電纜槽盒，以規(guī)范電纜的敷設(shè)。

（三）電氣二次部分

1.調(diào)度自動(dòng)化

110kV總降壓站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度及遠(yuǎn)動(dòng)信息的采集、傳送。110kV總降壓站由市級(jí)供電局調(diào)度中心（地調(diào)）調(diào)度，相關(guān)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸至地調(diào)。

2.繼電保護(hù)

110kV線路兩側(cè)各配置一套光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置，保護(hù)通道采用專(zhuān)用光纖芯;配置110kV母線保護(hù)裝置一套;配置110kV故障錄波裝置一套;配置保信子站系統(tǒng)1套

3.直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)電壓選用220V。在110kV總降壓站配置一套高頻開(kāi)關(guān)直流電源裝置和一組200Ah免維護(hù)蓄電池，一面充電屏、一面饋線屏、2面蓄電池屏。

4.電能量計(jì)量

110kV總降壓站配置一套電能量采集裝置和一套電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置。本工程關(guān)口計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在電網(wǎng)220kV變電站，配置規(guī)格相同的主、備表各一套，有功精度0.5S級(jí)三相四線多功能電子式電能表。? ? 5.GPS對(duì)時(shí)系統(tǒng)

根據(jù)V2.0標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（110kV變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）要求，標(biāo)準(zhǔn)同步時(shí)鐘本體應(yīng)能接收GPS衛(wèi)星和中國(guó)北斗衛(wèi)星發(fā)送的信息。

6.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)V2.0標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（110kV變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)）中要求間隔層與站控層采用冗余配置的以太網(wǎng)方式組網(wǎng)（雙以太網(wǎng)組網(wǎng)形式）。

7.其它

在 110kV總降壓站配置一套微機(jī)五防系統(tǒng)、二次防雷裝置和一套圖像監(jiān)控系統(tǒng)。

（四）諧波治理

在10kV壓系統(tǒng)中，為降低諧波含量，水泥廠所有高壓變頻設(shè)備均配置干式移相變壓器，24脈沖及以上整流方式，其諧波含量遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求（10kV電壓總諧波畸變率4%，110kV畸變率2.5%）。

水泥廠低壓系統(tǒng)選用DYn-11結(jié)線組別的配電變壓器消除3次諧波。對(duì)于水泥廠低壓變頻設(shè)備較集中而且容量較大的窯頭電氣室、水泥磨電氣室、原料磨電氣室等處配置一定容量的有源濾波器，消除5次和7次諧波，保證低壓系統(tǒng)的諧波含量低于國(guó)標(biāo)要求。

在10kV和380V電容補(bǔ)償柜內(nèi)串有5%電抗率的電抗器，也可有效抑制5次和7次諧波。

（五）心得

本工程地處我國(guó)南方電網(wǎng)區(qū)域，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)南方電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng)的要求有所不同。

1、南方電網(wǎng)要求二次圖按照不同功能設(shè)置相應(yīng)的屏柜，如保護(hù)和測(cè)控必須分屏，設(shè)置保護(hù)屏和測(cè)控屏;

2、主變測(cè)控屏內(nèi)，高壓側(cè)、低壓側(cè)和主變本體必須各設(shè)一臺(tái)測(cè)控裝置;

3、主變保護(hù)屏內(nèi)，差動(dòng)保護(hù)、高后備保護(hù)、低后備保護(hù)必須各設(shè)一臺(tái)保護(hù)裝置;

4、需要單獨(dú)設(shè)置一面故障錄播屏，一面電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)屏，一面母線差動(dòng)保護(hù)屏等。

按照以上要點(diǎn)實(shí)施后，符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，也符合南方電網(wǎng)相關(guān)特殊要求。至目前，本變電站已平穩(wěn)運(yùn)行多年，為該水泥工廠創(chuàng)造了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。