下坂地水電站220kv降壓變電站布置方案的選擇

1水庫(kù)互通水利工程下坂地水庫(kù)工程位于新疆喀什區(qū)葉爾羌河上游支流塔什干河，距喀什市約315公里。整個(gè)項(xiàng)目由水庫(kù)、旁路洞、旁路發(fā)電洞、水電站車間及信號(hào)裝置組成。水庫(kù)總庫(kù)容7.8億m下坂地水利樞紐工程,是一座具有灌溉、防洪、發(fā)電等綜合效益的工程,是新疆南疆地區(qū)的主力骨干電站,擔(dān)負(fù)喀克兩地洲電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻任務(wù),電站總裝機(jī)容量約占喀、克電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量的20%。經(jīng)過(guò)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,本工程水電站推薦采用地下式廠房方案。2施工條件2.1發(fā)電主接口設(shè)備根據(jù)下坂地水電站所在的地理位置,輸送容量和輸送距離,結(jié)合地區(qū)電力系統(tǒng)規(guī)劃等因素,本電站電氣主接線推薦方案為:發(fā)電機(jī)與變壓器組合方式為單元接線,設(shè)置3臺(tái)額定容量為63MVA三相雙卷升壓型無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓銅芯電力變壓器,將發(fā)電機(jī)10.5kV電壓升壓至220kV,220kV側(cè)為單母線接線,一回出線,并預(yù)留一回出線間隔。2.2凍土質(zhì)量典型試驗(yàn)海拔高程:2747.3m多年平均氣溫:3.2℃極端最低溫度:-39℃極端最高溫度:30.8℃最大風(fēng)速:23m/s平均雷暴日數(shù):14d最多雷暴日數(shù):27d無(wú)霜期:102d年最長(zhǎng)連續(xù)積雪日數(shù):79d最大凍土深度:177cm地震烈度:8°2.3u3000定電流及轉(zhuǎn)速型號(hào):SF50-14/4250額定容量:50MW額定電壓:10.5kV額定電流:3142A額定頻率:50Hz額定功率因數(shù):0.875額定轉(zhuǎn)速:428.6r/min額定效率:97.5%絕緣等級(jí):F級(jí)2.4u3000odql主變中性點(diǎn)型號(hào):SSP-63000/10.5kV額定容量:63000kVA額定電壓:242±2×2.5%/10.5kV額定頻率:50Hz阻抗電壓:13%聯(lián)接組別:YN.d11冷卻方式:ODWF主變中性點(diǎn)接地方式為直接接地系統(tǒng),絕緣水平為分級(jí)絕緣,每臺(tái)主變中性點(diǎn)設(shè)置一臺(tái)Y1.5W-144/320避雷器和一臺(tái)110kV、GW8-110型單極隔離開關(guān)及一臺(tái)110kV150/1A零序電流互感器。2.52元短路沖擊電流額定電流(進(jìn)線/出線):165A/496A額定頻率:50Hz三相短路周期分量:2.448kA三相短路沖擊電流:6.097kA3高壓配電裝置應(yīng)盡量與變電站間配合(1)主變壓器應(yīng)盡量靠近主廠房布置,以縮短發(fā)電機(jī)電壓母線,減少母線電能損耗。(2)主變壓器場(chǎng)地要便于設(shè)備運(yùn)輸、安裝及檢修,當(dāng)其中任何一臺(tái)變壓器運(yùn)出來(lái)檢修而不妨礙其它變壓器的正常運(yùn)行。(3)高壓配電裝置應(yīng)靠近廠房布置,在選擇其位置及布置型式時(shí),應(yīng)結(jié)合樞紐總體布置、地形和氣象等條件,減少占地,因地制宜地進(jìn)行方案比較,在確定運(yùn)行安全的前提下,布置力求整齊、清晰、緊湊且便于安裝、運(yùn)行、維護(hù)和檢修。(4)節(jié)約三材,降低工程造價(jià)。4比較高壓站配置方案對(duì)于下坂地水電站220kV升壓變電站,可選擇以下三種可比布置方案:4.1發(fā)電機(jī)電壓導(dǎo)線損耗計(jì)算方案一為3臺(tái)主變及220kVGIS開關(guān)設(shè)備均布置于戶外。該方案采用共箱封閉母線將發(fā)電機(jī)與主變相連,長(zhǎng)度約為250m。(1)共箱封閉母線投資費(fèi)用共箱封閉母線選擇:TMY-3×(125×10);單位投資:13238元/m(含運(yùn)雜費(fèi)、安裝、調(diào)試等費(fèi)用);單項(xiàng)總投資:3臺(tái)×250m×13238元×10(2)發(fā)電機(jī)電壓母線電能損失計(jì)算計(jì)算條件:銅20℃的電阻率ρ=0.0179?.mma、3臺(tái)機(jī)年電能損耗:ΔAb、共箱封閉母線外殼損耗:該損耗數(shù)值按母線損耗的90%計(jì)算ΔAc.總損耗:ΔA=ΔAd.電能損失:ΔA×0.35×10(3)土建工程費(fèi)本方案設(shè)計(jì)按開挖3條母線出線洞計(jì)算。出線洞斷面為:高3m,寬2.5m,長(zhǎng)度,由發(fā)電機(jī)電壓配電裝置至戶外主變,約180m。土方量:3×2.5×180×3=4050m4.2高壓電纜方案2方案二為3臺(tái)主變布置于洞內(nèi),220kVGIS開關(guān)設(shè)備布置于戶外。該方案發(fā)電機(jī)至主變采用共箱封閉母線,長(zhǎng)度約為65m,主變至220kVGIS開關(guān)設(shè)備,采用3回220kVXLPE400A的高壓電纜,單回電纜長(zhǎng)度約為220m。(1)共箱封閉母線投資費(fèi)用(2)高壓電纜費(fèi)用單價(jià):XLPE-220kV/400A,0.23萬(wàn)元/m;電纜終端:每相2個(gè),一臺(tái)機(jī)6個(gè),20萬(wàn)元/個(gè);電纜長(zhǎng)度:按增加10%余度考慮,220×1.1=242m;電纜本體費(fèi)用:242m×3相×3臺(tái)×0.23萬(wàn)元/m+20萬(wàn)元/個(gè)×6個(gè)×3臺(tái)=860.9萬(wàn)元;電纜運(yùn)輸、安裝費(fèi):按本體費(fèi)用10%計(jì)算,即86.1萬(wàn)元。高壓電纜費(fèi)用合計(jì):947萬(wàn)元(3)發(fā)電機(jī)電壓母線電能損失計(jì)算計(jì)算條件同方案一,L=65ma、3臺(tái)機(jī)年電能損耗:ΔAb、共箱封閉母線外殼損耗:該損耗數(shù)值按母線損耗的90%計(jì)算c.總損耗:ΔA=ΔAd.電能損失:ΔA×0.35×10(4)電力及控制電纜減少費(fèi)用相對(duì)方案一,電力電纜為338萬(wàn)元,控制電纜為341萬(wàn)元(參閱估算書),本方案電力及控制電纜數(shù)量約減少5%,即33.95萬(wàn)元。(5)土建工程費(fèi)本方案設(shè)計(jì)開挖1條母線出線洞,其斷面為,寬3.5m,高4.5m,長(zhǎng)180m,土方量為3.5×4.5×180=2835m4.3開關(guān)設(shè)備投資方案三為3臺(tái)主變及220kVGIS開關(guān)設(shè)備均布置于洞內(nèi)。該方案發(fā)電機(jī)至主變采用共箱封閉母線,每回出線長(zhǎng)度約為65m,220kVGIS開關(guān)設(shè)備布置于主變的上部,220kV出線采用一回220kVXLPE800A的高壓電纜,由220kVGIS開關(guān)設(shè)備引至戶外出線平臺(tái),距離約為200m。(1)共箱封閉母線投資費(fèi)用。同方案二:258.1萬(wàn)元。(2)高壓電纜費(fèi)用單價(jià):XLPE-220kV/800A,0.25萬(wàn)元/m;電纜終端:每相2個(gè),共6個(gè),20萬(wàn)元/個(gè);電纜長(zhǎng)度:按增加10%余度考慮,即220m;電纜本體費(fèi)用:220m×3相×0.25萬(wàn)元/m+20萬(wàn)元/個(gè)×6個(gè)=285萬(wàn)元;電纜運(yùn)輸,安裝費(fèi):28.5萬(wàn)元;高壓電纜費(fèi)用合計(jì):313.5萬(wàn)元。(3)發(fā)電機(jī)電壓母線電能損失計(jì)算。同方案二,5.7萬(wàn)元。(4)電力及控制電纜減少費(fèi)用。相對(duì)方案一,本方案電力及控制電纜數(shù)量約減少15%,即101.85萬(wàn)元。(5)土建工程費(fèi)。本方案設(shè)計(jì)開挖1條母線出線洞,開挖方案同方案二:3臺(tái)主變及220kVGIS布置,需開挖14.6m(寬)×50m(長(zhǎng))×24m(高)=17520m土建工程費(fèi)5經(jīng)濟(jì)比較6每個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)6.1變電站的環(huán)境條件(1)電氣設(shè)備布置分散,控制、保護(hù)、報(bào)警及工業(yè)電視系統(tǒng)復(fù)雜,不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)化,運(yùn)行、維護(hù)極為不便;(2)升壓變電站布置于地面,氣象環(huán)境條件較差;(3)主變與發(fā)電機(jī)距離遠(yuǎn),母線電能損耗較高;(4)一次性投資較高,運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用也較高。6.22號(hào)線開關(guān)站布置于地面,其缺點(diǎn)與方案一相同;主變與發(fā)電面距離近,母線電能損耗較低;一次性投資最高,運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用也高。6.3方案二、基于地下復(fù)合式控制系統(tǒng)圖2(1)電氣設(shè)備布置集中,促進(jìn)了控制、保護(hù)、報(bào)警及工業(yè)電視系統(tǒng)的顯著簡(jiǎn)化,便于實(shí)現(xiàn)全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及遠(yuǎn)動(dòng)化。運(yùn)行、維護(hù)也方便;(2)升壓變電站布置于地下,氣象環(huán)境條件較好;(3)母線電能損耗同方案二;一次性投資較低,運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用也低。7為地下地下提供支撐方案經(jīng)全面比較可知,將3臺(tái)主變及220kVGIS開關(guān)設(shè)備均布置于地下洞室,不僅電氣設(shè)備一次投資較低,且設(shè)備布置比較集中,便于實(shí)現(xiàn)全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控及電站的