110kV变电站新建工程初步设计说明书
卷册检索号
2014GSC-110
吉安清江110kV变电站新建工程
初步设计
总说明书
吉安电力勘察设计所有限公司
江西省住房和城乡建设厅统一证书编号A236005939
2014年12月吉安
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目录
1 总的部分 (6)
1.1 概述 (6)
1.2 站址概况 (9)
1.3 技术原则及存在问题 (12)
1.4 主要技术经济指标 (19)
2 电力系统 (21)
2.1 电力系统概述 (21)
2.2 建设规模 (26)
3 电气部分 (30)
3.1 电气主接线 (30)
3.2 短路电流及主要设备选择 (31)
3.3 绝缘配合及过电压保护 (33)
3.4 电气总平面布置及配电装置 (37)
3.5 站用电及照明 (39)
3.6防雷接地 (41)
3.6.1防直击雷 (41)
3.6.2接地线和接地极的选用 (41)
3.6.3接地 (42)
3.6.4 接地模块 (43)
3.7 电缆设施 (44)
4 二次系统 (46)
4.1 系统继电保护及安全自动装置 (46)
4.2 系统调度自动化 (53)
4.3 变电站自动化系统 (60)
4.4 元件保护 (78)
4.5 对相关专业的要求 (81)
4.6 交直流一体化电源系统 (82)
4.7 其它二次系统 (88)
4.8 二次设备组柜及布置 (98)
5 土建部分 (101)
5.1 站区总布置与交通运输 (101)
5.2 建筑 (106)
5.3 结构 (111)
5.4 给排水 (118)
5.5 采暖通风与空气调节 (120)
5.6 计算项目及其深度要求 (123)
6 消防部分 (123)
6.1 概述 (123)
6.2 消防措施 (124)
6.3 消防给水系统 (126)
7 环境保护、水土保持和节能减排 (126)
7.1 环境保护 (126)
7.2 水土保持 (128)
7.3 节能减排综述 (128)
8 劳动安全卫生 (131)
8.1 概述 (131)
8.2 生产过程中可能发生的职业危害及采取的防治措施 (131)
9施工条件及大件设备运输方案 (134)
9.1 施工条件 (134)
9.2 大件设备运输方案 (135)
10 主要设备材料清册 (135)
11投资分析 (154)
11.1工程概况 (154)
11.2 编制原则和依据 (155)
11.3与典型方案比较 (157)
11.4初步设计与可研批复对比 (159)
11.5 概算表 (160)
附件1、清江110kV变电站设计采用通用设计方案对照表 (1)
附件2、清江110kV变电站设计两型一化落实对照表 (2)
附件3、清江110kV变电站全寿命周期设计 (9)
附件4、清江110kV变电站电气应用国网通用设备表 (13)
附件5、110kV 清江变电站智能化方案情况表 (14)
附件6、支持性文件一览表 (16)
1 总的部分
1.1 概述
1.1.1 工程设计的主要依据
1.1.1.1 工程执行的相关的政策、法规和规章
1. 国家电网公司有关全寿命周期管理的相关文件
2. 国家电网公司“两型一化”变电站建设设计导则
3. 国家电网基建[2008]603号《关于印发国网公司输变电工程抗震设计要点的通知》
4. 国家电网公司基建[2008]964号《关于进一步加强变电站电缆防火设计和建设工作的通知》
5. 国家电网公司十八项电网重大反事故措施、国家电网公司十八项电网重大反事故措施继电保护专业重点实施要求
6. 国家电网公司输变电工程典型设计方案110kV变电站分册
7. 国家电网公司输变电工程通用设备典型规范
8. 国家电网基建[2011]58号《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》
9. 国家电网科[2010]530号《智能变电站继电保护技术规范》
10.国家电网科[2011]12号《协调统一基建类和生产类标准差异条款》
1.1.1.2 工程设计有关的规程、规范
1. 《电力系统设计技术规程》DL/T 5429-2009
2. 《电力系统安全稳定导则》DL755-2001
3. 《继电保护和安全自动装置技术规程》GB14285-2006
4. 《电力系统调度自动化设计技术规程》DL5003-2005
5. 《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-2007
6. 《35～110kV高压配电装置设计规范》GB/50060-2008
7. 《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2006
8. 《交流电气装置的过电压、保护和绝缘配合》DL/T620-1997
9. 《交流电气装置的接地》DL/T621-1997
10.《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005
11.《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004
12.《并联电容器装置设计规范》GB50227-95
13.《变电所建筑结构技术规定》NDGJ96-92
14.《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-2006
15.《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007
16.《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》DL/T5136-2001
17.《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001
18.《智能变电站技术导则》Q／GDW-383-2010
19. 《110（66）kV～220kV智能变电站设计规范》Q／GDW393-2010
20.《高压设备智能化技术导则》Q／GDWZ410-2010
21.《智能变电站继电保护技术规范》Q／GDW441-2010
1.1.1.3 政府和上级有关部门批准、核准的文件
1.赣电经研规审〔2014〕134号《关于江西吉安清江等3项110kV 输变电工程可行性研究报告的评审意见》（国网江西省电力公司经济技
术研究院）
2.安福县人民政府等部门关于110kV变电站建设站址的确认函1.1.2 工程建设规模和设计范围
1.1.
2.1 工程建设规模
主变容量：远期3×50MV A（三卷变）
本期1×50MV A（三卷变）
110kV出线：远期出线4回，本期3回(至五里亭1回、社上水电站1回、瓜畲1回)，备用1回（洋溪1回）
35kV出线：远期出线6回，本期3回（至武功山1回、泰山1回、章庄1回），备用3回（至洋溪1回、坳上1回、泰南1回）
10kV出线：远期出线30回，本期6回
10kV无功补偿：远期3×（4800+3600）kVar
本期1×（4800+3600）kVar
1.1.
2.2 设计范围与分工
⑴负责变电站站区围墙以内的生产及辅助生产工艺和建筑设计。
其中各级电压配电装置设计到对外引出线悬挂点（不包括进线档绝缘子串及导线金具，但包括直接的引下线及联接金具），电缆引出线设计到站内对外的引出线端子（但不包括引出电缆及终端盒）。
⑵站内外排水系统，站内给水系统。
⑶进站道路及进站道路中的桥涵洞。
⑷系统继电保护、通信及远动的站内部分。
⑸地质、测量、水文气象。
⑹外接站用电源围墙内部分。
⑺工程概算部分。
⑻列入概算投资，但不包括在本公司设计范围的项目：
1）站外市话联络通信及线路设计。
2）给水设施站外部分。
3）站外系统线路扩建或改造工程。
4）外接站用电源围墙外部分。
本期工程按最终规模征地。土建按最终规模建设，部分设备基础按本期规模建设；电气部分按本期规模建设。
1.2 站址概况
1.2.1 站址自然条件
(1)拟建站址位于江西省安福县泰山乡文家村长冲组（属武功山风景区内）。
(2)拟建场地原始地貌为平原地带，场地勘察时其标高为297.19～304.68m，相对高差在7.59米左右。站址土地使用权属武功山管委会，属于荒地，无拆迁，排水条件好，靠近10kV负荷中心。地下无可开采矿床。拟建站址区均无军事设施，无古文物、化石群、遗址等有历史文化价值的现象；无通信电台、飞机场、导航台、风景旅游区和各类保护区等对变电站的影响。
(3) 进站道路接至武功山风景区的公文公路。
1.2.2 环境影响评价结论
场地周围无大的工矿企业和大的污染源，工业废气和粉尘排放量
低于主市区，环境质量较好。
站址在规划内，与乡镇规划、道路规划无矛盾，符合建站条件。
1.2.3 进出线走廊条件
站址周围视野开阔，无建筑物及构筑物阻挡，出线走廊较开阔。变电站从五里亭-社上水电站π接入清江变电站，单回路0.6km，双回路14km。110kV配电装置布置于站区的东南侧，向东南出线；35kV室内配电装置布置于站区的西南侧，向西南出线；10kV室内配电装置布置于站区的西北侧，向西北出线，充分考虑安福县用地状况和周边环境对变电站的建设要求，充分考虑出线和扩建的可能性，远近结合。110kV出线本期3回，远期4回；35kV出线本期3回，远期6回；10kV 出线本期6回，远期30回。
1.2.4 征地拆迁及设施移改的内容
（1）拟建场地为建设用地，原始地貌为丘陵低山地带的荒山，长有树木和杂草，为武功山管理局所有，征地面积为8.1亩。
（2）需要改道一条10kV线路和1条400V线路。
（3）需砍伐林木，砍伐树木数量及品种，以实际现场清点数为准。
（4）无其他特殊障碍物需要处理。
1.2.5 工程地质、水文地质和水文气象条件
1.2.5.1 工程地质和水文地质
⑴水的腐蚀性评价
勘察场地地下水赋存于存在石灰岩的裂隙水，该层初见水位在3.80-5.00米之间，勘察时测得稳定地下水位埋深6.50-8.40米左右，水
位标高在117.30米至120.13米之间，地下水位年变幅1～3m。
本次在ZK6及zk20孔取2组水样，据水质分析报告结果表明：地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构微腐蚀作用，根据腐蚀性情况，不用对建筑材料采取相应的防护措施。
⑵土的腐蚀性评价
本次勘察采集ZK3、ZK17钻孔土的腐蚀性分析样品，根据实验测试结果，结合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）可判定：场地土壤对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土具有微腐蚀性。根据腐蚀性情况，不用对建筑材料采取相应的防护措施。
1.2.5.2 工程地质
⑴耕表土（Q4pl）
软至可塑状，压缩性高，承载力较低，不能满足本工程的设计要求，不可作基础持力层。施工时应清除。
⑵粉质黏土（Q4dl）
可塑状，层厚度4.60～7.00m，层面标高为124.93米-121.10米。实测标贯锤击数6～7击，承载力特征值fak=160Kpa，宜作为本工程设计的一般建筑物基础持力层，可作选作基础持力层。
⑶中风化石灰岩（C2）
属软岩，承载力高，厚度大。承载力特征值fak=1600Kpa，层面标高为120.33米-114.20米，宜作为拟建工程设计的一般建筑物桩基础持力层。
1.2.5.2 水文气象条件
⑴水文部分
根据现场踏勘，清江村站址位置及站址自然高程在百年一遇洪水位之上，不受内涝及洪水的影响。
站区排水考虑向站区南面及西面道路排水沟排水，站区标高高于该道路标高，有利于排水。
⑵气象资料
历年平均气温15℃
历年最高气温40℃
历年最低气温-10℃
历年最大年降水2464mm
历年最小年降水1332mm
历年平均降水1759mm
历年平均风速 2.0 m/s
历年最大风速15 m/s
1.3 技术原则及存在问题
1.3.1 主要技术原则及方案
本工程贯彻国网公司“三通一标”、“两型一化”、“智能变电站”设计导则精神，强化全寿命周期管理理念，合理应用电网建设新技术成果，并结合工程具体情况进行优化，确定主要设计原则为：
1）清江0kV变电站按智能变电站设计。采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调
节、在线分析决策、协同互动等高级功能。
2）根据本站在电力系统中的地位、作用及其具体情况，选用有利于降低全寿命运行周期成本的设备，以提高供电可靠性、尽量减少投运后的维修、维护工作。
3）根据变电站的位置与电源点及各负荷点的相对关系，合理确定各级电压出线方向及间隔排序，使变电站与线路实现良好衔接；
4）合理确定电气主接线、设备型式、配电装置型式并对变电站总体布局进行优化，以减少用地。
5）本变电站按无人值班设计。
本工程设计方案参照《国家电网公司输变电工程典型设计-110kV 变电站分册C-8方案》。主要设计方案如表1.3.1。
表1.3.1 清江110kV变电站设计方案概要
项目方案
远期单母线分段接线
110kV电气主接线
本期单母线接线
远期单母线分段接线
35kV电气主接线
本期单母线接线
远期单母线四分段接线
10kV电气主接线
本期单母线接线
主变压器三相三绕组有载调压变压器
110kV配电装置110kV采用AIS，户外布置，架空出线。
35kV配电装置户内开关柜单列布置
10kV配电装置户内开关柜双列布置。
控制方式
分层分布式计算机监控系统。继电保护装置
集中布置于综合控制楼的继电器室
无功补偿电容器户外布置，框架式电容器
典设模块
参考《国家电网公司输变电工程典型设计
110kV变电站分册》C-8方案
1.3.2 通用设计、通用设备、通用造价的应用
本工程设计方案参照《国家电网公司输变电工程典型设计-110kV 变电站分册C-8方案（江西省电力公司实施方案）》，设备选型参照《国家电网公司通用设备2011版》；工程概算编制参照《国家电网公司输变电工程通用造价-110kV变电站分册》。
表1.3.2 110kV(66)kV变电站通用设计、通用设备成果应用表
电压等级110/35/10kV
工程概况
主变台数及容量(MV A) 1台，50 MV A
出线规模(高/中/低) 3回/3回/6回变电站类型智能化变电站配电装置类型A：GIS；B：HGIS；C：
瓷柱式；D：罐式
C：瓷柱式
设计方案选择
通用设计方案编号；
A：直接采用通用设计方案；B：进出
线规模调整；C：无功补偿配置调整
A：直接采用通用设计方案C-8
通用设备
主变压器设备编号1TBA-50 并联电容器装置设备编号AC-K4/ AC-K5 110（66）kV断路器设备编号1QF-A-3150/40 110（66）kV避雷器设备编号1MOA-102/266 35kV开关柜（断路器）设备编号BKG-1250/25-A
AKG-1250/31.5-A，
10kV开关柜（断路器）设备编号
AKG-3150/31.5-A
1.3.3 新技术、新设备（材料）、新工艺的应用
⑴新技术：本工程按照国家电网公司新技术推广目录2012和2013版要求，采用以下新技术：
1）无人值班变电站顺序控制设计技术；
根据无人值班变电站的管理模式、运行要求等特点，采用适用于调控一体化、调度和集控中心分开的不同管理模式下的无人值班变电站顺序控制设计技术。
①采用面向对象、基于操作票的顺序控制技术，除典型操作票外，还可按需生成组合票，并进行模拟验证，完成各类组合顺序控制。
②对IEC61870-5-104国际远动通信规约的功能扩充，存票和判别在变电站侧自动完成，集控中心通过操作票选择、传送、验证、确认、执行、反馈等流程实现远方顺序控制，无需人工干预。
③建立继电保护功能模型，实现保护运行状态实时显示、控制和管理，将保护测控等二次系统纳入顺序操作范围，建立一、二次设备对象间的动态拓扑，实现全面顺序控制。
此技术应用能充分发挥自动化系统的优势。顺序控制操作时间仅为常规操作方式的四分之一，极大的节省了时间，提高了操作效率。减少人为干预，提高可靠性，极大的降低误操作率。可以使值班员从复杂的操作任务中解脱出来。
2）110kV智能终端、合并单元一体化装置的应用；
依据智能变电站设备优化集成的要求，对变电站智能终端和合并
单元采用集成一体化装置。
智能终端、合并单元一体化装置可以同时采集合并传统TV/TA、LPCT、电子式互感器（光纤通讯接口）的原始采样数据，发送符合IEC61850-9-1、IEC61850-9-2的采样值信息给间隔层装置。装置包括完全独立的多个100M光纤以太网，每个以太网具有独立的时钟同步通道，可采用IEEE1588、秒脉冲或IRIG-B对时方式。如果无对时信号接入，装置工作在失步状态，将根据自身的时钟输出采样值。
该装置具有开关量及其它一次设备在线监测量的采集和传输功能，响应间隔层装置的GOOSE跳合闸等命令。装置可提供直流量采集、大量开入量采集和开出执行，通过逻辑组合可灵活实现非电量直接跳闸、分接头调档、刀闸控制、五防控制、一次设备在线监测等组合功能。
此装置的应用能减轻通信调试、维护工作量，提高通信的可靠性。统一装置及接口配置，减少重复配置，节约部分费用。减轻安装接线工作量，安装协调方便，消除了各厂家互相扯皮、责任推诿等现象。3）变电站用交直流一体化电源系统；
本站将站用交流电源、直流电源，交流不间断电源（逆变电源）和通信电源进行系统集成，以先进的高频开关电源变换技术，微电子技术，通信技术为联接纽带，进行统一设计开发，建立统一监控信息平台，实现所有站用电源高度集成化、网络化、智能化。该系统以直流系统为核心，取消了通信蓄电池组和UPS蓄电池组，共享直流电源的蓄电池组。系统采用总监控装置，通过以太网通信接口，采用IEC61850
规约与变电站后台设备连接，实现对一体电源系统的远程监控维护管理。该系统能实现电源系统安全化、网络智能化，解决了站用电源分散设计存在的问题，对站用电源进行网络化管理并实现系统全参数在线检测功能。满足了智能变电站建设需要。
此系统的采用能减轻通信调试、维护工作量，提高通信的可靠性。减轻了运行维护的工作量，提高安全稳定。减少铅酸电池的使用，有利于环境保护。减轻安装接线工作量，安装协调方便，消除了各厂家相互配合的工作量。
4）变电站智能辅助控制系统；
本站智能辅助控制系统采用物联网、通信与传感网络、三维可视与虚拟仿真、云计算与GIS空间信息等技术，通过各种感知识别设备，实现对变电站环境、动力、设备热点等的在线实时监测、数据智能分析、报警智能联动、资产综合管理及三维可视化展示，实现了变电站分布式监控、集中式管理和智能设备的无缝接入。
系统由数据采集、通信传输、后台处理及安全防护等多个部分组成，并通过开放的标准接口与其它应用系统（如SG-ERP）进行数据交互，实现了变电站环境监控、动力监测、运行辅助、检修辅助、资产管理等一体化信息管理，为变电站的提供重要的辅助支撑。
此系统的应用能减轻系统调试、维护工作量，提高系统可靠性。减轻安装接线工作量、节约劳动成本。减少运行维护工作量，提高运维效率、节约劳动成本。降低施工的硬件成本、缩短施工周期。提高管理的效率、节约劳动成本。可实现对变电站设备资产的全寿命周期
管理，降低设备管理费用。
5）故障录波及网络记录分析一体化装置。
本站采用故障录波及网络记录分析一体化装置通过接收、过滤GOOSE网络和SV采样值网络的报文，故障录波装置完成异常或故障情况下的站内电流、电压等信号的记录和储存。网络报文记录分析仪接收、记录、储存、分析MMS网络、GOOSE网络和SV采样值网络的报文记录，帮助查找故障和对网络进行评估，以提高智能化变电站通信网络的运行安全。
故障录波装置和网络报文记录分析仪优化整合成了一体化装置。该装置共享电源模块、数据采集模块、时间基准模块、人机接口模块和数据远传模块，而数据处理和存储功能模块按故障录波、网络报文分析分别单独配置。硬件结构主要由过程层报文记录子系统、暂态故障录波子系统、站控层报文记录子系统、后台管理子系统组成。
⑵新材料：电缆沟防火材料采用环保型阻火膨胀模块。
1.3.4 控制工程造价的措施
⑴了解变电站的站址情况尤其是地质和“三通一平”与市政基础设施配套情况。这些情况的了解能够有效控制地基处理、挖填土方、站外道路、站外水源、站外电源、站外排水费用。
⑵设计过程中尽量按照限额设计的要求来设计，合理分配各种费用的限额，充分考虑一些不可见的因素对造价的影响。
⑶要熟练掌握工程量的计算规则、定额工作内容、预算规定，做到每笔费用有根有据。
⑷对材料价差的调整，应尽可能的按照当地市场价格来进行调差。
⑸设备价格参考最新招标价以控制设备购置费。
1.4 主要技术经济指标
序号项目技术方案和经济指标
1 主变压器规模，远期/本期，型式3×50/1×50，户外
2 （高）电压出线规模，远期/本期4/3
3 （中）电压出线规模，远期/本期6/3
4 （低）电压出线规模，远期/本期30/6
5 低压侧电容器规模，远期/本期3×(3600+4800)/1×(3600+4800)
6 （高）电气主接线，远期/本期单母分段/单母
7 （中）电气主接线，远期/本期单母分段/单母
8 （低）电气主接线，远期/本期单母四分段/单母
9 （高）配电装置型式、断路器型式户外中型、瓷柱式
10 （中）配电装置型式、断路器型式户内开关柜
11 （低）配电装置型式、断路器型式户内开关柜
12 地区污秽等级/设备选择的污秽等级B级/D级
13 运行管理模式无人值班
14 智能变电站(是/否) 是
15 电力电缆（km）0.6
16 控制电缆（km） 5
17 光缆（km） 3
18 接地材料/长度（Km）扁钢60*8/3000米，60*8/1330米，角钢L50*5 250根，铜排TMY-30*4 380
米，镀铜钢接地棒φ23.1 20
米6根
19 变电站系统通信方式光纤
20 变电站总用地面积（m2）8360
21 围墙内占地面积（m2）5175
22 进站道路长度新建/改造（m）新建11m
23 总土石方工程量及土石比挖方/填方（m3）挖方2000
24 弃土工程量/购土工程量（m3）3500
25 边坡工程量护坡/挡土墙（m2）护坡2200
26 站内道路面积远期/本期（m2）620
27 电缆沟长度远期/本期（m）307
28 水源方案打井取水
29 站外供水/排水管线（沟渠）长度（m）
30 总建筑面积远期/本期（m2）601.8
31 主控室及10kV开关室建筑面积（m2）427
32 35kV配电室建筑面积（m2））174.8
33 地震动峰值加速度0.05g
34 地基处理方案和费用毛石混凝土换填
35 动态投资（万元）2059
36 静态投资（万元）2012.5
37 建筑工程费用（万元）457
38 设备购置费用（万元）994
39 安装工程费用（万元）249