伊南工業(yè)園區(qū)35kV輸變電工程電力系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)分析

(新疆伊犁州水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，新疆 伊寧 835000)

電力系統(tǒng)是保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行的必要條件，隨著工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對電力負(fù)荷、電量供應(yīng)提出了更高要求。高壓輸電可以減少輸電過程中的電力損耗，通過在用電區(qū)設(shè)置變壓器將高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電供設(shè)備使用，這其中涉及到很多電力系統(tǒng)和設(shè)備，相關(guān)設(shè)計(jì)工作直接決定了輸電系統(tǒng)的科學(xué)合理性。

1 園區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀

伊南工業(yè)園區(qū)地處新疆伊犁哈薩克自治州察布查爾縣東南部，在伊犁河南岸的一、二級(jí)階地上，距縣城約15km，總占地面積50km2，伊昭公路、團(tuán)結(jié)公路穿越項(xiàng)目區(qū)，交通便利。伊南工業(yè)園區(qū)是新疆重要的煤電煤化工基地，是伊犁州新型工業(yè)化基地，但水資源相對缺乏。該工業(yè)園為保證用水供應(yīng)正常，設(shè)計(jì)架設(shè)一條高壓輸電線路為高壓水泵供電，由110kV夏屋變電站供給海努克35kV變電站，導(dǎo)線為LGJ-185，距離15.6km。

2 一級(jí)泵站變電站主接線方案設(shè)計(jì)

2.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

新建35kV變電站供電范圍包括一級(jí)泵站、原水泵站及水廠負(fù)荷(三部分總負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1～表3)，總計(jì)負(fù)荷約為5227.4kW。

表1 一級(jí)泵站負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

表2 原水泵站負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

表3 水廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

續(xù)表

2.2 電氣主接線方案設(shè)計(jì)

由于該項(xiàng)目備用電源接口在二級(jí)泵站35kV變電站，一、二級(jí)泵站35kV變電站高壓側(cè)有功率穿越，所以分段開關(guān)必須經(jīng)常處于閉合狀態(tài)，只是在某一段母線檢修時(shí)才用得上，但母線出故障概率很小，增加分?jǐn)嚅_關(guān)除增加一套設(shè)備外，同時(shí)也增加了操作程序，故設(shè)計(jì)人員偏重于高壓側(cè)不分段[1]。

根據(jù)供電公司《35kV降壓變電站電氣主接線按單母線分段設(shè)計(jì)》(新伊電函〔2014〕12號(hào))，該項(xiàng)目一級(jí)泵站主接線設(shè)計(jì)高、低壓側(cè)均采用單母線分段，其中高壓側(cè)35kV進(jìn)出線兩回；10kV側(cè)出線5回(兩回至原水泵站，兩回至一級(jí)泵站，一回至水廠)。

3 主要電氣設(shè)備選型分析

3.1 變壓器選擇設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目變壓器變頻啟動(dòng)電流按負(fù)載額定電流1.5倍考慮，變電站負(fù)荷主要由原水泵站負(fù)荷(2×500kW+100kW)、一級(jí)泵站負(fù)荷(2×1600kW+100kW+704kW)組成。負(fù)載額定電流計(jì)算分以下兩種情況進(jìn)行[2]：

a.一臺(tái)泵運(yùn)行。一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，總功率P=(1.5×1600+100)+(500+100)+704=3804kW，額定電流S按式(1)計(jì)算，S=4755kVA，設(shè)計(jì)選用35kV、5000kVA雙繞組有載調(diào)壓變壓器1臺(tái)。

S=P/0.8

(1)

b.兩臺(tái)泵運(yùn)行。兩臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，總功率P=(1.5×1600+1600+100)+(500+500+100)+704=5904kW，額定電流S=7380kVA，設(shè)計(jì)選用35kV、5000kVA雙繞組有載調(diào)壓變壓器2臺(tái)。

綜上所述，考慮到分期施工，一期只能先上1臺(tái)變壓器，由于水泵電機(jī)啟動(dòng)電流的關(guān)系，選用35kV、5000kVA雙繞組有載調(diào)壓變壓器。為便于變電站無人值班管理，設(shè)計(jì)選用低損耗、檢修周期較長的三相雙繞組自冷式有載調(diào)壓變壓器[3](主要技術(shù)參數(shù)見表4)。

表4 主變壓器主要技術(shù)參數(shù)

3.2 斷路器選擇設(shè)計(jì)

3.2.1 短路電流計(jì)算

因?yàn)椴觳疾闋柨h電網(wǎng)阻抗未知，故以庫爾德寧110kV變電站為無限大電源計(jì)算，繪制短路電流接線圖和正序阻抗圖(見圖1)，計(jì)算各短路點(diǎn)短路電流值(見表5)。

表5 各短路點(diǎn)短路電流值

3.2.2 斷路器選擇設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目包括的斷路器共有以下4種：35kV線路側(cè)及母聯(lián)斷路器、主變35kV側(cè)斷路器、主變10kV側(cè)及母聯(lián)斷路器、10kV饋線斷路器。因篇幅有限，在此主要對兩種母聯(lián)斷路器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

a.35kV線路側(cè)及母聯(lián)斷路器。根據(jù)電壓、最大工作電流和使用場所(室外)，選用LW-40.5型SF6斷路器(配CT14操作機(jī)構(gòu))，其設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)見表6[5]。

圖1 短路電流接線圖(左)和正序阻抗圖(右)

表6 35kV線路側(cè)及母聯(lián)斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)

注內(nèi)置電流互感器：2×200/1，0.2S/0.5/10P30/10P30。

b.主變10kV側(cè)及母聯(lián)斷路器。根據(jù)電壓、最大工作電流和使用場所(室內(nèi)成套開關(guān)柜)，選用VS1型斷路器(配彈簧儲(chǔ)能直流操作機(jī)構(gòu))，其設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)見表7。

表7 主變10kV側(cè)及母聯(lián)斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)

3.3 隔離開關(guān)選擇設(shè)計(jì)

a.35kV線路側(cè)及母聯(lián)隔離開關(guān)。根據(jù)電壓、最大工作電流和使用場所(室外)，選用GW4-40.5D(W)型隔離開關(guān)(配手動(dòng)操作機(jī)構(gòu))，其設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)見表8。

表8 35kV線路側(cè)及母聯(lián)隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)

b.主變35kV側(cè)隔離開關(guān)。根據(jù)電壓、最大工作電流和使用場所(室外)，選用GW4-40.5D(W)型隔離開關(guān)(配手動(dòng)操作機(jī)構(gòu))，其設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)見表9。

表9 主變35kV側(cè)隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)

4 結(jié) 語

電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與負(fù)載直接相關(guān)，涉及到了很多電氣設(shè)備，各個(gè)型號(hào)也需要根據(jù)負(fù)載不同而有所差別。本文緊密結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際負(fù)載情況，對電氣主接線方案、主要電氣設(shè)備選型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對該項(xiàng)目的總體電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)作了介紹。理論上各設(shè)備均能滿足實(shí)際使用要求，且有一定盈余，設(shè)計(jì)是科學(xué)合理的。