益阳东方水泥接入系统报告

2009年3月第一部分电力系统第二部分系统继电保护及安全自动装置第三部分调度自动化第四部分系统通信第五部分总投资估算第一部分电力系统设计依据及原则益阳东方水泥有限公司基本情况电力系统现状电网发展规划东方水泥低温余热发电机组接入方案东方水泥专用变接入系统方案论证主变型式选择及无功补偿论证变电站建设规模及电气主接线建议东方水泥110kV变电站系统短路阻抗投资估算1.1设计依据及原则一、设计依据及主要参考资料1）《电力系统设计手册》2）《电力系统电压及无功技术导则》3）《电力系统技术导则》4）《电力系统安全稳定导则》5）《湖南电网2008~2012年滚动规划》6）《益阳地区电网2008~2012年滚动规划》7）《益阳市“十二五”电网发展规划》8）《2008年度益阳电网运行方式》9）业主提供的相关资料1.1设计依据及原则二、设计依据及主要参考资料建设规模根据业主提供相关资料，益阳市东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥生产线建设一台装机容量12MW低温余热发电机组及一台电压等级110kV/10kV的主变。远期将再上一条同等规模水泥生产线及一座低温余热自备发电机组。设计水平年益阳东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥生产线及低温余热发电工程建设工期15个月（自2008年5月至2009年8月），预计2009年8月结束设备安装，2009年9月进行设备调试生产。根据工程投产计划，结合当地电网规划情况，选取2010年作为益阳东方水泥有限公司4500T/d熟料新型干法水泥工程接入系统的设计水平年。1.2益阳东方水泥有限公司基本情况益阳东方水泥有限公司位于湖南省益阳市桃江县境内，以生产优质高标号水泥为主，拥有矿业、矿粉、物流等相关产业，是益阳市的重点企业。其4500T/d熟料新型干法水泥生产线为东方水泥有限公司第三条生产线，该生产线及低温余热发电项目座落于桃江县工业科技园，与原生产线相距约6km，两个厂区无直接电气联系。该工程建设工期15个月。2009年4月结束全部土建工程，2009年5月至8月结束设备安装，2009年9月上旬进行设备调试生产。业主考虑新建一座110kV变电站；同时建设容量为12MW低温余热发电机组一台。远期在此厂内再上一条同等规模的生产线，容量与负荷同本期一致，并再建一台自备机组，其负荷仍由本用户变供带。低温余热自备电厂的运行采用“自发自供”的原则。1.2益阳东方水泥有限公司基本情况东方水泥厂保安负荷为2000kW，保安负荷可允许短时间断电，时间控制在5分钟以内。由于水泥厂自备一台500kVA柴油发电机无法满足保安负荷的需求，故业主要求从电网引接保安电源。年份2009年2010年2012年2015年装机容量12121224年发电量/7272144年用电量35.1建设和试生产171.6171.6343.2最高负荷/363672东方水泥供用电概况单位：MW，GW·h1.3电力系统现状一、益阳市电力系统现状截至2007年底，益阳市拥有电源装机总计1944兆瓦（其中水电678兆瓦，火电1266兆瓦），发电量总计49.93亿千瓦时（其中水电20.58亿千瓦时，火电29.35亿千瓦时）。截至2007年底，益阳电业局拥有500千伏变电站1座，主变3台，容量75万千伏安；220千伏变电站5座，主变7台，容量84万千伏安；110千伏变电站33座，主变52台，容量131.5万千伏安，2座专用变电站主变4台、容量2.86万千伏安。拥有500千伏线路1条，长度134.95公里；220千伏线路17条，长度649.28公里；110千伏线路51条，长度858.87公里。2007年全口径供电量为29.06亿千瓦时，全口径负荷62.3万千瓦；统调供电量28.7亿千瓦时、统调最大负荷60.2万千瓦。1.3电力系统现状二、桃江县电力系统现状截至2007年底，益阳市桃江县拥有220kV公用变电站1座，主变1台，变电容量120MVA（2008年已扩建第2台主变），110kV公用变电站6座，主变8台，变电容量194.5MVA。1.4电网发展规划一、益阳市、桃江县、安化县负荷预测2008年2009年2010年2012年2015年增长率10~15益阳市供电量3100.083458.253852.064752.386322.4710.41%负荷648720800980129010.02%桃江县供电量702.77795.861072.061317.531933.7412.52%负荷14216120425336412.27%安化县供电量399.6455.35517.47661.72919.112.17%负荷829410814020013.11%益阳市电力电量预测单位：MW，GW·h1.4电网发展规划二、桃江县电网发展规划随着金沙重机、东方水泥等大用户的投产以及地区其它负荷的增长，仅靠桃花江220kV变已经不能满足桃江县负荷日益增长的需要，为此桃江县将新建灰山港220kV变（1×180MVA），通过新建灰山港220kV变~复兴变线路接入系统。届时桃江县将形成以南、北两座220kV变电站为中心的110kV分区供电格局，灰山港地区将由灰山港220kV变主供松木塘、川花桥、连河村、灰山港110kV变、泥江口变以及金沙重机用户变。桃江电网将进一步得到加强。1.5东方水泥低温余热发电机组接入方案东方水泥低温余热发电系统装机容量为1×12MW，出力为10MW。其发电出力将完全在东方水泥生产线内部消纳，可采用10kV电压等级直接接入专用变低压侧，不仅运行经济，而且可减轻主变潮流下网的压力。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证一、接入系统电压等级东方水泥4500T/d熟料新型干法水泥生产线最高负荷36MW，远期将再上一条生产线，预计最高负荷为72MW。东方水泥周边110kV变电站均处于较高负荷水平，灰山港、川花桥、连河村负载率已达到60%以上，松木塘变负载率虽为35%左右，但松木塘变容量仅为20MVA，可供带负荷有限。若采用10kV或35kV电压等级接入系统，东方水泥周边各110kV变电站均无法满足如此大的负荷要求。而灰山港220kV变投产时间滞后于东方水泥专用变，且采用10kV或35kV电压等级供电电流明显偏大，必须采用多回大截面出线才能避免过载。因此建议选用110kV电压等级供电。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证二、接入点选择综合考虑当地电网现状及发展情况，连河村、川花桥变的110kV间隔已用完，灰山港110kV站虽目前尚剩余两个110kV间隔，但这两个间隔已被规划使用，将各出一回线至以后投产的灰山港220kV变电站和金沙重机用户变。因此目前东方水泥周围地区110kV电压等级可供考虑接入的变电站有桃花江220kV变、灰山港220kV变（2009年底投产）、松木塘110kV变。综上所述，东方水泥变的110kV系统接入点主要考虑灰山港220kV变、桃花江220kV变以及松木塘110kV变。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证三、接入系统方案拟定由于东方水泥最大负荷为36MW，且有出力为10MW的余热发电机组，在考虑10kV保安电源情况下，以一回110kV线路接入系统可以满足其供电要求。此外，东方水泥4500T/d熟料新型干法水泥生产线带有自备电厂，属于带有电源性质负荷，考虑到二次保护整定的要求，主供方式不推荐采用T接方案。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证三、接入系统方案拟定根据可供接入的系统接入点，接入系统方案拟定如下：方案一：新建东方水泥~灰山港220kＶ变1回110kV线路（LGJ-240/1km）。方案二：新建东方水泥~桃花江220kＶ变1回110kV线路（LGJ-240/22km）。方案三：新建东方水泥~松木塘110kＶ变１回线路（LGJ-240/24km）。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证四、潮流计算结果分析1）潮流分布及流向在夏大运行方式下，方案二和方案三分别由桃花江220kV变与松木塘110kV变供带，由于这两个变电站与西部小水电群距离更近，有利于外送电力的消纳，因此网损要小于方案一。在冬大运行方式下，方案二由于桃花江供电区水电出力及负荷较为平衡，因此网损最小。方案三由于西部地区水电出力减小，负荷仍然较重，潮流需通过灰山港220kV变至松木塘110kV变再转供东方水泥用户变，因此网损最大。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证四、潮流计算结果分析2）电压水平计算结果表明，三个方案在各运行方式下电压水平均满足规程要求。3）有功网损方案方案一方案二方案三夏大方式0.2420.0980冬大方式0.30401.066平均网损0.22400.484各主供方式网损计算结果（相对值）单位：MW1.6东方水泥专用变接入系统方案论证五、稳定计算结果分析由表1.6-2可知，在益阳西部电网110kV线路未装设全线自动保护时，当灰山港220kV主变及与其相连220kV线路发生三相短路故障，以及东方水泥专用变110kV出线发生三相短路故障时，方案一与方案三东方水泥自备机组及株溪口、资东电站均与系统解列，方案二中除东方水泥专用变110kV出线发生故障外，东方水泥自备机组可保持稳定。当与灰山港220kV变相连的110kV线路发生三相短路故障，方案一、方案三中除灰山港~川花桥、灰山港~泥江口首端三相短路故障东方水泥自备机组可以保持稳定以外，其余情况下东方水泥自备机组及资东、株溪口电站均失稳；方案二中东方水泥均可保持稳定。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证五、稳定计算结果分析表1.6-3可知，在益阳西部电网装设全线速动保护后，当与灰山港220kV变相连的110kV线路发生三相短路故障时，方案一、方案三的系统稳定性有所提高，方案一中东方水泥自备机组仅在灰山港~连河村、灰山港220kV站~灰山港110kV站首端三相故障时失稳；方案三中东方水泥自备机组仅在灰山港~松木塘末端三相故障时失稳。综上所述，由于2010年灰山港220kV变仅单线单变与主网联系，方案二中东方水泥稳定性要优于方案一与方案三。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证六、方案技术经济比较及推荐意见经济比较指标新建110kV线路（LGJ-240）60万元/km扩建110kV间隔100万元/个电能损失费0.50元/kW·h输变电工程经济使用年限25年电力工程投资回收率0.083500h1.6东方水泥专用变接入系统方案论证输变电工程项目投资估算单位：km，个，万元方案项目方案一方案二方案三建设规模投资建设规模投资建设规模投资一、相关输变电工程投资1、变电工程扩建110kV间隔1100110011002、线路工程东方水泥~220KV灰山港变K/160东方水泥~桃花江变K/221320东方水泥~松木塘变K/241440东方水泥~灰山港220kV变保安线路115115115二、电厂升压站投资新建110kV间隔110011001100三、一次投资相对值012601380由上表可知，方案一的一次投资远低于方案二与方案三。1.6东方水泥专用变接入系统方案论证接入系统方案综合技术经济比较方案项目方案一方案二方案三潮流分布合理合理较合理电压水平合格合格合格有功网损较小小较小网络结构合理合理合理供电可靠性一般一般一般电厂稳定水平一般一般一般实施及过渡难易易易易远景发展适应性好好一般一次投资相对值（万元）012601380有功网损相对值（MW）0.22400.484年运行费用相对值（万元）39.2084.7年费用相对值（万元）078.8174.71.6东方水泥专用变接入系统方案论证由上述比较分析可知，方案一与方案二的潮流分布及流向均较方案三合理，其中方案二的网损最低，方案三在冬大运行方式下由于潮流迂回，网损较大。从供电可靠性和电网结构分析，方案二由于桃花江变有两台主变，且其有多回220kV线路与主网连接，主网络结构较强。方案一灰山港220kV变近期仅为单线单变与主网连接，故障时将造成东方水泥专用变与电网短时解列，但远期将扩建第2台主变与新增一回220kV线路至复兴变，其网络结构将有较大改善。从电网稳定性分析，方案二中东方水泥