甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告-

6电气批准：阮全荣核定：康本贤张群刚张国强审查：桑志强奚瑜校核：戴勇干陈刚编写：张轩闫建伟马琴杨镇澴甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-16电气6.1升压站电气6.1.1电气一次6.1.1.1编制依据及主要引用标准报告编制依据和主要引用标准、规范如下：《风电场可行性研究报告编制办法》-2008GB/T17468-2008电力变压器选用导则GB11022-1999高压开关设备通用技术条件GB11032-2010交流无间隙金属氧化物避雷器GB50217-2007电力工程电缆设计规范GB50060-20083～110kV高压配电装置设计规范GB50061-201066kV及以下架空电力线路设计规范DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621-1997交流电气装置的接地DL/T5056-2007变电所总布置设计技术规程DL/T5218-2005220kV~500kV变电所设计技术规程DL/T5222-2005导体和电器选择设计技术规定Q／GDW392-2009风电场接入电网技术规定Q/GDW341-2009330kV变电站通用设计规范Q/GDW394-2009330kV～750kV智能变电站设计规范其它相关的国家、行业标准规范，设计手册等。Q/GDW394-2009330kV～750kV智能变电站设计规范6.1.1.2接入系统方式说明（1）接入电力系统现状及其规划甘肃电网处于西北电网的中心位置，是西北电网的主要组成部分，目前最高电压等级为750kV，主网电压等级为330kV。甘肃电网东与陕西电网通过330kV西桃、天雍、秦雍、眉雍共4回线联网；往西通过兰州东～官亭750kV线路及330kV甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-2杨海1回、海阿3回、官兰西线双回与青海电网联网；往北通过1回750kV线路及5回330kV线路与宁夏电网联网运行。甘肃省电网分为中部电网、东部电网和河西电网，其中中部电网包括兰州、白银、定西、临夏等地区，东部电网包括庆阳、平凉、天水、陇南等地区，河西电网包括金昌、张掖、嘉峪关、酒泉等地区。甘肃中部电网不但是甘肃省电网的核心，也是西北电网的核心，担负着东西部水火电交换的重要任务。截至2010年底，甘肃电网总装机容量为21500MW，其中水电厂6050MW、火电厂13890MW、风电1550MW，水电、火电、风电所占比例分别为28.13%、64.57%、7.21%。全社会用电量812亿kW·h，全社会最大发电负荷11800MW。甘肃电网以750kV瓜州～武胜输变电工程为标志，750kV网架初步成型。依托750kV建成了坚强的河西、中部、东部330kV电网。截至2010年底，甘肃电网共有750kV变电站6座，主变6台，容量11400MVA；750kV开关站1座；750kV线路24条，省内长度3766.109km。330kV变电站42座，主变88台，容量20580MVA；330kV线路122条，长度6637.56km。220kV变电站9座（不含成县#1、#2变），容量3270MVA；220kV开关站1座；220kV线路37条，长度805.43km。2012年为满足甘肃南部水电送出和陕甘断面交换功率的需要，提高电网供电可靠性，建设兰州东～天水～宝鸡750kV双回线路。配合新疆和甘肃河西走廊风电开发，2015年桥湾750kV变π入敦煌～酒泉750kV线路并建设桥湾～敦煌双回750kV线路，新建沙洲～敦煌双回、哈密南～沙洲～鱼卡～格尔木双回750kV线路。2020年河西～酒泉双回750kV线路π入张掖750kV变，建设酒泉～张掖、张掖～河西750kV线路，并建设张掖至西北主网的第三个750kV通道。（2）升压站接入电力系统方式根据〈甘肃酒泉千万千瓦级风电基地二期300万千瓦风电工程接入系统设计报告（系统一次）评审意见〉（以下简称〈接入系统评审意见〉），安北四升压站本期汇集安北第四风电场ABC区600MW，安装3台240MVA主变，以一回330kV出线接入拟建的750kV桥湾变电站。接入电力系统接线示意图见附图7。甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-36.1.1.3升压站电气主接线（1）主变压器配置根据接入系统评审意见，安北四升压站安装3台240MVA主变。（2）330kV侧接线根据DL/T5218-2005《220kV~500kV变电所设计技术规程》及国网公司企业标准Q/GDW341-2009《330kV变电站通用设计规范》要求，当330kV变电站最终性质确定为终端变电站，或线路、变压器等连接元件少于6回时，如能满足运行要求，可以简化接线型式。本升压站330kV主变进线3回，330kV出线1回，为电源侧升压变电站。考虑到升压站在系统中的地位及进出线形式，其接线方式有两个基本方案可供选择。方案一：单母线接线；方案二：双母线接线。两种方案比较如下表：表6.1升压站进出线接线方式比较表方案方案一单母线方案方案二双母线方案优点1、接线简单清晰，操作简单，易于扩建；2、设备少，投资省，布置简单。1、接线简单清晰，易于扩建；2、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。缺点灵活性、可靠性相比方案二差，母线及所连接的设备检修或故障，需全站停电。1、隔离开关数量多，切换母线操作过程比较复杂。2、比方案一增加费用约480万元。比方案一增加占地面积约3500m2。推荐方案备用方案由于风电场年利用小时数低，约2300小时，母线及所连设备检修可放在小风月，对运行影响不大，采用方案一已能满足本工程安全可靠性要求。采用方案二虽然供电可靠性更高，但投资增加较大。本阶段选定单母线接线为推荐方案。（3）35kV侧接线结合主变容量及目前35kV设备制造水平，本升压站各台240MVA主变35kV侧接线拟采用3段单母线接线，其中一段母线连接无功补偿装置及站用电设备，甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-4其余两段母线连接风电场电源进线，3段单母线之间采用扩大单元接线。由于35kV电源侧集电线路较长，经计算升压站单台主变35kV系统单相短路电容电流均超过10A，发生单相接地短路时会引起间歇电弧过电压，需采取消弧装置避免该过电压对绝缘薄弱设备产生影响，导致事故扩大。消弧装置常用的有经电阻接地及经消弧线圈接地。根据国家电网西北电力调控分中心文件“西电调字[2011]59号”《关于下发防止风电大规模脱网重点措施的通知》中的要求：对新建风电场，建议汇集线系统采用经电阻接地方式。因此，本工程35kV侧中性点拟采用经电阻接地方式，当系统发生单相接地故障时，能将故障回路快速切除，避免事故扩大。参考“甘肃酒泉千万千瓦风电基地二期300万千瓦风电工程接入系统设计可行性研究报告”中的推荐意见，升压站240MVA主变采用三绕组变压器，本阶段接地电阻拟接于主变35kV侧中性点上。随着接入系统设计工作的深入进行，下阶段将对上述方案进一步研究与优化。（4）无功补偿装置根据Q/GDW392-2009《风电场接入电网技术规定》的要求，风电场应具备协调控制机组和无功补偿装置的能力，能够自动快速调整无功总功率，无功补偿装置需补偿主变、箱变及线路部分所需无功容量。无功补偿装置应能够实现动态的连续调节以控制并网点电压，并满足电网电压调节速度的要求。根据〈接入系统评审意见〉，安北四风电场升压站每台主变低压侧配置动态无功补偿装置，其调节容量为感性10Mvar至容性57Mvar，并推荐采用SVG型动态无功补偿装置。动态无功补偿装置常用的有SVC型（包括MCR型SVC和TCR型SVC）及SVG两种型式。SVG目前有10kVSVG及35kV直挂式，10kVSVG受IGBT支路电流限制，容量较小，57MvarSVG需要不少于5支路并联，如此多支路并联，其联合控制方案基本不可行。因此，本工程不适合采用10kVSVG。35kV直挂式SVG容量较大，57Mvar可分成2路，每组28.5Mvar。35kV直挂式SVG的缺点是目前国内产品运行经验较少，设备生产厂家偏少。SVC中MCR在采用快速励磁装置后，基本能满足动态响应时间30ms的要求，但目前能生产的制造厂不多。TCR响应时间能满足要求，缺点是产生的谐波量较甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-5大。考虑到接入系统评审的推荐意见，本阶段拟选用35kV直挂式SVG，其调节容量为感性10Mvar至容性28.5Mvar。（5）主变中性点接线方式主变压器330kV侧为有效接地系统。中性点的接地方式有以下两种方式：方式一为直接接地，方式二为经小电抗接地。本阶段拟选用运行方式更为灵活的经小电抗接地。下阶段根据接入系统要求进行优化设计。330kV升压站电气主接线最终以接入系统设计审查意见为准。330kV升压站电气主接线图见附图8。6.1.1.4升压站主要电气设备选择（1）短路电流计算现阶段本项目接入系统设计尚未完成，根据国网公司《330kV变电站通用设计规范》要求，短路电流应根据工程建设当地的电力系统条件，按设计规划容量和远景年系统发展规划的参数，进行系统短路计算，330kV母线短路电流不超过50kA。结合对侧升压站规划位置，暂取下列基本参数对本升压站短路电流进行计算：330kV母线短路电流为50kA，基准容量取100MVA，基准电压取各电压级的平均电压，短路电流计算正序网络等值阻抗图见图6.1，短路电流计算结果见表6.2。甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-6d235kV0.002720.00611240MW240MW330kVd1240MW50.0717830.071763.580790.0294120.055573.58073.5807100.0294110.0294130.0555140.055540.0717图6.1系统等值正序网络图甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-7表6.2短路电流结果表28.23252.43131.10120.59722.0741311.07合计1.8发电机A31.8发电机A21.0920.6480.4297.33127.311.8发电机A149.15529.15719.310.0811229.141.8系统C14036.75d227.17848.58428.81819.08522.43411453.98合计1.8发电机A30.1150.0680.0457.47527.011.8发电机A20.1150.0680.0457.47527.011.8发电机A148.23928.61418.950.00911372.951.8系统C140346.5d10容量短路(MVA)时(s)间短路衰减准点(kV)号编压电常数路短基时间击线路名称数系分支冲全电流Ich1(kA)有效值电抗等值(kA)Iz1三相短路非周期分量冲击电流(kA)ich1(kA)ifz10.1150.0680.0457.47527.011.0920.6480.4297.33127.311.0920.6480.4297.33127.31结合短路电流计算结果及目前设备制造水平，本升压站330kV侧设备的短路电流水平按50kA进行电气设备选择，35kV侧设备的短路电流水平按31.5kA进行电气设备选择。待接入系统参数确定后进行复核。（2）设备使用环境条件表6.3设备使用环境条件表海拔高程1700m年平均气温8.8C最低气温-30C最高气温40.4C最大风速30m/s基本地震烈度Ⅵ度（3）主要电气设备参数a）主变压器根据接入系统报告,升压站拟选用3台容量为240MVA，三相三绕组强迫油循环风冷油浸式有载调压变压器，主要参数如下：甘肃瓜州安北第四风电场ABC区600MW工程可行性研究报告6-8表6.4主变主要参数表型号SFPZ-240000/330额定电压345±8×1.25%