第一章系統(tǒng)設(shè)計方案及說明.docx

第一章 系統(tǒng)設(shè)計方案及說明第一節(jié) 設(shè)計指導思想及意圖1、 工程概述青草沙水庫及取輸水泵閘工程位于長興島西北側(cè)的中央沙、青草沙區(qū)域的沙體上，是上海市的水源地工程。水庫工程主要建筑物有環(huán)庫大堤、取水泵站、上游取水閘、下游水閘、輸水泵閘和調(diào)度中心。取水泵閘由取水泵站、上游取水閘組成，位于青草沙水庫西北側(cè)，臨長江口的北港側(cè)。下游水閘設(shè)在青草沙水庫庫尾。輸水泵閘有島嶼輸水閘和長興輸水支線的輸水泵站組成，位于水庫東南側(cè)岸邊，靠長興島側(cè)。取水泵閘采用35kV電源同時供電，互為備用。二回35kV電源采用電纜進線，配2臺容量為20MVA主變。35kV側(cè)采用單母線分段接線，6kV側(cè)采用單母線分段接線，帶分段開關(guān)。全站共設(shè)6臺站用變壓器。0.4kV站用電采用單母線分段接線。取水泵站設(shè)6臺同步電機。輸水泵閘采用兩個10kV電源供電，同時運行，互為備用。二回10kV電源采用電纜進線，分別配2臺容量為1600kVA的干式變壓器，0.4kV采用單母線分段開關(guān)的電氣接線。下游水閘一回10kV電源引自輸水泵閘10kV母線，設(shè)1臺160kVA變壓器。應(yīng)急備用電源采用1套75kW EPS電源裝置。電力監(jiān)控系統(tǒng)為分層分布式結(jié)構(gòu)，由設(shè)在中心的主站監(jiān)控系統(tǒng)、各變電所內(nèi)的變電所綜合自動化系統(tǒng)及數(shù)據(jù)傳輸通道三部分組成（以太網(wǎng)通道由通信專業(yè)提供），形成整個電力系統(tǒng)的自動化調(diào)度指揮監(jiān)控系統(tǒng)，實施對全線變電所供電設(shè)備的監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)采集以及對接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)運行狀態(tài)的監(jiān)控，完成對供電系統(tǒng)的調(diào)度管理、事故分析和維修管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式為1：N結(jié)構(gòu)形式。系統(tǒng)的硬件、軟件的設(shè)計應(yīng)充分考慮可靠性、可維護性、和可擴性，具備故障診斷、在線修改功能，同時遵循模塊化和冗余設(shè)計的原則。2、 工程范圍及內(nèi)容2.1 安裝工程本項工程招標包括上游取水泵閘變電所、下游水閘變電所、輸水泵閘變電所、電力監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備的安裝、測試，變電所間及所內(nèi)電力電纜、控制電纜的敷設(shè)、接頭、試驗，電纜橋架安裝。安裝工程具體包括柜排列、設(shè)備平面布置、設(shè)備預(yù)埋件工程、設(shè)備安裝、設(shè)備接地、電纜敷設(shè)、二次控制保護及全線監(jiān)控系統(tǒng)工程等內(nèi)容。2.2 供貨內(nèi)容我方采購設(shè)備材料為：35kV空氣絕緣開關(guān)柜、35kVGIS氣體絕緣開關(guān)柜、6kVGIS氣體絕緣開關(guān)柜、10kVGIS氣體絕緣開關(guān)柜、35kV油浸式變壓器（含有載分接開關(guān)）、35kV干式變壓器、低壓配電屏、交直流屏、變電站自動化（及電力監(jiān)控系統(tǒng)）設(shè)備、軟啟動柜、變頻柜、電力電纜、控制電纜、所內(nèi)電纜橋架、有機防火堵料等。2.3 工程服務(wù)2.3.1 我方將在工程全過程對甲供設(shè)備實施工程管理，包括協(xié)調(diào)、安排設(shè)計聯(lián)絡(luò)、配合設(shè)備監(jiān)造和出廠驗收、設(shè)備交貨計劃的監(jiān)管（作為設(shè)備合同付款管理的必要環(huán)節(jié)，包含交貨數(shù)量和安裝調(diào)試進度的確認）、工程竣工時的資料驗收以及設(shè)備移交等。2.3.2 對于乙供設(shè)備，我方還將提供工程中必要的儲運、工程協(xié)調(diào)、現(xiàn)場配套設(shè)計、安裝和調(diào)試指導、現(xiàn)場培訓和其他必要的工程服務(wù)。 2.3.3 我方將負責整理設(shè)備開箱后的設(shè)備裝箱文件，如技術(shù)參數(shù)、安裝說明、調(diào)試說明、維護手冊等，記錄整理施工過程記錄文件、調(diào)試資料、施工圖紙，最終形成竣工文件，按照上海市重點工程檔案管理辦法，提交上海市檔案管理相關(guān)部門。3、 設(shè)計指導思想及意圖3.1 取水泵閘變電所3.1.1 高壓側(cè)主接線二回電纜進線，配二臺主變，組成二個線路變壓器組單元，共設(shè)二臺35kV斷路器，接線簡單清晰，設(shè)備投資最少。任一回線路故障或檢修，都不影響泵站運行；任一臺主變故障或檢修，也都不影響泵站運行。滿足取水泵閘的用電要求。一個回路上的線路（或變壓器）故障或檢修，同時另一個回路上的變壓器（或線路）故障或檢修，才會導致停電影響泵站運行。但按照供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50052-1995）第3.0.3條規(guī)定，不應(yīng)按兩種故障重疊的極端方式考慮。3.1.2 中壓側(cè)主接線主變低壓側(cè)結(jié)合二臺主變的配置方式，中壓側(cè)接線采用單母線分段接線，運行方式靈活。每段母線分別接三臺主電機及一臺中壓（6/0.4kV）站用變。3.1.3 低壓站用電主接線在每臺主變的低壓側(cè)分別接一臺站用變壓器（6/0.4kV），形成第段、第段低壓站用電母線，另在35 kV主電源進線處設(shè)一臺高壓站用變壓器（35/0.4kV），形成第段低壓站用電母線。段與段之間接成單母線分段接線，上游取水閘用電及重要的站用電負荷可取自該兩段母線，并且采用兩回路供電、在末端切換的方式，保證上游取水閘及其它重要站用電負荷對0.4kV低壓電源的可靠性要求。3.2 輸水泵閘變電所單母線分段聯(lián)絡(luò)接線方式接線簡單清晰、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。正常情況下兩路10kV電源同時運行，母線聯(lián)絡(luò)斷路器斷開，兩路電源分別向兩段母線上的用電負載供電；當一路電源故障或檢修時，母線聯(lián)絡(luò)斷路器合上，另一路電源應(yīng)能承擔全部重要負載。兩路10kV電源進線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)之間設(shè)電氣及機械連鎖，防止電源并列運行。3.3 下游水閘變電所根據(jù)下游水閘工程性質(zhì)，用電負荷重要性高，工程應(yīng)有備用電源。備用電源形式有第二路10kV電源、柴油發(fā)電機和EPS應(yīng)急電源等形式。第二路10KV備用電源工作可靠，但造價較高。柴油發(fā)電機采購成本較低，但過載能力弱，輔助設(shè)施造價和運行維護費用較高，還會對周邊環(huán)境造成污染。EPS應(yīng)急電源設(shè)計簡單、施工方便，綜合造價較低，采用免維護電池，壽命長，供電電壓穩(wěn)定，過載能力強，工作可靠，維護簡便，可無人值守。綜上所述，下游水閘工程配置EPS應(yīng)急電源，容量75kW，當10kV電源故障或檢修時，可保證閘門的正常啟閉和其他應(yīng)急負荷的正常供電。3.4 繼電保護系統(tǒng)3.4.1 主變壓器保護配置3.4.1.1 主保護：差動電流速斷和2次制動比率差動保護，動作后跳主變雙側(cè)斷路器。3.4.1.2 后備保護：35kV側(cè)低電壓閉鎖過流保護，動作后I時限跳6KV分段斷路器，II時限跳主變雙側(cè)斷路器；低電壓取自6kV側(cè)；主變高壓側(cè)過負荷保護，動作后發(fā)信號。3.4.1.3 非電量保護：主變本體重瓦斯、主變有載調(diào)壓開關(guān)重瓦斯、壓力釋放閥，可動作于跳閘或發(fā)信號；主變本體輕瓦斯、主變油溫過高、主變油位異常等發(fā)信號。3.4.2 6kV同步電動機保護配置3.4.2.1 縱聯(lián)差動保護，作為電動機相間短路故障的主保護，保護瞬時動作于斷路器跳閘和滅磁；3.4.2.2 電流速斷保護，動作于跳閘和滅磁；3.4.2.3 負序過電流保護，反應(yīng)電動機相電流的不平衡，作為電動機相間短路故障的后備保護，保護動作于斷路器跳閘；3.4.2.4 單相接地保護，帶時限動作于跳閘或發(fā)信；3.4.2.5 過負荷保護，帶時限動作于跳閘；3.4.2.6 低電壓保護，其電壓整定值為40%50%額定電壓，帶0.5s時限動作于跳閘；3.4.2.7 溫度保護（定子和軸承溫度），動作于斷路器跳閘和信號；3.4.2.8 同步電動機失步保護，帶時限動作于斷路器跳閘；3.4.2.9 同步電動機失磁保護：帶時限動作于斷路器跳閘.3.4.3 35/0.4kV站用變保護配置3.4.3.1 電流速斷保護，動作于跳閘3.4.3.2 過電流保護，帶時限動作于跳閘3.4.3.3 過負荷保護，帶時限動作于信號3.4.3.4 低壓側(cè)中性點零序保護3.4.3.5 高溫報警、超溫跳閘3.4.4 6/0.4kV所用變保護配置3.4.4.1 電流速斷保護，動作于跳閘3.4.4.2 過電流保護，帶時限動作于跳閘3.4.4.3 過負荷保護，帶時限動作于信號3.4.4.4 低壓側(cè)中性點零序保護3.4.4.5 高溫報警、超溫跳閘3.4.5 35kV母線保護配置單相接地故障監(jiān)視：動作于信號。3.4.6 6kV母線保護配置3.4.6.1 低電壓保護：其電壓整定值為40%50%額定電壓，帶1s時限動作于斷開主變高壓側(cè)斷路器。3.4.6.2 單相接地故障監(jiān)視：動作于信號。3.5 自動化監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)采用微機控制，控制方式為三級控制，即電力SCADA系統(tǒng)電調(diào)中心遠動控制、變電所綜合自動化控制屏和開關(guān)柜柜面的就地控制。正常運行時，采用遠動控制，當設(shè)備檢修或調(diào)試時，采用就地控制。變電所綜合自動化系統(tǒng)的站控主單元通過通信專業(yè)提供的通信通道與控制中心調(diào)度主站系統(tǒng)實現(xiàn)時鐘同步，系統(tǒng)內(nèi)各微機綜合保護裝置、測控裝置等智能IED設(shè)備通過所內(nèi)光纖以太網(wǎng)與站控主單元實現(xiàn)同步。電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案采用先進的計算機軟、硬件技術(shù)，實現(xiàn)變電所供電設(shè)備的監(jiān)視控制，數(shù)據(jù)采集以及對接觸網(wǎng)電動開關(guān)設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視控制。電力監(jiān)控系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形/圖像技術(shù)等一體的系統(tǒng)，本方案提供的系統(tǒng)全面遵循最新的國際標準和工業(yè)標準，采用先進的、代表最新技術(shù)發(fā)展潮流的體系結(jié)構(gòu)，按照分層分布式應(yīng)用系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具有組件化、模塊化。電力監(jiān)控系統(tǒng)除了對所監(jiān)控的供電設(shè)備對象具備高的響應(yīng)速度和高的處理精度，具有友好的人機界面、全面的漢化提示、完備的報警功能、方便的操作控制機制、高效的報表處理和打印能力，使得整個系統(tǒng)易于使用。電力監(jiān)控系統(tǒng)作為實時系統(tǒng)，其處理速度和可靠性要求高于其它非實時的系統(tǒng)。因此，必須在硬件和軟件的設(shè)計上提供全方位的安全保證。系統(tǒng)除了提供基本的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供雙機熱備用服務(wù)器、故障自動檢測自動恢復(fù)等功能外，還提供一系列的安全保證，以充分保證系統(tǒng)實時、安全、可靠的運行。3.6 EPS應(yīng)急電源3.6.1 系統(tǒng)組成事故照明電源裝置由雙電源切換裝置、蓄電池、充電模塊、逆變模塊、切換單位、微機監(jiān)控單元組成；事故照明電源裝置由蓄電池提供后備電源，蓄電池平時處于浮充狀態(tài)；事故照明電源裝置由2路AC380V電源輸入，三相+N+PE。可饋出單相及三相電源，并能實現(xiàn)兩路電源在設(shè)備內(nèi)部進行自切。3.6.2 運行方式事故照明電源裝置正常工作時由交流電網(wǎng)供電，當2路交流電源失電后，由裝置柜內(nèi)的蓄電池經(jīng)逆變器后，輸出AC380/220V電源，滿足事故照明供電，蓄電池容量應(yīng)滿足應(yīng)急狀態(tài)下最大負荷輸出的備用時間60min；事故照明電源裝置輸出為AC380/220V，正弦波，三相+N+PE，應(yīng)具有缺相運行的能力，具有過載、短路保護功能，適應(yīng)電阻、電感、電感和電容混合負載。3.6.3 蓄電池蓄電池采用國際知名品牌的閥控式密封鉛酸免維護蓄電池，具體型號在設(shè)計聯(lián)絡(luò)中確定。浮充使用壽命大于15年（25），自放電率每月小于額定容量的3%，內(nèi)阻低，大電流放電性能卓越，蓄電池內(nèi)阻穩(wěn)定，均衡性好，核對性放電次數(shù)應(yīng)大于200次。蓄電池容量保證在交流失電后，滿足所內(nèi)直流經(jīng)常性負荷、沖擊負荷、事故放電末期最大沖擊負荷的要求。放電末期不能低于93%額定電壓，充電10小時能充電到100Ah容量。供貨商在設(shè)計聯(lián)絡(luò)時應(yīng)提供放電曲線及放電數(shù)據(jù)，沖擊負荷放電倍數(shù)，并推薦和提供蓄電池容量計算方法。3.6.4 充電模塊充電單元選用高頻開關(guān)電源充電模塊，充電模塊采用不同并聯(lián)組供電，N1熱冗余方式，一個模塊故障不應(yīng)影響系統(tǒng)正常運行。3.6.5 故障檢測及智能監(jiān)控單元故障檢測及智能監(jiān)控單元是直流系統(tǒng)的智能監(jiān)控管理單元，負責對直流電源系統(tǒng)各單元的運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)的采集、顯示以及運行參數(shù)的設(shè)定，故障檢測及智能監(jiān)控單元采用微機型產(chǎn)品并具有以下功能：3.6.5.1 自診斷、掉電后來電自恢復(fù)等功能。3.6.5.2 檢測：交流進線電壓，各整流裝置的輸出電壓、電流，直流母線電壓、電流，浮充電壓，充電電流，蓄電池輸出電流以及絕緣電壓等。3.6.5.3 對設(shè)備發(fā)生下列狀況進行保護并發(fā)出報警：交流電壓異常、充電裝置故障、母線電壓異常、蓄電池異常、母線接地、支路絕緣故障等。3.6.5.4 具有蓄電池智能管理功能，能根據(jù)蓄電池的充電特性曲線有效控制蓄電池的充電電壓和電流，控制充電模塊自動完成對蓄電池的充電及充電方式的轉(zhuǎn)換。3.6.5.5 對單體蓄電池狀態(tài)容量進行在線監(jiān)測，并顯示當前蓄電池的容量，放電、充電電壓隨溫度自動補償。3.6.5.6 對整個直流系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，具有SOE功能，并能與各充電模塊和變電所綜合自動化系統(tǒng)的主控單元通信，實現(xiàn)遙控、遙測、遙調(diào)、遙信功能，協(xié)議開放，滿足無人值班的要求。3.6.6 交流輸入單元交流輸入單元為充電單元提供兩回AC380V電源，一主一備，并具有手動或自動投切、以及過流脫扣閉鎖的備用自投功能。交流輸入單元應(yīng)配有防雷、缺相、失壓等保護，報警和故障信號均可送到故障檢測和智能監(jiān)控單元。3.6.7 信號信號包括工作狀態(tài)顯示信號及故障狀態(tài)顯示信號兩類。直流系統(tǒng)的正常/故障信號采用接點發(fā)送方式，每一信號具有兩對以上獨立的接點分別用于本屏顯示。屏上的故障信號顯示能經(jīng)復(fù)歸后消除，復(fù)歸方式采取當?shù)貜?fù)歸、遠方復(fù)歸兩種。故障顯示配有燈光試驗按鈕。直流系統(tǒng)正常/故障信號由監(jiān)控模塊通過RS485、RS232串口、RJ45接口或以太網(wǎng)光口方式傳至變電所綜合自動化系統(tǒng)。3.6.8 可靠性、可維護性、可擴展性3.6.8.1 可靠性設(shè)備在設(shè)計時采用高可靠性措施。這些措施通過利用如下的技術(shù)以降低系統(tǒng)故障概率和有關(guān)影響正常運行的隨機性： 冗余措施。 使用已證明具有高可靠性的元件。 對系統(tǒng)安全，所選的不論是硬件還是軟件的冗余方式，均要求任何一個導致非安全條件的故障或故障組合，其表現(xiàn)出的發(fā)生概率應(yīng)小于10-11/工作小時。 檢測校驗過程要有足夠的頻度，使類似或等同故障在二次檢測之間不會發(fā)生。 平均無故障時間(MTBF) 全線系統(tǒng)可用性，應(yīng)在工程的144小時、試運行、保證期內(nèi)測試。電磁輻射及兼容：對于電子設(shè)備應(yīng)考慮防電磁干擾措施。任何干系統(tǒng)的運行都不應(yīng)受其它子系統(tǒng)產(chǎn)生之電磁輻射的影響，或受據(jù)經(jīng)驗所知的城市電磁環(huán)境及地鐵環(huán)境的影響。應(yīng)提交EM兼容計劃。并應(yīng)采取措施，解決電磁干擾/兼容的問題以及允許輻射電平和對電磁輻射靈敏性的問題。3.6.8.2 可維護性設(shè)備應(yīng)設(shè)計成只需最少的調(diào)整和預(yù)防性維護，以及運行維護。產(chǎn)品設(shè)計包括故障隔離及診斷措施，以減少設(shè)備修復(fù)時間、維護材料和人工成本；通過制定合理的維修/更換策略、在線維修措施及維修支持設(shè)備的最佳運用來減少停機時間；電子設(shè)備應(yīng)維修到板級。3.6.8.3 可擴展性設(shè)備采用模塊化設(shè)計的原則，在產(chǎn)品設(shè)計時留有擴展能力，以適應(yīng)遠期擴展。第二節(jié) 系統(tǒng)遵循的主要技術(shù)標準及規(guī)范系統(tǒng)遵循的主要技術(shù)標準及規(guī)范以國標(GB)相關(guān)標準為主，不足部分參照IEC標準和中國電力部DL標準，牽引供電系統(tǒng)和工程質(zhì)量驗評可遵循鐵道部(TB)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準，以及“鐵運”相關(guān)安全規(guī)程。在以下標準中若有偏差將遵循就高不就低原則，在項目執(zhí)行中有新標準頒布，將按新標準執(zhí)行。在本項目中采用的主要技術(shù)標準及規(guī)范為序號標準號標準或規(guī)范名稱1GB6450-86干式電力變壓器2GB3117高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合使用導則3DL/T621-1997交流電氣裝置的接地4GB/T13729-92遠動終端通用技術(shù)條件5IEC60298額定電壓1kV以上52kV以下交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備67GB4943-2001信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全891011GB12706-91額定電壓35kV及以下銅芯、鋁芯塑料絕緣電力電纜12GB2952-89電纜外護層13GB11033額定電壓26/35kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求14IEC60502-2-2005額定電壓1kV到30kV的擠壓絕緣電力電纜及其附件 第2部分額定電壓1kV到30kV的電纜15GB6995-86電線電纜標識標志方法16JB/T8137-1999電線電纜包裝盤17GB/T2951-97電纜絕緣和護套材料通用試驗方法18GB/T3048-94電線電纜電性能試驗方法19GB12666.5-90電線電纜燃燒試驗方法第5部分成束電線電纜燃燒試驗方法20GB/T17651-98電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測定(等同IEC61034-97)21GB/T17650.1-98取自電纜或光纜的材料燃燒時釋出氣體的試驗方法 第1部分：鹵酸氣體總量的測量（等同IEC60754-94）22GB/T17650.2-98取自電纜或光纜的材料燃燒時釋出氣體的試驗方法 第2部分：用測量PH值和電導率來測定氣體的酸度（等同IEC60754-94）23DL/T486-2000微機型防止電氣誤操作裝置適用技術(shù)條件24GB72612000繼電器及繼電保護裝置基本試驗方法25GB/T15145-2001微機線路保護裝置通用技術(shù)條件26GB3983.1-89低電壓并聯(lián)電容器27JB4012-85低壓空氣式隔離器、開關(guān)、隔離開關(guān)及熔斷器組合電器28JB/T9661-99低壓抽出式成套開關(guān)設(shè)備29GB9466-88低壓成套開關(guān)設(shè)備基本試驗方法30JB5877-2002低壓固定封閉式成套開關(guān)設(shè)備31GB7251-2006低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備32GB/T14048.1-2000低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則33JEC-439低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的成套裝置34DK/459-92充電、浮充電裝置技術(shù)標準35ZBK45017-90電力系統(tǒng)用直流屏通用技術(shù)條件36DL/T742-2000電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術(shù)規(guī)程37JB/T8456-1996低壓直流成套開關(guān)設(shè)備38GB1497-85低壓電器基本標準39YDJ44-89電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)工程施工及驗收暫行技術(shù)規(guī)定4092DQ建筑電氣通用圖集41JSJT-155電氣豎井設(shè)備安裝42JSJT-137變配電設(shè)備安裝43JSJT-121電纜橋架安裝44DL474-2006現(xiàn)場絕緣試驗實施導則45DL/T572-95電力變壓器運行規(guī)范46DL/T573-95電力變壓器檢修導則47DL417-2006電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場測量導則48DL/T584-20073110kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程49JJG124-2005電流表、電壓表、功率表及電阻表檢定規(guī)程50515253GB7261-2000繼電器及繼電保護基本試驗方法54GBT775-2006絕緣子試驗方法55GB1408-2006固體絕緣材料工頻電氣強度的試驗方法56GB/T16927-97高電壓試驗技術(shù)57GB/T3859.3-93變流器、變壓器和電抗器58GB/T3859.2-93半導體變流器應(yīng)用導則59GB/T3859.1-93半導體變流器基本要求的規(guī)定60GB4939-85普通整流管61GB/T13912-2002金屬覆蓋層，熱鍍鋅層的技術(shù)要求62GB/T1372