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摘要：随着时代的快速发展，我国各个领域都突飞猛进的提升，水泥工程也不例外。水泥工程进入旋窑时代后，生产规模从1000t/d到10000t/d，仅仅用了十几年的时间。目前，主流的规模都是5000t/d以上的，以一条5000t/d的水泥工程为例，用电负荷约30MW，根据相关规范，需要使用110kV的变电站供电。本篇文章主要阐述某水泥工程两条5000t/d水泥生产线配套一座110kV变电站设计的要点（电气部分，不含土建和暖通等）。
关键词：水泥工程;变电站
引言
变电站是水泥工厂稳定运行的动力源，从初步设计开始就一套严格程序。不管是南方电网还是国家电网，供电部门都要对初步设计文件进行全方位的评审，目的是让施工图设计能够符合国家相关标准、规范。施工图设计好后，供电部门还要对施工图进行全面审核，目的是保证施工图与初设意见一致，审核通过后才能进行施工等相关工作。这一系列过程，为了使变电站满足电网运行要求，也是为了变电站能稳定向水泥工厂供电，确保水泥生产线稳定生产。
（一）建设规模，见图一
1.总降变电站，装设38MVA+25MVA主变压器2台，电压等级为110/10.5kV。
2.110kV侧采用单母线接线方式，单回路架空进线1回;10kV侧采用单母线分段接线，建成12回出线。
3.分别在总降变10kV I、II段母线上装设2组无功补偿装置，自动投切，I段母线装设5700kvar电容器组（分3组1500+1800+2400kvar），每组装设5%串联电抗器;II段母线装设3600kvar电容器组（分3组900+1200+1500kvar），每组装设5%串联电抗器。补偿后10kV 母线上的功率因数不低于0.92，符合相关要求。
（二）电气一次部分
1.主要设备选择
（1）主变采用SZ11-38000/110和SZ11-25000/110三相双卷有载调压变压器，额定电压为110±8×1.25%/10.5kV，接线组别为YN，d11，油浸自冷型。110kV侧中性点不死接地。
（2）110kV侧采用GIS组合电器设备，其中：
母线：额定电流选择2000A;
断路器：额定电压126kV，额电流2000A，额定短路开断电流40kA;
隔离开关： 额定电压126kV，额电流2000A， 热稳定电流40kA;
电流互感器：
a）进线间隔： 6只/相，4x 10P40/0.5S/0.2S級。
额定电流比： 600-800-1000/5A。
b）1#主变出线间隔：4只/相3x10P40/0.5S级。
额定电流比： 300-400-600/5A。
c）2#主变出线间隔：4只/相3x10P40/0.5S级
额定电流比： 300-400-600/5A。
氧化锌避雷器：Y10W-108/281，108kV，附在线监测仪。
母线电压互感器：母线型PT配置4个二次绕组110/√3：0.1/√3：0.1/√3 ：0.1/√3：0.1kV，级次组合为0.2/0.5/3P/3P级， 容量50VA/50VA/120VA/300VA。
线路电压互感器：A相 TYD110/√3-0.01H，kV。
（3）10kV侧采用KYN28A-12开关柜，内配额定短路开断电流31.5kA的真空断路器。
2.电气总平面布置
全站总平面布置以配电装置楼为主轴，配电装置楼位于场地中部，四周为环形消防通道，2台主变户外布置于配电装置楼南侧，中间设有防火墙。
配电装置楼主体两层，一层布置有10kV高压配电室、电容器室、工具间等。二层为GIS室、继电保护室、值班室等。主变压器位置与配电装置楼主体相连，主变110kV采用架空进线，主变与GIS用钢芯铝绞线连接。
3.过电压保护
（1）过电压保护
由于全站配电装置均布置于一栋独立的配电装置综合楼内，在楼顶设设置避雷带作为防直击雷保护。各层楼板敷设均压网，形成鼠笼式均压网接地，使全站均在防直击雷保护范围内。
为防止雷电侵入波和操作过电压， 采用在各级线路进出线、母线、以及主变低压侧均配置金属氧化锌避雷器防止雷电侵入波，同时在主变压器110kV中性点侧安装避雷器，装设中性点接地隔离开关和放电间隙棒满足系统不同运行方式。
（2）全站接地：
本工程户外主地网接地部分敷设以水平接地体为主、垂直接地为辅且边缘闭合的复合接地网，主接地网采用-60*7热镀锌扁钢水平线和Φ50镀锌钢管垂直接地极敷设。接地电阻要求小于0.5Ω。
（3） 电气二次静态接网：设置二次专用接地网，室内使用40x4铜排组成室内二次接静态接地网，室外使用-60*7热镀锌扁钢组成室外二次接地网。在屏内下方安装25*4*mm的接地铜排，并用绝缘子与屏体相接。接地铜排使用50mm2的多芯黄绿接地线与等电位的静态接地网接地母线压接;将电缆屏蔽线、电压互感器、电流互感器接地线等接至新静态接地铜牌上。
4.站用电
总降变装设两台100kVA站用变，选用柜内SCB11-100/10.5干式变压器，分别接在I、II段10kV母线上，低压侧经电缆引接至主控室内380/220V站用电进线屏，正常时分列运行，采用ATS智能开关实现互投。站用电装置由1面进线柜和1面馈线柜组成。
5.电缆敷设及防火
为防止电缆着火延燃，本工程采用B类阻燃电缆，同时在屋外电缆沟与屋内电缆沟的接口处设置阻火墙予以封堵;在电缆进入开关柜、屏、盘的孔洞用耐火材料进行封堵：在静电地板下应设置电缆槽盒，以规范电缆的敷设。 （三）电气二次部分
1.调度自动化
110kV总降压站采用计算机监控系统实现调度及远动信息的采集、传送。110kV总降压站由市级供电局调度中心（地调）调度，相关远动信息传输至地调。
2.继电保护
110kV线路两侧各配置一套光纤电流差动保护装置，保护通道采用专用光纤芯;配置110kV母线保护装置一套;配置110kV故障录波装置一套;配置保信子站系统1套
3.直流系统
直流系统电压选用220V。在110kV总降压站配置一套高频开关直流电源装置和一组200Ah免维护蓄电池，一面充电屏、一面馈线屏、2面蓄电池屏。
4.电能量计量
110kV总降压站配置一套电能量采集装置和一套电能质量监测装置。本工程关口计量点设置在电网220kV变电站，配置规格相同的主、备表各一套，有功精度0.5S级三相四线多功能电子式电能表。 5.GPS对时系统
根据V2.0标准设计（110kV变电站标准设计）要求，标准同步时钟本体应能接收GPS卫星和中国北斗卫星发送的信息。
6.计算机监控系统
根据V2.0标准设计（110kV变电站标准设计）中要求间隔层与站控层采用冗余配置的以太网方式组网（双以太网组网形式）。
7.其它
在 110kV总降压站配置一套微机五防系统、二次防雷装置和一套图像监控系统。
（四）谐波治理
在10kV压系统中，为降低谐波含量，水泥厂所有高压变频设备均配置干式移相变压器，24脉冲及以上整流方式，其谐波含量远小于国标要求（10kV电压总谐波畸变率4%，110kV畸变率2.5%）。
水泥厂低压系统选用DYn-11结线组别的配电变压器消除3次谐波。对于水泥厂低压变频设备较集中而且容量较大的窑头电气室、水泥磨电气室、原料磨电气室等处配置一定容量的有源滤波器，消除5次和7次谐波，保证低压系统的谐波含量低于国标要求。
在10kV和380V电容补偿柜内串有5%电抗率的电抗器，也可有效抑制5次和7次谐波。
（五）心得
本工程地处我国南方电网区域，项目实施过程中，发现南方电网和国家电网的要求有所不同。
1、南方电网要求二次图按照不同功能设置相应的屏柜，如保护和测控必须分屏，设置保护屏和测控屏;
2、主变测控屏内，高压侧、低压侧和主变本体必须各设一台测控装置;
3、主变保护屏内，差动保护、高后备保護、低后备保护必须各设一台保护装置;
4、需要单独设置一面故障录播屏，一面电能质量在线监测屏，一面母线差动保护屏等。
按照以上要点实施后，符合国家相关规范和标准，也符合南方电网相关特殊要求。至目前，本变电站已平稳运行多年，为该水泥工厂创造了很好的社会效益和经济效益。
关键词：水泥工程;变电站
引言
变电站是水泥工厂稳定运行的动力源，从初步设计开始就一套严格程序。不管是南方电网还是国家电网，供电部门都要对初步设计文件进行全方位的评审，目的是让施工图设计能够符合国家相关标准、规范。施工图设计好后，供电部门还要对施工图进行全面审核，目的是保证施工图与初设意见一致，审核通过后才能进行施工等相关工作。这一系列过程，为了使变电站满足电网运行要求，也是为了变电站能稳定向水泥工厂供电，确保水泥生产线稳定生产。
（一）建设规模，见图一
1.总降变电站，装设38MVA+25MVA主变压器2台，电压等级为110/10.5kV。
2.110kV侧采用单母线接线方式，单回路架空进线1回;10kV侧采用单母线分段接线，建成12回出线。
3.分别在总降变10kV I、II段母线上装设2组无功补偿装置，自动投切，I段母线装设5700kvar电容器组（分3组1500+1800+2400kvar），每组装设5%串联电抗器;II段母线装设3600kvar电容器组（分3组900+1200+1500kvar），每组装设5%串联电抗器。补偿后10kV 母线上的功率因数不低于0.92，符合相关要求。
（二）电气一次部分
1.主要设备选择
（1）主变采用SZ11-38000/110和SZ11-25000/110三相双卷有载调压变压器，额定电压为110±8×1.25%/10.5kV，接线组别为YN，d11，油浸自冷型。110kV侧中性点不死接地。
（2）110kV侧采用GIS组合电器设备，其中：
母线：额定电流选择2000A;
断路器：额定电压126kV，额电流2000A，额定短路开断电流40kA;
隔离开关： 额定电压126kV，额电流2000A， 热稳定电流40kA;
电流互感器：
a）进线间隔： 6只/相，4x 10P40/0.5S/0.2S級。
额定电流比： 600-800-1000/5A。
b）1#主变出线间隔：4只/相3x10P40/0.5S级。
额定电流比： 300-400-600/5A。
c）2#主变出线间隔：4只/相3x10P40/0.5S级
额定电流比： 300-400-600/5A。
氧化锌避雷器：Y10W-108/281，108kV，附在线监测仪。
母线电压互感器：母线型PT配置4个二次绕组110/√3：0.1/√3：0.1/√3 ：0.1/√3：0.1kV，级次组合为0.2/0.5/3P/3P级， 容量50VA/50VA/120VA/300VA。
线路电压互感器：A相 TYD110/√3-0.01H，kV。
（3）10kV侧采用KYN28A-12开关柜，内配额定短路开断电流31.5kA的真空断路器。
2.电气总平面布置
全站总平面布置以配电装置楼为主轴，配电装置楼位于场地中部，四周为环形消防通道，2台主变户外布置于配电装置楼南侧，中间设有防火墙。
配电装置楼主体两层，一层布置有10kV高压配电室、电容器室、工具间等。二层为GIS室、继电保护室、值班室等。主变压器位置与配电装置楼主体相连，主变110kV采用架空进线，主变与GIS用钢芯铝绞线连接。
3.过电压保护
（1）过电压保护
由于全站配电装置均布置于一栋独立的配电装置综合楼内，在楼顶设设置避雷带作为防直击雷保护。各层楼板敷设均压网，形成鼠笼式均压网接地，使全站均在防直击雷保护范围内。
为防止雷电侵入波和操作过电压， 采用在各级线路进出线、母线、以及主变低压侧均配置金属氧化锌避雷器防止雷电侵入波，同时在主变压器110kV中性点侧安装避雷器，装设中性点接地隔离开关和放电间隙棒满足系统不同运行方式。
（2）全站接地：
本工程户外主地网接地部分敷设以水平接地体为主、垂直接地为辅且边缘闭合的复合接地网，主接地网采用-60*7热镀锌扁钢水平线和Φ50镀锌钢管垂直接地极敷设。接地电阻要求小于0.5Ω。
（3） 电气二次静态接网：设置二次专用接地网，室内使用40x4铜排组成室内二次接静态接地网，室外使用-60*7热镀锌扁钢组成室外二次接地网。在屏内下方安装25*4*mm的接地铜排，并用绝缘子与屏体相接。接地铜排使用50mm2的多芯黄绿接地线与等电位的静态接地网接地母线压接;将电缆屏蔽线、电压互感器、电流互感器接地线等接至新静态接地铜牌上。
4.站用电
总降变装设两台100kVA站用变，选用柜内SCB11-100/10.5干式变压器，分别接在I、II段10kV母线上，低压侧经电缆引接至主控室内380/220V站用电进线屏，正常时分列运行，采用ATS智能开关实现互投。站用电装置由1面进线柜和1面馈线柜组成。
5.电缆敷设及防火
为防止电缆着火延燃，本工程采用B类阻燃电缆，同时在屋外电缆沟与屋内电缆沟的接口处设置阻火墙予以封堵;在电缆进入开关柜、屏、盘的孔洞用耐火材料进行封堵：在静电地板下应设置电缆槽盒，以规范电缆的敷设。 （三）电气二次部分
1.调度自动化
110kV总降压站采用计算机监控系统实现调度及远动信息的采集、传送。110kV总降压站由市级供电局调度中心（地调）调度，相关远动信息传输至地调。
2.继电保护
110kV线路两侧各配置一套光纤电流差动保护装置，保护通道采用专用光纤芯;配置110kV母线保护装置一套;配置110kV故障录波装置一套;配置保信子站系统1套
3.直流系统
直流系统电压选用220V。在110kV总降压站配置一套高频开关直流电源装置和一组200Ah免维护蓄电池，一面充电屏、一面馈线屏、2面蓄电池屏。
4.电能量计量
110kV总降压站配置一套电能量采集装置和一套电能质量监测装置。本工程关口计量点设置在电网220kV变电站，配置规格相同的主、备表各一套，有功精度0.5S级三相四线多功能电子式电能表。 5.GPS对时系统
根据V2.0标准设计（110kV变电站标准设计）要求，标准同步时钟本体应能接收GPS卫星和中国北斗卫星发送的信息。
6.计算机监控系统
根据V2.0标准设计（110kV变电站标准设计）中要求间隔层与站控层采用冗余配置的以太网方式组网（双以太网组网形式）。
7.其它
在 110kV总降压站配置一套微机五防系统、二次防雷装置和一套图像监控系统。
（四）谐波治理
在10kV压系统中，为降低谐波含量，水泥厂所有高压变频设备均配置干式移相变压器，24脉冲及以上整流方式，其谐波含量远小于国标要求（10kV电压总谐波畸变率4%，110kV畸变率2.5%）。
水泥厂低压系统选用DYn-11结线组别的配电变压器消除3次谐波。对于水泥厂低压变频设备较集中而且容量较大的窑头电气室、水泥磨电气室、原料磨电气室等处配置一定容量的有源滤波器，消除5次和7次谐波，保证低压系统的谐波含量低于国标要求。
在10kV和380V电容补偿柜内串有5%电抗率的电抗器，也可有效抑制5次和7次谐波。
（五）心得
本工程地处我国南方电网区域，项目实施过程中，发现南方电网和国家电网的要求有所不同。
1、南方电网要求二次图按照不同功能设置相应的屏柜，如保护和测控必须分屏，设置保护屏和测控屏;
2、主变测控屏内，高压侧、低压侧和主变本体必须各设一台测控装置;
3、主变保护屏内，差动保护、高后备保護、低后备保护必须各设一台保护装置;
4、需要单独设置一面故障录播屏，一面电能质量在线监测屏，一面母线差动保护屏等。
按照以上要点实施后，符合国家相关规范和标准，也符合南方电网相关特殊要求。至目前，本变电站已平稳运行多年，为该水泥工厂创造了很好的社会效益和经济效益。