辛店电厂升压站设备改造项目可行性研究报告(2015年)0
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华能辛店电厂升压站设备改造项目可行性研究报告二0一五年八月升压站设备改造项目可行性研究报告一、项目概述升压站、网控室从70年代初建设以来，设备陈旧，存在严重的安全隐患，部分110kV 和220kV断路器还是采用的SW6型老式少油断路器，共12台，大部分都是95年以前的产品，使用已近20年，开关经常出现漏油现象，维修困难，需要更换成新型SF6开关。
110kV刀闸设备老化比较严重，操作时经常出现卡涩情况，需要更换成电动新型刀闸；网控室部分保护及二次设备和直流设备需要进行更换，现升压站设备的控制系统设备都是70年代的产品，考虑改造为微机自动化监控系统。
二、项目任务及改造的必要性1、部分110kV和220kV断路器还是采用的SW6型老式少油断路器， 110kV、220kV开关及110kV刀闸大部分都是95年以前的产品，使用已近20年，经常出现开关漏油刀闸出现卡涩现象，维修困难，更换开关和110kV刀闸后，能减少维护人员的工作量，缩短检修工期，提高设备的安全可靠性。
2、网控室部分保护及二次设备和直流设备进行更换，如：#01高备变、#02高备变、#2主变保护，#01、02高备变保护2000年及以前的国电南自微机保护设备，运行至今也有近15年了，需要更换保护装置。
3、升压站直流屏柜是70年代的产品，设备老化严重，电源模块缺陷也较多，已经失去备用，直流系统绝缘监测装置已损坏一直未能修复，也需要进行整体更换。
4、现升压站设备的控制系统设备都是70年代的产品，还是沿用原来老式的控制把手式开关和指针式各类表计，此类控制开关操作麻烦，缺陷频发，结合我厂二期厂用系统迁移考虑改造为微机自动化监控系统，这样就可以实现远程监控，操作方便，维护量少。
三、方案论证1、对110kV和220kV断路器更换成新型220kV、110kV交流高压SF6断路器，其中220kV 开关有522、524、525、526、538、520、534开关等7台，110kV开关有502、504、5001、5002、510开关等5台；110kV隔离开关10组更换成电动型式；现在我厂110kV、220kV部分开关已经更换成此类型，运行可靠。
2、#01、02高备变和#2主变压器保护装置更换成国电南瑞或国电南自生产的数字式保护装置，此类型保护装置在我厂已有使用，运行可靠，维护调试比较方便。
3、直流系统采用原有的双母线分段线接线方式。
对直流充电柜、馈线柜及放电柜进行整体更换，现我厂三期使用的深圳奥特训产品运行比较可靠。
4、将升压站设备和二期公用系统设备的控制回路和计量表计回路都纳入微机自动化监控系统，同时直流系统的监控、不间断电源和微机防误操作系统也在这次改造范围，现在新建厂站和供电公司变电站都采用这种模式，技术也比较成熟。
四、项目规模和主要内容1、更换12台少油断路器为新型SF6开关；更换10组隔离开关为新型电动隔离开关； 断路器基本技术参数(括号内参数适用于110kV 系统) 型式：柱式 防污型 额定频率：50Hz额定电压：252kV [126kV] 额定电流：3150A [3150A]额定短路开断电流：50kA [40A]（有效值） 首相开断系数：1.5 开断直流分量：40%额定热稳定电流（有效值）：50kA [40A] 热稳定电流持续时间：3s [4S]额定短路关合电流（峰值）：125kA [100kA] 额定动稳定电流（峰值）：125kA [100kA] 绝缘水平：（见表2.1）SF6断路器的SF6气体零表压时相对地及断口间5min 工频耐压：1.3×3252kV(1.3×1263kV)。
动作时间额定工作循环：O-0.3s-CO-180s-CO分闸时间： ≤32ms [28+4-2]合闸时间 ≤100ms [≤100±20ms]全开断时间≤50ms [≤65ms]合分时间 ≤65ms重合闸无电流时间 0.3s 以上可调 不同步时间（见表2.2）特定开断能力 失步开断电流开断额定短路开断电流的 25%工频恢复电压 2.0~2.5×3252kV [ 2.0~2.5×3126kV ]（有效值）瞬态恢复电压上升速度 1.67kV/μs 开断近区故障开断电流为额定短路开断电流的90%和75% 振幅系数 1.6电源侧恢复电压 252/3kV [126/3kV]（峰值） 恢复电压上升速度 电源侧 2.0kV/μs线路侧 7.2kV/μs 开断线路充电电流在无能量释放设备灭弧室及操动机构在最小压力及最低电压下： 开断电流 160A [31.5A]工频恢复电压 252/3kV [126/3kV]（有效值） 最大操作过电压（相对地) 620kV [ 310kV]（峰值） 开合空载变压器工频恢复电压 252/3kV （有效值） 能够开断励磁电流 0.5~15A过电压 <2.5×32×252kV （峰值）具有并联开断能力（110kV断路器无此项）能够开断并列断路器，开断试验满足如下电流分配：10%～90%20%～80%30%～70%50%～50%恢复电压上升率 2kV/μs两台断路器动作间隔 1~3ms工频恢复电压 252/3kV（有效值）分合并联电抗器（110kV断路器无此项）能够分、合容量为90~270Mvar的并联电抗器工频恢复电压 252/3kV（有效值）操作顺序为10次（O+CO）最大操作过电压小于2×2.5×252/3kV分合电缆充电电流（110kV断路器无此项）能够分合电缆充电电流250A操作过电压小于2×2.7×252/3kV开断发展性故障能够开断10A感性电流或160A的容性电流到额定短路开断电流的恶性故障。
110kV隔离开关规范表2、2015年完成2台高备变保护的更换工作：#1、2高备变保护柜 1面，其中包括非电量保护及高压侧断路器操作箱；#2主变保护可以考虑在2016年更换，#2主变保护柜2面，其中B柜中安装非电量保护及高、中压侧断路器操作箱。
对保护装置的配置及要求#2主变压器组保护应按双重化配置（非电量保护除外）保护，每套保护均应含完整的差动及后备保护，非电量保护应为独立的装置，设置独立的电源回路及出口跳闸回路。
两套保护装置应完整、独立，安装在各自的柜内，当运行中的一套保护因异常需要退出或需要检修时，应不影响另一套保护正常运行。
非电量保护和高压侧操作箱独立组屏。
保护装置CPU的配置情况:采用32位微处理器＋双DSP的硬件结构，三个CPU并行工作，32位微处理器负责出口逻辑，两个DSP负责保护运算。
装置在每一个采样间隔对所有继电器进行实时计算。
采用双CPU系统结构，启动＋保护动作,启动CPU动作后开放保护出口继电器正电源,保护CPU动作,保护出口继电器动作,出口接点闭合，所以两个CPU相应的保护动作时就出口跳闸。
3、更换直流屏柜8面；因为二期部分设备已停用，动力回路和控制回路有所减少，原来共有10面屏柜，现减少至8面。
其中包括三套充电/浮充电装置，其中两套正常工作，第三套为公共备用。
两面充电柜、两面直流馈线柜、一面放电柜。
馈电柜采用新型直流屏，控制回路选用西门子公司5SX系列直流专用空气开关，动力回路选用施耐德公司直流专用自动空气开关。
进线回路的开关，应带二开二闭辅助接点并接入集中监控器。
直流馈电柜上各馈线回路开关配两副辅助接点(一副状态接点；一副报警接点)，均接入集中监控器。
要求状态指示与报警指示分别输入；控制回路与动力回路分别输入。
充、放电柜由电阻元件、切换装置、指示仪表及柜体等组成，电阻材料采用镍铬合金材料，采用风冷方式。
柜上安装数显表对放电电流、电压进行监视。
4、增设升压站微机网络监控系统一套；将现有的7条220kV出线，旁路、母联开关各一个，110kV系统所有设备和220kV所有出线、进线隔离开关设备的操控、信号、表计回路，二期厂用电系统、升压站五防闭锁功能、直流系统和不间断电源设备等都纳入此微机监控系统。
监控系统的具体配置如下：4.1 概要微机监控系统包括两个部分：单元集中控制室内的站级控制层和网控室的现场控制层，网络结构按分布式开放系统配置。
站控层操作员站A、五防工作站布置在集控室内，操作员站B、工程师站布置工程师室内。
网络微机监控系统（NCS）间隔层屏柜集中布置在网控室内。
4.2 站级控制层站级控制层在布置在网控室内，站级控制层根据运行及操作权限不同，配置两台操作人员工作站供运行监视及操作控制用，并且完成对系统软件、数据库的在线维护和修改；其中两台操作员站、一台五防工作站（配置打印机）；设一台工程师站，级控制层通过以太网将这些设备与现场测控单元层互连，实现信息交换。
同时在站级配置两台打印机、一台可读写光盘驱动器。
4.3 现场控制层（测控单元层）现场控制层布置在网控室，在网控室的现场控制层包括两台通信控制器及若干套测控单元（I/O单元及相应的输入、输出继电器）。
微机监控系统的测控单元必须满足按电气单元配置。
测控单元以开关间隔为对象，直接与一次设备互连，通过PT、CT采集交流电流、电压信号等信号；通过一次设备辅助接点，采集开关设备位置、工作状态等信息，对开关实施分合控制。
测控单元、继电保护装置通过现场总线与通信控制器互联。
通信控制器采用双机配置，互为备用。
通信控制器通过现场总线与各测控单元通信，进行管理和协调，同时通过以太网与站级控制层互联，接受控制层的遥控信息。
并且能与电厂调度系统进行信息交换。
4.4 通信站级控制层的各设备和现场控制层通信控制器之间的通信采用光缆。
通信控制器直接将数据及信息传送给主机及通信装置。
4.5 切换在正常情况下，两台主计算机同时工作，互为热备用，主计算机切换时装置不应误动作，软硬件的冗余结构将确保数据可靠，程序安全，且不影响系统工作的实时性。
5、整个系统的性能调试；6、检修、运行维护人员的技术培训。
五、工程实施条件要点：工程项目有关征地、占地、施工临时用地、拆迁、赔偿等外部条件的落实情况；设计、施工单位的选择；工程施工周期；加工制造周期；勘测设计周期；资金来源等的落实情况；有关消防等的落实情况；项目实施的时机落实情况；主要设备、元件的采购情况。
六、投资估算表及设备、材料明细表通过上述改造能提高升压站一、二次设备和直流系统设备的可靠性、安全性，同时还能减少检修运行人员的维护工作量，升压站可以达到无人值守，可以解决运行人员不足的问题。
八、评价结论综上所述，考虑升压站网控室设备对电网和电厂的重要性和迫切性，项目方案可行，所以此项目是必要且可行的，建议在2015年开始安排实施，计划在三年内完成。
