含有3臺主變的220kV變電所主接線方案探討_李繼紅

1、浙江電力 PAGE 182002 年第 6 期浙江電力2002 年第 6 期 PAGE 19含有 3 臺主變的 220 kV 變電所主接線方案探討Research of Main Bus Connection Plan with Three Main Transformer in 220 kV Substation李繼紅 1,朱炳銓 1,丁侶娜 2( 1. 浙江電力調(diào)度通信中心, 浙江 杭州 310007; 2. 杭州市電力局, 浙江 杭州 310009)摘要: 隨著電網(wǎng)負(fù)荷的飛速增長, 電網(wǎng)中有 3 臺主變的 220 kV 變電所將逐漸增多, 從運行角度分析了各類主接線方案, 并提出了含有

2、3 臺主變的 220 kV 變電所主接線的設(shè)計原則建議。關(guān)鍵詞: 變電所; 主接線; 可靠性中圖分類號:TM645文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1007- 1881( 2002) 06- 0016- 04引言電氣主接線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié), 設(shè)計的合理與否直接關(guān)系到供電的可靠性以及電網(wǎng) 運行方式的靈活性, 并在很大程度上影響著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。隨著浙江電網(wǎng)負(fù)荷的飛速增長, 電網(wǎng)中有 3 臺主變的 220 kV 變電所將逐漸增多, 如何正確處理好各方面的關(guān)系, 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較, 合理確定該類變電所的主接線方案, 是擺在我們面前的重要課題。主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性 3 項基本要

3、素, 主接線可靠性的定量分析由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺乏和計算方法的限制尚無法準(zhǔn)確計算, 故其衡量標(biāo)準(zhǔn)主要還是靠運行實踐。本文中考慮的 變電所主接線可靠性的具體要求如下:( 1) 開關(guān)檢修時, 盡可能不影響或少影響對系統(tǒng)的正常供電。( 2) 任何單一元件故障或無故障跳閘時, 應(yīng)盡可能保證正常設(shè)備的繼續(xù)運行及主要負(fù)荷的安全 供電。( 3) 盡量減小變電所全所停電的可能性。( 4) 滿足故障后可靠切除故障設(shè)備的要求。主接線同時應(yīng)滿足調(diào)度運行、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。只能滿足正常情況安全運行的主接線 不能稱為合理的主接線。理想的主接線方案應(yīng)既 能滿足調(diào)度運行中對各個設(shè)備的靈活投運與檢 修, 又能兼顧擴(kuò)建時過渡到

4、最終接線的方便性。主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下, 還應(yīng)盡可能做到經(jīng)濟(jì)合理, 力求投資省, 占地面積小, 并降低電能損耗。220 kV 側(cè)主接線方案1. 1兩條 220 kV 出線變電所主接線方案對于僅有兩條 220 kV 出線的變電所, 由于220 kV 開關(guān)站間隔不多, 主接線不宜設(shè)計得過于復(fù)雜, 同時各個主變不應(yīng)考慮接在同一條母線上, 以減小多臺主變同時失去的可能性。故從各個方面綜合考慮, 擴(kuò)大內(nèi)橋接線是一種相對合理的選擇, 主接線示意簡圖如圖 1 所示。圖 1 220 kV 擴(kuò)大內(nèi)橋接線示意圖擴(kuò)大內(nèi)橋接線中, 主變 220 kV 側(cè)不設(shè)開關(guān), 僅有一套閘刀, 各主變間通過內(nèi)橋開關(guān)連

5、接, 以減小多臺主變同時跳閘的幾率。兩個出線開關(guān)并聯(lián)一跨條閘刀, 其作用是出線開關(guān)檢修時可通過陪停一臺主變, 以一內(nèi)橋開關(guān)代出線開關(guān), 避免一線帶三變的方式。擴(kuò)大內(nèi)橋接線在正常運行中如兩個內(nèi)橋開關(guān) 均合環(huán), 則存在如下問題:( 1) 線路后備保護(hù)配合較困難, 且動作時間較長, 不滿足穩(wěn)定要求, 并且線路永久故障時出現(xiàn)一線帶三變的方式, 線路重合閘因三臺變壓器涌流問題而不能投入。( 2) 線路開關(guān)與 CT 間存在保護(hù) / 死區(qū)0 問題, 對側(cè)線路保護(hù)以段時間切除故障, 時間偏長, 也不滿足穩(wěn)定要求。( 3) 橋開關(guān)與其 CT 間 / 死區(qū)0 發(fā)生故障時可能會引起全所失電。所以從簡化保護(hù)配置的角度

6、出發(fā), 兩個內(nèi)橋開關(guān)在正常運行方式下, 建議其中一個為熱備用, 此時線路對側(cè)保護(hù)均伸入主變, 但不伸出主變, 主變高壓側(cè)故障或線路開關(guān)與CT 間保護(hù) / 死區(qū)0 故障時對側(cè)線路保護(hù) 段和主變差動保護(hù)同時跳閘, 需要指出的是送兩臺主變的線路重合閘可能因兩臺主變的勵磁涌流問題而重合失敗導(dǎo)致 不能投用。為保證一條線路跳閘時相關(guān)主變的連續(xù)供電, 考慮到變壓器勵磁涌流問題, 一般 220 kV 側(cè)不設(shè)立備自投裝置, 特殊情況可在兩個內(nèi)橋開關(guān)裝設(shè)備用電源自投裝置, 并且兩臺主變這一側(cè)失電后 220 kV 備自投裝置只送一臺主變, 另一臺主變的負(fù)荷靠 110 kV 備自投補(bǔ)救。為保證短時合環(huán)時可靠、快速切除

7、故障, 在橋開關(guān)處應(yīng)裝設(shè)過流保護(hù)。從以上的分析可以看出, 擴(kuò)大內(nèi)橋接線的缺點顯而易見, 由于不設(shè)主變開關(guān), 在邊上兩臺主變停役或投運操作時, 必須短時停一下線路, 操作起來相對復(fù)雜; 當(dāng)一條出線檢修時, 不可避免地將出現(xiàn)一線帶三變的情況。即使在正常運行的情況下, 如兩個內(nèi)橋開關(guān)中一個為熱備用, 則兩線的潮流分配將不均衡; 如兩個內(nèi)橋開關(guān)均運行, 在保護(hù)設(shè)置和配合上會有一些困難。而且在保護(hù)的配置、備自投的實現(xiàn)等方面擴(kuò)大內(nèi)橋接線 也有諸多不盡人意之處?？傊?dāng)U大內(nèi)橋接線由于僅有兩條 220 kV 出線, 對設(shè)有 3 臺主變的 220 kV 變電所來說, 與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)明顯偏薄弱, 建議只作為系統(tǒng)負(fù)荷急

8、需同時線路走廊暫時難以解決時的一種臨時過渡接線方式。一旦條件成熟, 應(yīng)盡快增加 220 kV 出線。1. 23 條 220 kV 出線變電所主接線方案有 3 條 220 kV 出線的變電所, 由于增加了一個線路間隔, 變電所與系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)有所加強(qiáng), 同時大部分此類變電所可能是從兩線三變變電所擴(kuò) 建而成, 故考慮與擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式的銜接, 建議采用雙內(nèi)橋、線變組或單母三分段接線方案。圖 2、圖 3 分別為雙內(nèi)橋接線、單母三分段接線示意簡圖。圖 2 220 kV 雙內(nèi)橋接線示意圖圖 3 220 kV 單母三分段接線示意圖對于雙內(nèi)橋接線, 由于不設(shè)主變開關(guān), 投資上相對較省, 但如正常方式下兩個橋開關(guān)

9、合環(huán)運行, 則與前述分析的擴(kuò)大內(nèi)橋接線有著相同的問題, 即線路后備保護(hù)配合較困難, 且動作時間較長, 不滿足穩(wěn)定要求, 同時在線路開關(guān)、橋開關(guān)與其相對應(yīng)的CT 間均存在保護(hù) / 死區(qū)0 問題。故建議兩個橋開關(guān)正常為熱備用, 線路保護(hù)為終端方式, 在兩個內(nèi)橋開關(guān)處裝設(shè)備自投裝置, 且中間一臺主變只投入一套備自投裝置。同時為保證 短時合環(huán)時可靠、快速切除故障, 在橋開關(guān)處應(yīng)裝設(shè)過流保護(hù)。從簡化 220 kV 系統(tǒng)一、二次接線和節(jié)約投資的角度考慮, 將上述雙內(nèi)橋接線中的兩組橋開關(guān)去除, 220 kV 主接線簡化為三組線變組的接線方式也不失為一種簡明的設(shè)計思路, 此接線方式下線路保護(hù)為終端方式, 故障

10、時靠 110 kV 備自投補(bǔ)救。此接線方式對主變的容量應(yīng)有一定的裕度要 求。如果運行中希望線路和主變正常并列運行, 則建議采用單母三分段方式, 此時由于主變 220 kV 側(cè)有獨立的開關(guān), 故 220 kV 母線應(yīng)設(shè)置母線保護(hù), 建議設(shè) 3 個單母差, 其他保護(hù)可按正常配置。34 條及以上 220 kV 出線變電所主接線方案圖 4 110 kV 單母三分段接線示意圖4 條及以上 220 kV 出線變電所, 由于 220 kV 間隔較多, 變電所在系統(tǒng)中的地位和作用也明顯較強(qiáng), 故 220 kV 主接線應(yīng)首先考慮雙母線接線, 以保證運行上有較大的靈活性。為保證每臺主變正常運行時接于不同的母線,

11、建議采用雙母單分段接線方式。對于系統(tǒng)中相對地位不重要的此類變電所, 也可考慮采用單母三分段接線。雙母單分段一次接線比較正規(guī), 供電可靠, 調(diào)度靈活, 進(jìn)一步的擴(kuò)建也較方便, 同時保護(hù)也可按正常配置, 但相對來說投資較高。110 kV、35 kV 側(cè)主接線方案1110 kV 側(cè)主接線方案對于含有 3 臺主變的變電所, 其 110 kV 側(cè)的負(fù)荷一般較重, 出線也往往較多, 故不宜采用過于簡單的主接線?？紤] 3 臺主變接不同的母線, 比較簡單的主接線是如圖 4 所示的單母三分段接線。該接線方式簡單明了, 投資相對較省, 保護(hù)也可按常規(guī)配置, 為提高供電可靠性, 兩組 110 kV 母分開關(guān)應(yīng)裝設(shè)備

12、用電源自投裝置。該接線方式的缺點是 3 臺主變負(fù)荷不均時負(fù)荷調(diào)整相對較困難, 需要通過外部運行方式的調(diào)整來實現(xiàn)。對于正常情況下主變 110 kV 側(cè)分裂運行的變電所, 建議采用圖 5 所示的單母四分段接線。該圖 5 110 kV 單母四分段接線示意圖接線投資比雙母線接線省, 3 臺主變之間的負(fù)荷調(diào)整有一定的靈活性, 通過合理安排不同方式下 3 臺主變下接的 110 kV 出線, 一般可以做到 3 臺主變負(fù)荷基本均衡。為提高供電可靠性, 中間這臺主變的兩組 110 kV 開關(guān)和兩組母分開關(guān)應(yīng)裝設(shè)備用電源自投裝置。對于正常情況下主變 110 kV 側(cè)合環(huán)運行的變電所, 建議采用圖 6 所示的雙母單

13、分段接線。該接線無論在供電可靠性和運行靈活性上均比單母 四分段接線好, 保護(hù)也可按正常配置。2. 235 kV 側(cè)主接線方案一般情況下兩臺主變即可滿足 35 kV 側(cè)正常供電要求, 且如 3 臺主變 35 kV 并列運行則主變后備保護(hù)靈敏度不足, 故從簡化接線方式、節(jié)省投資考慮, 第 3 臺主變不必再接至 35 kV 母線, 35 kV 主接線可按其它含有兩臺主變的變電所同樣圖 6 110 kV 雙母單分段接線示意圖的設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計。對于第 3 臺主變的選型, 建議選用與前兩臺變壓器同型號的 3 圈變壓器, 35 kV 側(cè)作為接無功補(bǔ)償裝置用。如選用雙圈變壓器, 考慮到 220 kV、110

14、 kV 系統(tǒng)的并列運行或倒負(fù)荷操作過程中的短時合環(huán)運行, 變壓器只能選 Y/ Y 接線型式, 這樣存在如下問題:( 1) 220 kV 與 110 kV 系統(tǒng)零序回路相互串通, 會影響到零序網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性, 給保護(hù)運行配合帶來困難。( 2) 220 kV 和 110 kV 系統(tǒng)的接地方式有嚴(yán)格要求, 即 220 kV 和 110 kV 系統(tǒng)要同時接地或不接地, 這給 110 kV 系統(tǒng)的接地方式帶來了要求。故若第 3 臺主變選用雙圈變壓器, 只能采用中性點間隙方式接地。擴(kuò)建主變后的無功補(bǔ)償配置容量可按主變?nèi)萘康?0. 1 0. 3 確定, 單組容量不宜選得過大。除特殊情況外, 站內(nèi)配置的補(bǔ)償電容

15、器容量不應(yīng)低于主變合計容量的 0. 1。不牽涉到開關(guān)本體工作的占一半以上, 純粹為了開關(guān)工作的僅占 1/ 6。由此可見, 即使選用質(zhì)量、性能較好的開關(guān), 旁路開關(guān)仍有其存在的必要性。而且, 在一些事故和缺陷的處理中, 諸如開關(guān)跳閘次數(shù)已到、開關(guān)已閉鎖分合閘、一條母線 的壓變二次測遇到不能隔離的故障導(dǎo)致二次失壓 等等, 如有旁路開關(guān), 會給運行人員的處理帶來極大的方便。所以, 在含有 3 臺主變的 220 kV 變電所設(shè)計中, 如其 220 kV、110 kV 主接線采用雙母接線時, 建議設(shè)置旁路開關(guān)和旁路母線。4結(jié)語綜合以上分析, 對含有 3 臺主變的 220 kV 變電所主接線的設(shè)計原則建議

16、如下:( 1) 為保證一定的供電可靠性, 220 kV 出線至少應(yīng)有三回。對于 220 kV 出線為三回的變電所, 220 kV 主接線建議采用雙內(nèi)橋、線變組或單母三分段接線; 對于 220 kV 出線為四回及以上的變電所, 220 kV 主接線建議采用雙母單分段接線。( 2) 考慮運行上的靈活性, 110 kV 主接線建議采用單母四分段或雙母單分段接線。( 3) 從簡化接線方式考慮, 建議第 3 臺主變不接至 35 kV 母線, 35 kV 主接線按其它含有兩臺主變的變電所同樣的設(shè)計原則進(jìn)行設(shè)計。( 4) 第 3 臺主變的選型, 建議選用與前兩臺變壓器同型號的 3 圈變壓器, 35 kV 側(cè)作為接無功補(bǔ)償裝置用。( 5) 對于 220 kV、110 kV 出線較多的變電所, 建議相應(yīng)的主接線中考慮設(shè)置旁路開關(guān)和旁路母 線。參考文獻(xiàn):3旁路設(shè)置的考慮主接線中設(shè)置旁路雖然會增加部分一、二次投資, 但旁路開關(guān)在運行中的作用卻不容忽視。運行經(jīng)驗表明開關(guān)間隔在進(jìn)行開關(guān)、流變、閘刀 1 2電