含有3台主变的220kV变电所主接线方案探讨_李继红

1、浙江电力 PAGE 182002 年第 6 期浙江电力2002 年第 6 期 PAGE 19含有 3 台主变的 220 kV 变电所主接线方案探讨Research of Main Bus Connection Plan with Three Main Transformer in 220 kV Substation李继红 1,朱炳铨 1,丁侣娜 2( 1. 浙江电力调度通信中心, 浙江 杭州 310007; 2. 杭州市电力局, 浙江 杭州 310009)摘要: 随着电网负荷的飞速增长, 电网中有 3 台主变的 220 kV 变电所将逐渐增多, 从运行角度分析了各类主接线方案, 并提出了含有

2、3 台主变的 220 kV 变电所主接线的设计原则建议。关键词: 变电所; 主接线; 可靠性中图分类号:TM645文献标识码: A文章编号: 1007- 1881( 2002) 06- 0016- 04引言电气主接线是构成电力系统的重要环节, 设计的合理与否直接关系到供电的可靠性以及电网 运行方式的灵活性, 并在很大程度上影响着电网的安全稳定运行。随着浙江电网负荷的飞速增长, 电网中有 3 台主变的 220 kV 变电所将逐渐增多, 如何正确处理好各方面的关系, 通过技术经济综合比较, 合理确定该类变电所的主接线方案, 是摆在我们面前的重要课题。主接线应满足可靠性、灵活性和经济性 3 项基本要

3、素, 主接线可靠性的定量分析由于基础数据的缺乏和计算方法的限制尚无法准确计算, 故其衡量标准主要还是靠运行实践。本文中考虑的 变电所主接线可靠性的具体要求如下:( 1) 开关检修时, 尽可能不影响或少影响对系统的正常供电。( 2) 任何单一元件故障或无故障跳闸时, 应尽可能保证正常设备的继续运行及主要负荷的安全 供电。( 3) 尽量减小变电所全所停电的可能性。( 4) 满足故障后可靠切除故障设备的要求。主接线同时应满足调度运行、检修及扩建时的灵活性。只能满足正常情况安全运行的主接线 不能称为合理的主接线。理想的主接线方案应既 能满足调度运行中对各个设备的灵活投运与检 修, 又能兼顾扩建时过渡到

4、最终接线的方便性。主接线在满足可靠性、灵活性的前提下, 还应尽可能做到经济合理, 力求投资省, 占地面积小, 并降低电能损耗。220 kV 侧主接线方案1. 1两条 220 kV 出线变电所主接线方案对于仅有两条 220 kV 出线的变电所, 由于220 kV 开关站间隔不多, 主接线不宜设计得过于复杂, 同时各个主变不应考虑接在同一条母线上, 以减小多台主变同时失去的可能性。故从各个方面综合考虑, 扩大内桥接线是一种相对合理的选择, 主接线示意简图如图 1 所示。图 1 220 kV 扩大内桥接线示意图扩大内桥接线中, 主变 220 kV 侧不设开关, 仅有一套闸刀, 各主变间通过内桥开关连

5、接, 以减小多台主变同时跳闸的几率。两个出线开关并联一跨条闸刀, 其作用是出线开关检修时可通过陪停一台主变, 以一内桥开关代出线开关, 避免一线带三变的方式。扩大内桥接线在正常运行中如两个内桥开关 均合环, 则存在如下问题:( 1) 线路后备保护配合较困难, 且动作时间较长, 不满足稳定要求, 并且线路永久故障时出现一线带三变的方式, 线路重合闸因三台变压器涌流问题而不能投入。( 2) 线路开关与 CT 间存在保护 / 死区0 问题, 对侧线路保护以段时间切除故障, 时间偏长, 也不满足稳定要求。( 3) 桥开关与其 CT 间 / 死区0 发生故障时可能会引起全所失电。所以从简化保护配置的角度

6、出发, 两个内桥开关在正常运行方式下, 建议其中一个为热备用, 此时线路对侧保护均伸入主变, 但不伸出主变, 主变高压侧故障或线路开关与CT 间保护 / 死区0 故障时对侧线路保护 段和主变差动保护同时跳闸, 需要指出的是送两台主变的线路重合闸可能因两台主变的励磁涌流问题而重合失败导致 不能投用。为保证一条线路跳闸时相关主变的连续供电, 考虑到变压器励磁涌流问题, 一般 220 kV 侧不设立备自投装置, 特殊情况可在两个内桥开关装设备用电源自投装置, 并且两台主变这一侧失电后 220 kV 备自投装置只送一台主变, 另一台主变的负荷靠 110 kV 备自投补救。为保证短时合环时可靠、快速切除

7、故障, 在桥开关处应装设过流保护。从以上的分析可以看出, 扩大内桥接线的缺点显而易见, 由于不设主变开关, 在边上两台主变停役或投运操作时, 必须短时停一下线路, 操作起来相对复杂; 当一条出线检修时, 不可避免地将出现一线带三变的情况。即使在正常运行的情况下, 如两个内桥开关中一个为热备用, 则两线的潮流分配将不均衡; 如两个内桥开关均运行, 在保护设置和配合上会有一些困难。而且在保护的配置、备自投的实现等方面扩大内桥接线 也有诸多不尽人意之处。总之扩大内桥接线由于仅有两条 220 kV 出线, 对设有 3 台主变的 220 kV 变电所来说, 与系统的联络明显偏薄弱, 建议只作为系统负荷急

8、需同时线路走廊暂时难以解决时的一种临时过渡接线方式。一旦条件成熟, 应尽快增加 220 kV 出线。1. 23 条 220 kV 出线变电所主接线方案有 3 条 220 kV 出线的变电所, 由于增加了一个线路间隔, 变电所与系统的联络有所加强, 同时大部分此类变电所可能是从两线三变变电所扩 建而成, 故考虑与扩大内桥接线方式的衔接, 建议采用双内桥、线变组或单母三分段接线方案。图 2、图 3 分别为双内桥接线、单母三分段接线示意简图。图 2 220 kV 双内桥接线示意图图 3 220 kV 单母三分段接线示意图对于双内桥接线, 由于不设主变开关, 投资上相对较省, 但如正常方式下两个桥开关

9、合环运行, 则与前述分析的扩大内桥接线有着相同的问题, 即线路后备保护配合较困难, 且动作时间较长, 不满足稳定要求, 同时在线路开关、桥开关与其相对应的CT 间均存在保护 / 死区0 问题。故建议两个桥开关正常为热备用, 线路保护为终端方式, 在两个内桥开关处装设备自投装置, 且中间一台主变只投入一套备自投装置。同时为保证 短时合环时可靠、快速切除故障, 在桥开关处应装设过流保护。从简化 220 kV 系统一、二次接线和节约投资的角度考虑, 将上述双内桥接线中的两组桥开关去除, 220 kV 主接线简化为三组线变组的接线方式也不失为一种简明的设计思路, 此接线方式下线路保护为终端方式, 故障

10、时靠 110 kV 备自投补救。此接线方式对主变的容量应有一定的裕度要 求。如果运行中希望线路和主变正常并列运行, 则建议采用单母三分段方式, 此时由于主变 220 kV 侧有独立的开关, 故 220 kV 母线应设置母线保护, 建议设 3 个单母差, 其他保护可按正常配置。34 条及以上 220 kV 出线变电所主接线方案图 4 110 kV 单母三分段接线示意图4 条及以上 220 kV 出线变电所, 由于 220 kV 间隔较多, 变电所在系统中的地位和作用也明显较强, 故 220 kV 主接线应首先考虑双母线接线, 以保证运行上有较大的灵活性。为保证每台主变正常运行时接于不同的母线,

11、建议采用双母单分段接线方式。对于系统中相对地位不重要的此类变电所, 也可考虑采用单母三分段接线。双母单分段一次接线比较正规, 供电可靠, 调度灵活, 进一步的扩建也较方便, 同时保护也可按正常配置, 但相对来说投资较高。110 kV、35 kV 侧主接线方案1110 kV 侧主接线方案对于含有 3 台主变的变电所, 其 110 kV 侧的负荷一般较重, 出线也往往较多, 故不宜采用过于简单的主接线。考虑 3 台主变接不同的母线, 比较简单的主接线是如图 4 所示的单母三分段接线。该接线方式简单明了, 投资相对较省, 保护也可按常规配置, 为提高供电可靠性, 两组 110 kV 母分开关应装设备

12、用电源自投装置。该接线方式的缺点是 3 台主变负荷不均时负荷调整相对较困难, 需要通过外部运行方式的调整来实现。对于正常情况下主变 110 kV 侧分裂运行的变电所, 建议采用图 5 所示的单母四分段接线。该图 5 110 kV 单母四分段接线示意图接线投资比双母线接线省, 3 台主变之间的负荷调整有一定的灵活性, 通过合理安排不同方式下 3 台主变下接的 110 kV 出线, 一般可以做到 3 台主变负荷基本均衡。为提高供电可靠性, 中间这台主变的两组 110 kV 开关和两组母分开关应装设备用电源自投装置。对于正常情况下主变 110 kV 侧合环运行的变电所, 建议采用图 6 所示的双母单

13、分段接线。该接线无论在供电可靠性和运行灵活性上均比单母 四分段接线好, 保护也可按正常配置。2. 235 kV 侧主接线方案一般情况下两台主变即可满足 35 kV 侧正常供电要求, 且如 3 台主变 35 kV 并列运行则主变后备保护灵敏度不足, 故从简化接线方式、节省投资考虑, 第 3 台主变不必再接至 35 kV 母线, 35 kV 主接线可按其它含有两台主变的变电所同样图 6 110 kV 双母单分段接线示意图的设计原则进行设计。对于第 3 台主变的选型, 建议选用与前两台变压器同型号的 3 圈变压器, 35 kV 侧作为接无功补偿装置用。如选用双圈变压器, 考虑到 220 kV、110

14、 kV 系统的并列运行或倒负荷操作过程中的短时合环运行, 变压器只能选 Y/ Y 接线型式, 这样存在如下问题:( 1) 220 kV 与 110 kV 系统零序回路相互串通, 会影响到零序网络的稳定性, 给保护运行配合带来困难。( 2) 220 kV 和 110 kV 系统的接地方式有严格要求, 即 220 kV 和 110 kV 系统要同时接地或不接地, 这给 110 kV 系统的接地方式带来了要求。故若第 3 台主变选用双圈变压器, 只能采用中性点间隙方式接地。扩建主变后的无功补偿配置容量可按主变容量的 0. 1 0. 3 确定, 单组容量不宜选得过大。除特殊情况外, 站内配置的补偿电容

15、器容量不应低于主变合计容量的 0. 1。不牵涉到开关本体工作的占一半以上, 纯粹为了开关工作的仅占 1/ 6。由此可见, 即使选用质量、性能较好的开关, 旁路开关仍有其存在的必要性。而且, 在一些事故和缺陷的处理中, 诸如开关跳闸次数已到、开关已闭锁分合闸、一条母线 的压变二次测遇到不能隔离的故障导致二次失压 等等, 如有旁路开关, 会给运行人员的处理带来极大的方便。所以, 在含有 3 台主变的 220 kV 变电所设计中, 如其 220 kV、110 kV 主接线采用双母接线时, 建议设置旁路开关和旁路母线。4结语综合以上分析, 对含有 3 台主变的 220 kV 变电所主接线的设计原则建议

16、如下:( 1) 为保证一定的供电可靠性, 220 kV 出线至少应有三回。对于 220 kV 出线为三回的变电所, 220 kV 主接线建议采用双内桥、线变组或单母三分段接线; 对于 220 kV 出线为四回及以上的变电所, 220 kV 主接线建议采用双母单分段接线。( 2) 考虑运行上的灵活性, 110 kV 主接线建议采用单母四分段或双母单分段接线。( 3) 从简化接线方式考虑, 建议第 3 台主变不接至 35 kV 母线, 35 kV 主接线按其它含有两台主变的变电所同样的设计原则进行设计。( 4) 第 3 台主变的选型, 建议选用与前两台变压器同型号的 3 圈变压器, 35 kV 侧作为接无功补偿装置用。( 5) 对于 220 kV、110 kV 出线较多的变电所, 建议相应的主接线中考虑设置旁路开关和旁路母 线。参考文献:3旁路设置的考虑主接线中设置旁路虽然会增加部分一、二次投资, 但旁路开关在运行中的作用却不容忽视。运行经验表明开关间隔在进行开关、流变、闸刀 1 2电