特高压变电站站用电系统设计与运维王磊

特高压变电站站用电系统设计与运维王磊

王磊1吴永恒2

国网安徽省电力公司检修公司安徽合肥230061

摘要：500kV变电站初期仅建设1台主变压器时，站用电源通常只设1台工作变和1台备用变。但对于1000kV变电站，考虑到变电站在系统中的重要性以及站用变压器轮换检修的要求，其站用电源的配置应高于常规500kV变电站，其一次接线和二次保护配置等方面的设计与500kV站亦有不同之处。本文针对的已投产8年的荆门1000kV变电站站用电系统一次接线特点，对站用变回路电流互感器参数选择、站用变保护范围及其配置、备用电源投入等方面的设计进行分析比较，提出特高压变电站站用变压器继电保护配置方案及相关运行方式。

关键词：特高压；站用电；接线方式；设计；运维

１站用变系统接线介绍

因特高压变电站站用电系统无明确的设计规范要求，不同时期不同设计单位不同变电站在系统接线上都有所不同。

１.１荆门变电站站用变系统接线

荆门变电站是中国交流特高压试验示范工程的止端站，也是首批特高压变电站，２００９年１月６日投运。

荆门变站用变系统接线如图１所示。此接线方式特点如下：

（１）１＃高变与０＃站变采用两级供电方式，由高站变（１１０／１０ｋＶ）与低站变（１０／０.４ｋＶ）串供，高站变低

压侧与低站变高压侧直接电缆连接，中间无其它电气设备，由一套变压器保护对两台站变提供保护。２＃站

变采用一级供电（１０／０.４ｋＶ），电源由站外１０ｋＶ线路提供，１０ｋＶ采用开关柜设备。

（２）站外１１０ｋＶ的０＃站变进线未安装开关与闸刀。

（３）３８０Ｖ采用抽匣式开关。一段母线进线开关为１ＤＬ，二段母线进线开关为２ＤＬ，０＃站变低压侧经总

开关５ＤＬ后经３ＤＬ接入一段母线，经４ＤＬ接入二段母线，二段母线之间不设专用母联。

１.２淮南变电站站用变系统接线

淮南变电站是皖电东送淮南—上海交流特高压输变电工程的起点，２０１３年９月２５日投运。

淮南变站用变系统接线如图２。

此接线方式特点如下：

（１）一期工程投运了两台１０００ｋＶ主变，其站用变系统按远景接线完成。

（２）０＃站变从站外３５ｋＶ进线接入，同时安装了开关与闸刀，为户外敝开式设备。

（３）０＃站变低压侧未设总开关５ＤＬ，由总闸刀５ＤＳ代替。

１.３泰州变电站站用变系统接线

泰州变电站是皖电东送淮南—南京—上海交流特高压输变电工程的一个结点，是首座特高压交直流合

建变电站，２０１５年１２月２８日投运。

泰州变电站站用变系统接线如图３。

其特点特点如下：

（１）站用变有三个电压等级，即１１０ｋＶ、３５ｋＶ、１０ｋＶ。

（２）高站变与低站变之间设电气隔离设备，各设一套变压器保护。

（３）低压变为干式变压器，安装于站用电室。

２站用变系统接线分析

长期以来，电力系统的设计与运维存在脱节现象，设计部门按照国家、行业标准、规程等进行设计，而设备运维部门在实际工作中会发生难以实现设计的情况，此时由于一些具体的操作需要修改设计的要求不符合相关规程规定，或未见相关规程规定指导，导致无法调整设计。从而造成只有在有关问题暴露后，相关规程、规范作修订后才能解决的结果。

特高压变电站在系统中的地位无需赘述，站用变系统接线理应加强优化、更加合理，本文从运维角度对接线加以分析。

２.１简化接线

特高压变电站主变低压侧为１１０ｋＶ，如果直接降压为０.４ｋＶ，国内尚无变比为１１０／０.４ｋＶ的成熟变压器产品，加之低压侧短路容量很大，４００Ｖ系统短路电流超过４０ｋＡ，４００Ｖ设备选型困难，故特高压变电站一般采用二级降压方式，即通过１１０／１０ｋＶ高站变（５０００ｋＶ•Ａ，成熟产品中最低容量）、１０／０.４ｋＶ（２５００ｋＶ•Ａ）低站变两级变压器串联。

直接从１１０ｋＶ降压为０.４ｋＶ无疑是最佳方案，是接线最简单的方案，也是运行最可靠的接线。

宜采用变比为１１０／０.４ｋＶ变压器，国内制造此变比的应无技术困难，文献中列举了能够制作此类变压器的厂家与技术参数。同时容量可以定制为２５００ｋＶ•Ａ，节省投资。

宜采用高阻抗站用变压器，牺牲经济性，限制短路容量。

可考虑在１１０ｋＶ站用变间隔串联限流电抗器，限制站用变及０.４ｋＶ设备的开断电流，如华东电网第一代５００ｋＶ变电站站用变间隔就串联了６Ω／１００Ａ的限流电抗器。

２.２提高可靠性

三台站变，“两运一备”方式下，两台运行站变应接于１１０ｋＶ，如在特高压变电站建设初期，只有一台主变，则至少有一路电源直接从其它变电站１１０ｋＶ母线直接专线接入，提高外站电源的可靠性。

３５ｋＶ、１０ｋＶ电网已属配网范畴，除线路故障停电外，供电变电站方式调整、电源切换、设备检修、上级电源失去及设备故障等，都将造成站外电源失去，供电可靠性较低。如图３的泰州变电站，２＃、０＃站用变进线从１１０ｋＶ安丰变电站、钓鱼变电站接入，其进线电源供电可靠性令人担忧。

如２＃站用变直接从２２０ｋＶ变电站１１０ｋＶ母线供电，供电可靠性大为提高。加之特高压变电站第二台主变扩建时还需建设第二台１１０ｋＶ高站变，应在建站初期同时建设，避免浪费。

０＃站变电源宜从１０ｋＶ系统接入，可减少站用电系统的电压等级数量，采用与１＃低站变相同设备，方便运行。

２.３站用变高压侧应设开关

特高压变电站站用变电压等级高，容量大，且装设了变压器保护，故站用变高压侧应装设开关，在变压器故障时跳开两侧开关，切除故障。

如图１荆门变电站０＃站用变高压侧未装设开关，站用变保护动作后并不能跳开对侧变电站１１０ｋＶ开关切除故障，仅投入低压侧后备保护，作为低压母线的后备，保护配置意义不大。站用变故障后只能通过对侧１１０ｋＶ线路保护动作切除，因站用变在线路未端，加之为一个阻抗较大的元件，线路保护的灵敏性、快速性都不能保证。

站用变高压侧配置开关后，站用变保护动作后跳开两侧开关，能快速切除故障，保证设备安全。

２.４应避免３８０Ｖ母线电压出现相位差

站用电系统存在许多环路供电回路及电源切换回路，如果３８０Ｖ两段母线出现相位差，在运行工作中如出现异常的并列情况即造成短路故障，给安全运行带来隐患。

在特高压变电站，１１０ｋＶ是主变低压侧，为了三次谐波分量的通道，采用三角形接线。

站外１１０ｋＶ进线，在２２０ｋＶ变电站是主变中压侧，在１１０ｋＶ变电站是主变高压侧，必然是星形接线。

站外的３５ｋＶ进线，如是１１０ｋＶ变电站的中压侧，采用星形接线，如是２２０ｋＶ变电站低压侧，因近十年来２２０ｋＶ主变一般附加接成三角形的平衡绕组，也采用星形接线，以保证全网３５ｋＶ均为星形接线。

站外１０ｋＶ进线，不论是２２０ｋＶ、１１０ｋＶ、３５ｋＶ变电

站，均为低压侧，必然采用三角形接线。

据此结论，如图１、图２、图３所示三个变电站，１１０ｋＶ站用变采用二级降压，采用ＹＮ，ｄ１１与Ｄ，ｙ１接线组别高站变、低站变，３５ｋＶ、１０ｋＶ站用变采用一级降压，采用Ｄ，ｙ１接线组别低站变，其各级线电压向量图如表１。

3结语

（１）站用电应至少有两个电源取自１１０ｋＶ系统，保证电源的可靠性，第三电源宜取自１０ｋＶ配网，与两级降压的中压级电压一致。（２）站用变高压侧宜配置开关、闸刀，站用变保护可在站内切除故障，同时方便检修与操作，提高接线的灵活性。（３）两级站用变之间宜配置开关、闸刀等隔离设备，高站变与低站变分别配置变压器保护，提高保护的灵敏性。（４）鉴于特高压变电站站用变场地较为宽敝，站用电系统高压设备宜采用户外布置，接线明了，操作方便。

参考文献：

［１］刘振亚.特高压电网［Ｍ］.北京：中国经济出版社，２００５.

［２］刘振亚.特高压交流输电技术研究成果专辑［Ｍ］.北京：国电力出版社，２００６.