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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.