500kV变电站站用交流电源系统运行与改造分析

500kV变电站站用交流电源系统运行与改造分析

王子婷

国网山西省电力公司检修分公司

摘要:在介绍500kV东坡变电站站用交流电源系统运行现状的基础上,阐述其改造思路,分析负荷分类､开关选择及整定配合､备自投完善策略,提出改造实施要点及注意事项,以期为类似工程实施及日常运维提供借鉴｡

关键词:站用交流电源系统;改造思路;实施要点

站用交流电源系统由站用变电源､站用变､380V低压配电屏､保护测控､交流供电网组成,为主变提供冷却电源,为直流系统提供充电电源,为UPS提供整流和旁路电源,为消防系统和变电站检修､试验､照明､通风､空调､生活等提供工作电源,是变电站内各种设备和系统安全稳定运行的保障｡站用交流电源系统失压,不仅会对变电站内各种设备和系统的运行安全造成极大影响,还可能导致越级跳闸､大面积停电等严重后果｡

1变电站交流电源系统运行现状

1.1站用变电源及站用变

根据DL/T5155-20163.1《220~1000kV变电站站用电设计技术规程》,330~750kV变电站站用电源应从不同主变低压侧分别引接1回容量相同､互为备用的工作电源,从站外引接1回可靠站用备用电源,每回站用电源的容量应满足全站计算负荷用电需求,站内应急电源可采用快速自启动柴油发电机组｡为满足以上要求,该站分别从#3(#4)主变变低引接1回电压35kV､容量1000kVA可互为备用的站用变,从站外引接1回电压10kV､容量1000kVA的站用变作明备用,还配置了1台可快速自启动的柴油发电机组作为应急电源｡站用变选用可有载调压的干式变,Dyn11接线｡

1.2站用交流电源系统接线方式

站用电低压系统额定电压为380/220V,采用三相四线制中性点直接接地方式(TN-C),系统接地点即相应的站用变中性点且就地单点接地｡站用电母线采用按工作变划分的单母线接线,相邻两段工作母线同时供电分列运行｡两段工作母线(380V1M和380V2M)间不设自动投入装置｡当任一台工作变(#1或#2站用变)失电退出时,备用变(#0站用变)经其平时处于空充状态的380V0MI段(380V0MII段)通过#1ATS400甲(#2ATS400乙)自动快速切换至失电的工作母线段继续供电｡可快速自启动的柴油发电机组输出电源一路接于中央配电室380V1M母线,另一路接于主控楼配电屏380VIIM母线,必要时通过母联开关3QF将系统并列｡

1.3站用交流电源系统供电方式

站用电负荷主要由中央配电室的12面站用交流配电屏直配供电,其中进线屏4面､馈线屏8面,设置有630A馈线2回､400A馈线8回､250A馈线4回､160A馈线16回､100A馈线62回｡对于主变冷却电源､消防水喷淋系统电源､高压场地动力电源､通信电源等重要负荷,采用同时接于两段母线的双回路供电方式｡对于加热､照明､空调等一般负荷,采用分别接于两段母线的单回路供电方式｡由于主控楼与中央配电室距离较远,因此在主控楼另设专用配电屏向楼内负荷供电｡专用配电屏采用两段单母线接线方式(平时分列运行),母线之间不设自动投入装置,但设有母联开关3QF｡

2站用交流电源系统改造方案

2.1负荷重新分类分级

采用“主馈开关+分馈开关”模式｡额定电流为400A及以上的馈线开关直接接在380V母线上,每段380V母线设置3~4个主馈线开关｡额定电流为400A以下的馈线开关按以下原则接入主馈线开关:检修､照明､试验等非直接影响设备运行的辅助电源归类单独接在同一个主馈线开关;断路器机构箱､刀闸机构箱､端子箱､主变风冷控制箱､有载调压机构箱等影响设备运行的辅助电源分类拆解,基于分散布置､同时停电概率最小原则,平均分配至其他主馈线开关｡

2.2大电流空开更换及保护配合

将原不具备四段保护功能的额定电流为400A及以上的大电流空开全部更换为具备四段保护功能的空开,同时加装中性线电流互感器与其配合,使得分馈线开关与主馈线开关､主馈线开关与变低进线开关､变低进线开关与站用变保护间的相间和接地故障保护均能实现级差配合,大大降低站用交流电源系统380V母线失压风险｡大电流空开选型及保护整定:变低进线空开选用额定电流为2000A的西门子框架式空气断路器3WT2S20ETU37WTD/3P,短路瞬时退出,短延时6000A､0.4s,长延时2000A､10s,接地故障600A､0.5s;400A主馈线空开选用西门子塑壳插入式空气断路器3VA2M400R00ETU560P/3P,短路瞬时退出,短延时4000A､0.2s,长延时400A､5s,接地故障400A､0.2s;630A主馈线空开选用西门子塑壳抽出式空气断路器3VA2M630R630ETU560D/3P,短路瞬时退出,短延时5000A､0.2s,长延时630A､5s,接地故障450A､0.2s｡

2.3自投策略更改及闭锁模式确定

#1ATS400甲和#2ATS400乙自投策略为双向自投,存在任一段380V工作母线(1M､2M)故障易经备用母线(0MI段､0MII段)导致另一段母线失压的风险｡本次通过向ATS控制器重新灌注程序的方法将其改造为只能备用母线(0MI段､0MII段)向工作母线(1M､2M)备投的模式｡由于站变低压侧零序电流取自站变低压侧中性点零序CT,因此站变变低零序保护动作时,故障点可能在站变内,也可能在站变外｡

3站用交流电源系统改造实施要点

3.1改造施工注意要点

鉴于整个施工期较长,任一段380V母线均不可能全程停电配合,开工前施工人员务必做好现场勘查,认真梳理施工流程,合理安排施工进度,全面识别施工风险｡对于馈线电缆分类拆解､主馈线铜排制作､400A及以上大空开更换､零序CT加装等关键作业,要求施工人员务必做好专门的施工工艺说明｡对于作业过程中可能发生的风险,要求施工人员务必提前采取对运行中设备贴封条提醒､异地动火作业等控制措施｡

3.2接地故障保护调试要点

本次改造实施中,一个重要内容就是所有新增和更换的400A及以上空开均增加了接地故障保护功能,因此调试其接地故障保护功能是一个关键｡以380V1M母线上某400A及以上大电流空开为例,正确接线如图1所示:大电流发生器-380V1M母线A相-合闸状态的400A及以上空开A相-400A及以上空开新增馈出小母线A相-380V1M母线N相-新增零序CT-400A及以上新增馈出小母线N相-大电流发生器｡需特别指出的是,零序CT以大地为正极性,所以其接入测试回路时P1端连接更靠近站用变中性点侧的380V1M母线N相而不是400A及以上空开新增馈出小母线N相｡当大电流发生器施加电流为Ia时,400A及以上空开测得的接地故障电流Ig就是2Ia,因其一方面通过三相电流合成得到Ia,又通过专门的零序CT采样得到Ia,两者方向一致,最终二者叠加得到Ig=Ia+Ib+Ic+In=2Ia｡

图2 400A及以上空开接地故障保护调试接线示意图

4结语

站用交流电源系统是变电站的重要组成部分,对于变电站内各种设备和系统的安全稳定运行至关重要｡结合500kV东坡变电站站用交流系统运行现状和改造实施过程,采用措施降低站用交流系统母线电压全失风险:采用主馈空开+分馈空开将负荷合理分类分级､大电流空开增加零序电流保护功能并做好整定配合､采用备用母线向工作母线供电的单向自投和趋于保守的闭锁模式､做好电缆沟防火改造｡具体实施时,现场人员必须兼顾施工工期与安全,接地零序保护调试时必须结合设备特点将仪器正确接入回路,涉环网空开工作时必须确保断开不同方向的电源以保证施工人员人身安全｡

参考文献

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[2]梅成林,马明,王玲,等.变电站用低压交流环网故障的危害[J].广东电力,2017,30(3):64-67.

[3]Q/CSG1203002-2013变电站站用交流电源系统技术规范[S].