關(guān)于完善變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和提高供電可靠性的研究

陳志偉

(廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局，廣東汕頭515000)

0 引言

目前，有些變電站存在主接線設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致某種運(yùn)行或檢修方式下使用戶被迫中斷供電的問題，因此有必要進(jìn)一步完善變電站的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，以適應(yīng)提高供電可靠性的需要。本文對(duì)目前變電站的設(shè)計(jì)中10 kV電壓等級(jí)接線采用3臺(tái)主變壓器、單母四分段接線方式而引發(fā)的一些影響供電可靠性問題進(jìn)行探討，并提出了解決方案。

1 問題的提出

圖1 3臺(tái)主變壓器單母四分段接線圖

目前，110 kV或220 kV變電站10 kV電壓等級(jí)接線往往采用3臺(tái)主變壓器、單母四分段的接線方式［1］，如圖1所示。這種接線相對(duì)于單母三分段接線的優(yōu)點(diǎn):某臺(tái)主變壓器停電時(shí)，剩余的2臺(tái)主變壓器能平均分擔(dān)全站的負(fù)荷。當(dāng)2號(hào)主變壓器停電時(shí)，可以讓10 kV IIA段母線轉(zhuǎn)由1號(hào)主變壓器供電，10 kV IIB段母線轉(zhuǎn)由3號(hào)主變壓器供電;當(dāng)1號(hào)主變壓器停電時(shí)，可以讓10 kV I、IIA段母線轉(zhuǎn)由2號(hào)主變壓器供電，10 kV IIB、III段母線轉(zhuǎn)由3號(hào)主變壓器供電。這樣就避免了需要將停電主變壓器的負(fù)荷完全轉(zhuǎn)由另外1臺(tái)主變壓器供電的情況。但出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，變電站的建設(shè)一般隨著負(fù)荷的增長分期進(jìn)行，一期工程只建1、2號(hào)2臺(tái)主變壓器和10 kV I、IIA、IIB段母線，這就造成了3號(hào)主變壓器沒有建成之前，存在10 kV IIB段母線在某些檢修運(yùn)行方式下需要被迫停電的問題。下面就目前幾種不同接線存在的問題進(jìn)行分析。

a.主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間設(shè)有隔離開關(guān)，主變壓器需要停電時(shí)存在的問題。單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間設(shè)有隔離開關(guān))如圖2所示。當(dāng)2號(hào)主變壓器停電而10 kV IIB段母線又需繼續(xù)供電時(shí)，正常的操作順序:先合上500斷路器，斷開502A、502B (此時(shí)10 kV IIB段母線停電)、102斷路器，拉開5020隔離開關(guān)，重新合上502A、502B斷路器(此時(shí)10 kV IIB段母線恢復(fù)供電)，再繼續(xù)完成主變壓器停電的其它操作。在這個(gè)操作過程中，10 kV IIA段母線可以通過500斷路器一直由1號(hào)主變壓器供電，而10 kV IIB段母線則在502B斷路器斷開的過程中需要短時(shí)間停電，影響了對(duì)用戶的供電。

圖2 單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間設(shè)有隔離開關(guān))圖

b.主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變間未設(shè)壓器隔離開關(guān)，主變壓器高壓側(cè)斷路器需要停電時(shí)存在的問題。單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間未設(shè)隔離開關(guān))如圖3所示。與圖2相比，圖3主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間未設(shè)隔離開關(guān)，此時(shí)102T0既是主變壓器變高斷路器地刀，又是主變壓器變高側(cè)地刀。當(dāng)2號(hào)主變壓器變高斷路器因故需要檢修、合上102T0時(shí)，2號(hào)主變壓器需要被迫停電，10 kV IIB段母線需要短時(shí)間停電，影響了對(duì)用戶供電。

c.主變壓器高壓側(cè)斷路器線路側(cè)隔離開關(guān)為雙工位隔離開關(guān)存在的問題。單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器線路側(cè)隔離開關(guān)為雙工位隔離開關(guān))如圖4所示。某站的主變壓器高壓側(cè)斷路器線路側(cè)隔離開關(guān)(如1024)為雙工位隔離開關(guān)，即隔離開關(guān)和接地開關(guān)組合成一個(gè)整體，公用1個(gè)動(dòng)觸頭、1臺(tái)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)合閘-接地2個(gè)工況位置。該種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了隔離開關(guān)和接地開關(guān)的機(jī)械連鎖，省去了兩者的電氣聯(lián)鎖，避免了誤操作。但對(duì)于圖4的接線，由于主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間未設(shè)隔離開關(guān)，因此當(dāng)2號(hào)主變壓器110 kV進(jìn)線需要停電時(shí)，在拉開2號(hào)主變壓器高壓側(cè)斷路器線路側(cè)隔離開關(guān)1024前，一定要先拉開2號(hào)主變壓器低壓側(cè)5020隔離開關(guān)。否則，當(dāng)102斷路器斷開后隨即拉開1024隔離開關(guān)，此時(shí)在102斷路器斷口兩側(cè)將出現(xiàn)一側(cè)帶電、另一側(cè)接地的情況，沒有隔離開關(guān)作為明顯的斷開點(diǎn)，而且可能發(fā)生誤操作，這是不允許的。而該站主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間未設(shè)隔離開關(guān)，必須拉開低壓側(cè)的5020隔離開關(guān)作為斷開點(diǎn)，與圖2的狀況一樣，影響了對(duì)用戶的供電。

圖3 單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器與主變壓器間未設(shè)隔離開關(guān))圖

圖4 單母四分段不完全接線(主變壓器高壓側(cè)斷路器線路側(cè)隔離開關(guān)為雙工位隔離開關(guān))圖

d.主變壓器低壓側(cè)未設(shè)置隔離開關(guān)存在的問題。圖5為110 kV變電站接線方式的又一種典型結(jié)構(gòu)，與圖2相比，圖5的接線是2號(hào)主變壓器低壓側(cè)未設(shè)置隔離開關(guān)，2號(hào)主變壓器停電時(shí)1號(hào)主變壓器無法通過502A—502B斷路器對(duì)10 kV IIB段母線供電，10 kV IIB段母線只能被迫停止供電。圖6為某變電站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案的主接線示意圖，與圖5相比，圖6的主變壓器低壓側(cè)斷路器無法單獨(dú)進(jìn)行檢修、試驗(yàn)，必須和主變壓器一起停電，尤其是2號(hào)主變壓器問題更加突出，這勢(shì)必減少主變壓器的可用系數(shù)，影響供電可靠性。

圖5 單母四分段不完全接線(2號(hào)主變壓器低壓側(cè)未設(shè)置隔離開關(guān))圖

圖6 單母四分段接線(主變壓器低壓側(cè)未設(shè)置隔離開關(guān))圖

2 解決方案

圖2—圖6反映的問題都是110 kV變電站3臺(tái)主變壓器、單母四分段接線方式在3號(hào)主變壓器沒有建成之前存在的，必須采取措施加以解決。

2.1 擴(kuò)建第三臺(tái)主變壓器

上面提到的問題均有一個(gè)共同的前提，即3號(hào)主變壓器沒有建成。因此，擴(kuò)建3號(hào)主變壓器、完善變電站的最終接線是解決問題的最直接、有效的辦法。但該措施受制于該站的負(fù)荷發(fā)展情況(如負(fù)荷沒有增長到需要擴(kuò)建第三臺(tái)主變壓器)。

2.2 斷路器設(shè)置主變壓器側(cè)隔離開關(guān)

由圖3—圖6反映的問題可以看出，在主變壓器高、低壓側(cè)斷路器、線路停電時(shí)，造成主變壓器被迫停電，間接導(dǎo)致10 kV IIB段母線也需要中斷供電。因此，在主變壓器高、低壓側(cè)斷路器設(shè)置主變壓器側(cè)隔離開關(guān)是避免不必要停電的重要措施，同時(shí)可以使運(yùn)行方式靈活運(yùn)用。

2.3 采取臨時(shí)措施

在主變壓器高、低壓側(cè)斷路器設(shè)置主變壓器側(cè)隔離開關(guān)仍然無法解決主變壓器需要停電時(shí)10 kV IIB段母線需要中斷供電。一種解決方案是在3號(hào)主變壓器沒有建成之前，將10 kV IIA、IIB兩段母線臨時(shí)連通(如圖7虛線框中所示)，待3號(hào)主變壓器擴(kuò)建時(shí)再恢復(fù)斷開狀態(tài)。該措施已經(jīng)在某些變電站得到實(shí)施，正常運(yùn)行時(shí)502A斷路器供電10 kV IIA、IIB兩段母線，502B斷路器處于冷備用，該措施的缺點(diǎn)是臨時(shí)連通母排拆除時(shí)需要10 kV IIA、IIB段母線停電。

圖7 單母四分段不完全接線(10 kV IIA、IIB兩段母線通過臨時(shí)母排連通)圖

另一種解決方案是在10 kV IIA、IIB段母線上各設(shè)置1個(gè)備用柜，用1條電纜將2段10 kV母線連接起來，如圖8所示。該辦法可以避免上面提到的臨時(shí)連通母排拆除時(shí)需要10 kV IIA、IIB段母線停電的問題，但缺點(diǎn)是需要長期占用2個(gè)備用柜。廣東電網(wǎng)公司汕頭供電局近年來處理類似接線方式問題時(shí)就經(jīng)常采用此種方案。

圖8 單母四分段不完全接線(10 kV IIA、IIB兩段母線通過臨時(shí)電纜連通)圖

2.4 改變主變壓器投產(chǎn)順序

單母四分段不完全接線(一期工程先建設(shè)1、3號(hào)主變壓器)如圖9所示，若變電站一期投產(chǎn)時(shí)緩建2號(hào)主變壓器，而是先建設(shè)1、3號(hào)主變壓器，并將10 kV設(shè)備一次性建成，也可以解決問題。此方案可以避免同一變電站不同期投產(chǎn)的10 kV設(shè)備因其廠家、型號(hào)不一致，從而造成運(yùn)行管理、倒閘操作等方面諸多不便的問題，還可以解決饋線多、負(fù)荷低的問題，缺點(diǎn)是變電站第一期建設(shè)時(shí)投資增大。

圖9 單母四分段不完全接線(一期先建設(shè)1、3號(hào)主變壓器)圖

3 建議

通過上述對(duì)變電站主變壓器幾種不同接線存在問題的分析及提出相應(yīng)解決方案在實(shí)際的應(yīng)用情況，對(duì)提高供電可靠性提出以下幾點(diǎn)建議。

a.建議設(shè)計(jì)變電站時(shí)充分考慮投資的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性。

b.要改變以往用高容載比支撐高供電可靠率的思路，改變長期重主網(wǎng)、輕配網(wǎng)的現(xiàn)象，即通過改善配網(wǎng)結(jié)構(gòu)來提高供電可靠率。

c.實(shí)施帶電作業(yè)、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修、10kV線路不停電合環(huán)倒閘操作對(duì)提高供電可靠率和客戶滿意度有積極意義。

d.提高供電可靠率需要從基礎(chǔ)管理、電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行管理、技術(shù)進(jìn)步等方面開展大量的工作。

［1］ Q/GDW 156-2006，城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則［S］.