柱上變壓器旁路更換技術初探

袁玉柱 程曉冰 胡德敏

1.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司

2.銀川供電局

引言

10KV 配網變壓器等設備的安全運行是保障城市電網供電可靠性的重要基礎，由于變壓器在運行中的突發故障，需要在變壓器完全停電的狀況下，用較長的時間測尋和修復故障，即使采用更換新變壓器的辦法，停電時間也需3 小時左右，開展旁路不停電作業，可在用戶進行正常用電的情況下實現對配網線路的檢修、更換等工作，最終實現用戶不停電更換配網變壓器作業，保證電網供電可靠性。

目前針對變壓器的旁路檢修、更換作業主要采用旁路變壓器設備與配網變壓器并列運行，很短的時間內，構建一套臨時供電系統，在不間斷地供電狀態下，確保故障變壓器安全快捷完成搶修工作的同時，向低壓用戶保持不間斷臨時供電。而變壓器并列運行的條件是：連接組別相同；變比基本一致，誤差不超過0.5%；容量比不超過3；短路阻抗基本一致，誤差不超過10%。目前柱上配電變壓器Dyn11 的連接組別居多，但Yyn0的連接組別亦占有一定比例，因此有必要探討采用同一種旁路變壓器設備實現對兩種不同組別變壓器的旁路不停電檢修、更換作業。

圖1 變壓器并列運行示意圖

1 變壓器并列運行原理

變壓器并列運行如圖1 所示，是指一臺或多臺變壓器的一次繞組接于某個電壓等級公共母線，它們的二次繞組接于另一電壓等級的公共母線，同時向負載供電的運行方式。

兩臺連接組別不同的變壓器不能并列運行，Yyn0、Dyn11 兩種組別變壓器為例，其相量圖如圖2 所示，兩臺變壓器間將產生很大的電壓差，所引起的環流將超過額定電流的許多倍。若兩臺變壓器連接組別不同，線電壓相位差越大，環流就更大，可燒毀變壓器。

圖2 變壓器并列的電壓差及相位角差

2 旁路不停電更換柱上變壓器難點分析和技術方案

難點1：同一套旁路變壓器設備更換不同組別的柱上變

目前城市配網柱上變以油浸式變壓器為主，組別亦不盡相同，容量在400kVA以下的組別多為Yyn0，400kVA 以上組別Dyn11 型式，如果針對每一種組別的變壓器均配置相應的旁路設備，一是成本較高，二是造成資源閑置浪費，因此，研究采用同一套旁路變壓器設備實現兩種不同組別變壓器的旁路不停電作業極具現實意義。

同樣以Yyn0、Dyn11 兩種組別變壓器為例，其低壓輸出特點為：相位角相差30°、相電壓差110V，針對上述特點，在旁路變壓器設備的低壓輸出控制柜內設計一種可以自動判別旁路變壓器設備低壓饋出端與配網變壓器低壓饋出端的相位、相角、相序、電壓差是否滿足變壓器并列運行條件，若滿足則采用并列運行的方式實現柱上變的完全不停電檢修；若不能夠滿足并列運行條件，可通過該低壓控制柜自動識別兩變壓器低壓輸出相序是否一致，判定一致后，斷開柱上變低壓刀閘，然后通過旁路變壓器設備的低壓控制柜作用，實現柱上變的瞬間停電檢修。

難點2：柱上變低壓單項刀閘的開斷

目前為保證居民用電可靠性，縮小停電范圍，柱上變低壓輸出端多采用單相隔離開關控制，單相需檢修時，僅斷開該相開關而不至于影響其他兩相的正常運行（這里僅指單相居民用電），但若柱上變出現故障，即使滿足與旁路變壓器設備并列運行條件，在完成并列后，如圖3 所示，由于配網變壓器低壓側開關為單相隔離開關QS1、QS2、QS3，所以在配網變壓器退出運行時就存在配網變壓器只有兩相運行和只有單相運行的情況。兩臺變壓器就會同時出現三相負載不平衡的問題，可能導致兩臺變壓器低壓側電壓發生變化，產生電壓差，使得在兩變壓器并列的環形回路中產生環流，影響變壓器正常運行，因此有必要探討如何在實現與柱上變的并列運行后解除并列的方法。

因柱上變低壓輸出為單相隔離開關控制，不能同時分合，因此需研究在旁路變壓器設備內特殊設計一種帶有同期檢測功能的低壓斷路器箱體，并留有電纜接口，該方案的具體施工方法是在柱上變低壓隔離開關的上下兩端，采用旁路電纜與帶有同期檢測裝置的斷路器并列，組建一條臨時小旁路系統，然后斷開單相隔離開關，電源通過帶有同期檢測裝置的斷路器向用戶供電，此時再采用變壓器并列運行的方式，實施對柱上變的旁路不停電檢修作業，實現用戶完全不停電。

圖3 柱上變與旁路變壓器設備并列運行圖

3 柱上變不停電作業具體實踐

為確保柱上變的旁路不停電作業安全及施工效率，配網柱上變旁路作業項目要經過從理論探討、項目可行性研究，然后在培訓場停電模擬操作，再在帶電線路上模擬操作，最后進行推廣使用這一“四部曲”。在模擬的過程中不斷完善，從理論到實踐多次結合，從而找出最切合實際作業特點的施工步驟，編寫現場作業規程，規范作業步驟，確保施工安全。

隨著城市配網的不斷發展及居民供電可靠性要求的不斷提高，柱上變不停電作業項目開展的頻率將會急劇增長，一些電力公司已經開始組織開展配網箱變、線路等旁路作業項目的研究工作，并逐步推廣，采用旁路車載設備開展配網線路、設備的不停電作業，可大大縮短停電時間，縮小停電范圍，實現對用戶的不間斷供電。

4 結束語

城市配網變壓器不停電作業技術作為保證城市供電可靠性的關鍵作業技術，對快速推進用戶不停電檢修作業和用電安全保障，提升電力公司應對電網突發事故的應急、應變能力極具現實意義。