淺談如何優化600MW火電機組500kV變電系統

李宏偉 王健 于衛

摘要：某公司2×660MW發電機組采用單元接線，500KV升壓站電氣主接線按照3/2斷路器接線方式布置一回出線（2號線），預留第二回出線（1號線），高壓備用變壓器（高備變）高壓側取至一母線。一但唯一出線跳閘，高備變失電，機組將面臨全廠停電。目前電廠采用四角形過渡接線，如2號出線線路發生故障跳閘，將導致兩臺火電機組同時停運，且備用電源無法倒送導致廠內所有電源失去。全廠停電時柴油發電機不能及時啟動，將會對電廠設備造成嚴重損壞。為進一步保證機組電源送出可靠性和靈活性，計劃對500kV變電系統進行合理化改造，制定了詳細的改造方案并實施。

關鍵詞：500kV;備用電源;電氣一次;電氣二次;改造

1、500kV系統設計不合理問題初現

2011年該電廠發生500kV線路側開關C相電流互感器接地燒損事故，導致兩臺機組唯一出線線路跳閘，此事件直接導致全廠停電，通過該事件反應出目前該電廠500kV一次系統接線方式及后備電源方案存在重大安全隱患及不足。該電廠肩負著地區400萬平方米的冬季供熱任務。為了保證冬季供熱期的電廠運行可靠性，現有的聯網方式亟需加強。

2、500kV變電系統合理化改造方案：

電廠新增1號線接入500kV開關場預留位置即可，需將現有的四角形過渡接線方式完善成一個半斷路器接線;對側500kV變電站保持一個半斷路器接線方式不變，新增1號線接入開關場預留位置與對側變電站的一回線路組成一個完整串。

2.1本期工程接入方案

輸電方式根據一期接入系統的相關文件，原已預留第2回并網線的條件，且目前實際情況為：本期的線路與一期已運行的線路采用同塔雙回方式，均已架設施工完畢，且一端接入電廠側的進線架構，另一端接入了對側500kV變電站的進線架構，目前所做工作只是將預留的間隔補充完善即可，無需再架設線路。由于本期不新擴建機組，不改變系統潮流，不對系統產生影響。

因此，本期接入系統方案采用1回500kV線路接入系統，將線路兩側的間隔補充完善，以實現與系統的并網運行。

2.2電廠500kV系統電氣一次設備改造方案

2.2.1原要求的電廠升壓站側方案實現：

根據要求在兩個主變進線串中增加斷路器，形成兩個完整串;在起備變間隔增加斷路器及隔離刀，形成一個不完整串，分別接至兩段母線。此方案可以在母線故障時快速切至另一段母線，可靠性較高。

2.2.2推薦設計方案

經過慎重考慮，結合現場實際，考慮接線的可靠性，同時兼顧工程實施的難易程度等因素，推薦如下備選設計方案：

起備變的間隔維持一期工程不變。該公司500kV的1號出線串增加一套開關（含刀閘及CT等配套裝置）5013，并引入1號線，完善為一個完整串;2號出線串增加一套開關5023完善為一個完整串;將2號機進線與2號聯絡線引接點進行改造，2號機進線改接至II母，2號出線改接至I母。

優點：一次設備改造工作量較小，停電周期短，接線簡單清晰，操作方便，安全可靠。造價相對較低，兩段母線各接有一臺機組電源，接線更可靠。此方案屬于典型設計。而且符合原設計的思路，待二期工程投運后形成3個完整串，接線更加完善。

缺點：備用電源不能在兩段母線間切換，在本期工程僅兩個完整串情況下，備用電源可靠性有一定影響。

2.3電廠500kV系統電氣二次設備改造方案

2.3.1原有保護系統概述

500kV升壓站按角形過渡接線配置，共兩回機組進線，一回出線。1號機組與預留的1號出線組成1個不完整串，2號機組和2號出線組成一個不完整串。原有的保護配置如下：

500kV出線保護：作為電廠的唯一送出通道，500kV線路均配置兩套反應各種類型故障的完整、獨立的全線速動型主保護。兩套主保護完全雙重化配置，即交直流回路、跳閘回路、保護通道都應彼此獨立，且分別裝設在兩面保護屏內。每套主保護均帶有完善的反應相間故障及接地故障后備保護，線路后備保護采用近后備方式。后備保護包括定時限或反時限的零序電流保護，以保證接地故障時能可靠地有選擇地切除故障。

500kV線路兩端斷路器各配置一面線路保護輔助屏，包括斷路器失靈保護裝置、綜合重合閘裝置、分相操作箱、短引線保護等。500kV線路保護具備遠方跳閘功能，利用兩套主保護（或數字接口設備）傳送及接收對側的遠方跳閘信號;2套線路主保護均利用光纖通道。配一套廣域動態功角監測系統，為調度部門掌握系統運行情況和預先采用控制措施提供依據。另外還配有故障錄波器屏，錄取500kV線路的交流模擬量和系統繼電保護裝置的開關量。配有繼電保護及故障錄波信息處理子站、安全穩定控制屏及震蕩解列裝置。

對原有2號線線路保護進行改造，將原保護電流由5012、5022開關CT變更為取自5021、5022開關CT，同時線路保護跳閘出口由跳5012、5022開關變更為跳5021、5022開關。

新建1號線配置兩套完全獨立的、不受諧波干擾、不受系統振蕩影響的數字式主保護。每一套主保護在線路空載、輕載、滿載等各種狀態下，對全線路內發生的各種類型故障（包括單相接地、相間短路、兩相接地、三相短路、非全相運行故障及轉移故障等），均應無時限動作以切除故障。在保護范圍外發生故障時，保護應不誤動。保護均具有獨立的選相功能，實現分相跳閘和三相跳閘。在全相或非全相振蕩過程中，保護裝置不應誤動，而此時保護范圍內發生故障，裝置應能正確動作。

自動重合閘按斷路器配置。500kV采用自動重合閘，能實現的重合閘方式應包括：單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘及重合閘停用。三相重合閘方式應采用檢同期或檢無壓來實現。

自動重合閘裝置動作后，應能自動復歸，準備好下一次故障跳閘的再重合閘。

為便于分析和處理事故應配置故障錄波器，以記錄各回路的電量（電流、電壓）、故障信號、保護裝置及通道運行情況等，以分析電力系統事故及保護裝置的工作情況。本期新增保護設備相應信號需要接入故障錄波裝置，故需要對原有故障錄波柜進行擴容改造。

為了有效的利用保護和故障錄波器的各種信息，提高對故障的分析能力，加快事故的處理速度，將各個站內不同的繼電保護和故障錄波器的信息集中，統一處理，并且提供統一的分析界面，有利于調度端快速簡單的獲取故障后的必要信息，本期新增設備信號需要接入保護及故障信息子站，故需要對原有信息管理子站進行升級改造。

3、結束語

綜合分析：該方案接線清晰可靠，全廠形成兩個完整串。屬于典型設計，且改造工作量較小，停電周期短。電廠原一期接線為過渡接線，存在安全隱患，但改造為兩條聯絡線后，將非常可靠。待二期工程投運后形成3個完整串，接線更加完善。