关于完善变电站标准设计和提高供电可靠性的研究

2011-03-14陈志伟

黑龙江电力 2011年3期

陈志伟

(广东电网公司汕头供电局，广东汕头515000)

0 引言

目前，有些变电站存在主接线设计缺陷导致某种运行或检修方式下使用户被迫中断供电的问题，因此有必要进一步完善变电站的标准设计，以适应提高供电可靠性的需要。本文对目前变电站的设计中10 kV电压等级接线采用3台主变压器、单母四分段接线方式而引发的一些影响供电可靠性问题进行探讨，并提出了解决方案。

1 问题的提出

图1 3台主变压器单母四分段接线图

目前，110 kV或220 kV变电站10 kV电压等级接线往往采用3台主变压器、单母四分段的接线方式［1］，如图1所示。这种接线相对于单母三分段接线的优点:某台主变压器停电时，剩余的2台主变压器能平均分担全站的负荷。当2号主变压器停电时，可以让10 kV IIA段母线转由1号主变压器供电，10 kV IIB段母线转由3号主变压器供电;当1号主变压器停电时，可以让10 kV I、IIA段母线转由2号主变压器供电，10 kV IIB、III段母线转由3号主变压器供电。这样就避免了需要将停电主变压器的负荷完全转由另外1台主变压器供电的情况。但出于经济性的考虑，变电站的建设一般随着负荷的增长分期进行，一期工程只建1、2号2台主变压器和10 kV I、IIA、IIB段母线，这就造成了3号主变压器没有建成之前，存在10 kV IIB段母线在某些检修运行方式下需要被迫停电的问题。下面就目前几种不同接线存在的问题进行分析。

a.主变压器高压侧断路器与主变压器间设有隔离开关，主变压器需要停电时存在的问题。单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器与主变压器间设有隔离开关)如图2所示。当2号主变压器停电而10 kV IIB段母线又需继续供电时，正常的操作顺序:先合上500断路器，断开502A、502B (此时10 kV IIB段母线停电)、102断路器，拉开5020隔离开关，重新合上502A、502B断路器(此时10 kV IIB段母线恢复供电)，再继续完成主变压器停电的其它操作。在这个操作过程中，10 kV IIA段母线可以通过500断路器一直由1号主变压器供电，而10 kV IIB段母线则在502B断路器断开的过程中需要短时间停电，影响了对用户的供电。

图2 单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器与主变压器间设有隔离开关)图

b.主变压器高压侧断路器与主变间未设压器隔离开关，主变压器高压侧断路器需要停电时存在的问题。单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器与主变压器间未设隔离开关)如图3所示。与图2相比，图3主变压器高压侧断路器与主变压器间未设隔离开关，此时102T0既是主变压器变高断路器地刀，又是主变压器变高侧地刀。当2号主变压器变高断路器因故需要检修、合上102T0时，2号主变压器需要被迫停电，10 kV IIB段母线需要短时间停电，影响了对用户供电。

c.主变压器高压侧断路器线路侧隔离开关为双工位隔离开关存在的问题。单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器线路侧隔离开关为双工位隔离开关)如图4所示。某站的主变压器高压侧断路器线路侧隔离开关(如1024)为双工位隔离开关，即隔离开关和接地开关组合成一个整体，公用1个动触头、1台操动机构，实现合闸-接地2个工况位置。该种结构实现了隔离开关和接地开关的机械连锁，省去了两者的电气联锁，避免了误操作。但对于图4的接线，由于主变压器高压侧断路器与主变压器间未设隔离开关，因此当2号主变压器110 kV进线需要停电时，在拉开2号主变压器高压侧断路器线路侧隔离开关1024前，一定要先拉开2号主变压器低压侧5020隔离开关。否则，当102断路器断开后随即拉开1024隔离开关，此时在102断路器断口两侧将出现一侧带电、另一侧接地的情况，没有隔离开关作为明显的断开点，而且可能发生误操作，这是不允许的。而该站主变压器高压侧断路器与主变压器间未设隔离开关，必须拉开低压侧的5020隔离开关作为断开点，与图2的状况一样，影响了对用户的供电。

图3 单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器与主变压器间未设隔离开关)图

图4 单母四分段不完全接线(主变压器高压侧断路器线路侧隔离开关为双工位隔离开关)图

d.主变压器低压侧未设置隔离开关存在的问题。图5为110 kV变电站接线方式的又一种典型结构，与图2相比，图5的接线是2号主变压器低压侧未设置隔离开关，2号主变压器停电时1号主变压器无法通过502A—502B断路器对10 kV IIB段母线供电，10 kV IIB段母线只能被迫停止供电。图6为某变电站标准设计方案的主接线示意图，与图5相比，图6的主变压器低压侧断路器无法单独进行检修、试验，必须和主变压器一起停电，尤其是2号主变压器问题更加突出，这势必减少主变压器的可用系数，影响供电可靠性。

图5 单母四分段不完全接线(2号主变压器低压侧未设置隔离开关)图

图6 单母四分段接线(主变压器低压侧未设置隔离开关)图

2 解决方案

图2—图6反映的问题都是110 kV变电站3台主变压器、单母四分段接线方式在3号主变压器没有建成之前存在的，必须采取措施加以解决。

2.1 扩建第三台主变压器

上面提到的问题均有一个共同的前提，即3号主变压器没有建成。因此，扩建3号主变压器、完善变电站的最终接线是解决问题的最直接、有效的办法。但该措施受制于该站的负荷发展情况(如负荷没有增长到需要扩建第三台主变压器)。

2.2 断路器设置主变压器侧隔离开关

由图3—图6反映的问题可以看出，在主变压器高、低压侧断路器、线路停电时，造成主变压器被迫停电，间接导致10 kV IIB段母线也需要中断供电。因此，在主变压器高、低压侧断路器设置主变压器侧隔离开关是避免不必要停电的重要措施，同时可以使运行方式灵活运用。

2.3 采取临时措施

在主变压器高、低压侧断路器设置主变压器侧隔离开关仍然无法解决主变压器需要停电时10 kV IIB段母线需要中断供电。一种解决方案是在3号主变压器没有建成之前，将10 kV IIA、IIB两段母线临时连通(如图7虚线框中所示)，待3号主变压器扩建时再恢复断开状态。该措施已经在某些变电站得到实施，正常运行时502A断路器供电10 kV IIA、IIB两段母线，502B断路器处于冷备用，该措施的缺点是临时连通母排拆除时需要10 kV IIA、IIB段母线停电。

图7 单母四分段不完全接线(10 kV IIA、IIB两段母线通过临时母排连通)图

另一种解决方案是在10 kV IIA、IIB段母线上各设置1个备用柜，用1条电缆将2段10 kV母线连接起来，如图8所示。该办法可以避免上面提到的临时连通母排拆除时需要10 kV IIA、IIB段母线停电的问题，但缺点是需要长期占用2个备用柜。广东电网公司汕头供电局近年来处理类似接线方式问题时就经常采用此种方案。

图8 单母四分段不完全接线(10 kV IIA、IIB两段母线通过临时电缆连通)图

2.4 改变主变压器投产顺序

单母四分段不完全接线(一期工程先建设1、3号主变压器)如图9所示，若变电站一期投产时缓建2号主变压器，而是先建设1、3号主变压器，并将10 kV设备一次性建成，也可以解决问题。此方案可以避免同一变电站不同期投产的10 kV设备因其厂家、型号不一致，从而造成运行管理、倒闸操作等方面诸多不便的问题，还可以解决馈线多、负荷低的问题，缺点是变电站第一期建设时投资增大。