郭 科，王恩寧

（1.國網(wǎng)寧夏電力設(shè)計(jì)有限公司，寧夏 銀川，750001；2.寧夏交聯(lián)電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，寧夏 銀川，750011）

高電壓技術(shù)

110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式二次電壓切換回路探討

郭 科1，王恩寧2

（1.國網(wǎng)寧夏電力設(shè)計(jì)有限公司，寧夏 銀川，750001；2.寧夏交聯(lián)電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司，寧夏 銀川，750011）

針對110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線運(yùn)行方式的切換導(dǎo)致主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓的問題，通過對寧夏電網(wǎng)現(xiàn)有110 kV變電站內(nèi)橋接線中2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓切換回路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，提出一種2個(gè)繼電器配合的改進(jìn)的二次電壓切換回路。應(yīng)用結(jié)果表明：該改進(jìn)回路能夠有效防止2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓，保障主變安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少電網(wǎng)企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)損失。

110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線；運(yùn)行方式；二次電壓

110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線是2條線路通過2臺橋開關(guān)帶3臺變壓器運(yùn)行的接線（見圖1），具有節(jié)省寶貴線路走廊、減少高電壓等級變電站配出間隔、節(jié)約建設(shè)投資費(fèi)用、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，是變電站廣泛應(yīng)用的一種接線方式［1-2］。而現(xiàn)有110 kV變電站擴(kuò)大內(nèi)橋接線的二次電壓切換回路設(shè)計(jì)方案存在2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓的風(fēng)險(xiǎn)。本文分析了現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案中2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓產(chǎn)生失壓的原因，提出了切實(shí)可行的解決方案。

圖1 110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線一次主接線

1 二次電壓切換回路現(xiàn)狀及存在的問題

1.1二次電壓切換回路現(xiàn)狀

1.1.1 回路1

在目前110 kV變電站擴(kuò)大內(nèi)橋接線中，典型二次電壓切換回路如圖2所示，將內(nèi)橋1100開關(guān)和內(nèi)橋1200開關(guān)及刀閘位置串聯(lián)接入并列繼電器，同時(shí)配置二次電壓并列/解列把手QK［3］。

圖2二次電壓切換回路1

圖2中，A63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母A相二次母線電壓、B63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母B相二次母線電壓、C63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母C相二次母線電壓。A710、B710和C710分別表示2號變壓器高壓側(cè)A相、B相和C相二次電壓，1YQ表示電壓切換繼電器，QK表示轉(zhuǎn)換開關(guān)。

1.1.2 回路2

某110 kV變電站單獨(dú)設(shè)計(jì)1套二次電壓切換繼電器，接入內(nèi)橋1100開關(guān)和內(nèi)橋1200開關(guān)實(shí)際位置實(shí)現(xiàn)2號主變高壓側(cè)二次電壓切換［4］，如圖3所示。

圖3二次電壓切換回路2

1.1.3回路3

正常運(yùn)行方式下，110 kVⅠ號母線有電壓的條件是進(jìn)線111開關(guān)合位，110 kVⅢ號母線有電壓的條件是進(jìn)線112開關(guān)合位，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓只能通過內(nèi)橋?、裉柲妇€電壓或Ⅲ號母線電壓。某110 kV變電站將進(jìn)線開關(guān)位置串接入2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓切換回路中，以防止二次電壓非法并列[5]，如圖4所示。

圖4二次電壓切換回路3

1.1.4回路4

某110 kV變電站為防止2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓Ⅰ母電壓和Ⅲ母電壓非法并列運(yùn)行，在切換回路中增加二次電壓切換把手QK［6］，其中，QK1-2接通表示2號變壓器運(yùn)行于I母，QK3-4接通表示2號變壓器運(yùn)行于Ⅲ母。根據(jù)變電站實(shí)際運(yùn)行方式調(diào)整電壓切換把手位置，避免了2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓非法并列的發(fā)生，如圖5所示。

圖5二次電壓切換回路4

1.2存在問題的分析

圖2所示二次電壓切換回路1，在一次設(shè)備并列時(shí)二次電壓直接并列，適用于1條線路帶3臺主變壓器的運(yùn)行方式，不能滿足兩條線路同時(shí)運(yùn)行、內(nèi)橋1100開關(guān)或內(nèi)橋1200開關(guān)斷開的運(yùn)行方式，此時(shí)2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓會失壓。

圖3所示二次電壓切換回路2，能夠?qū)崿F(xiàn)2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓切換，確保在任意一段母線電壓互感器退出運(yùn)行而相應(yīng)內(nèi)橋開關(guān)投入情況下，可以從另一段母線的電壓互感器二次繞組取得電壓。但不能有效避免倒閘操作時(shí)內(nèi)橋1100開關(guān)、內(nèi)橋1200開關(guān)、進(jìn)線111開關(guān)和進(jìn)線112開關(guān)均在合位時(shí)，主變高壓側(cè)二次電壓的非法并列情況。

圖4所示二次電壓切換回路3，針對主變壓器檢修需進(jìn)行倒閘操作情況，操作過程中會出現(xiàn)110 kV 2條進(jìn)線合環(huán)運(yùn)行的狀態(tài)，此時(shí)運(yùn)行方式進(jìn)線111開關(guān)、橋1100開關(guān)、橋1200開關(guān)、進(jìn)線112開關(guān)合位，仍會造成2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓非法并列運(yùn)行的情況。

圖5所示二次電壓切換回路4，雖然有效的避免了2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓非法并列的問題，具有一定實(shí)用價(jià)值，但在目前絕大多數(shù)無人值守變電站中，當(dāng)110 kV備自投裝置動(dòng)作改變運(yùn)行方式后，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓切換把手QK由于不能自動(dòng)切換，將造成2號主變壓器高壓側(cè)失去二次電壓［7-8］。以運(yùn)行方式111開關(guān)合位、1100開關(guān)合位、1200開關(guān)分位、112開關(guān)合位為例，此時(shí)電壓切換把手QK處于“運(yùn)行于Ⅰ母”位置，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓?、裉柲妇€電壓。若1號主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開111開關(guān)和1100開關(guān)，此時(shí)滿足110 kV備自投裝置動(dòng)作條件：Ⅲ母有壓，Ⅰ母無壓，備自投裝置確認(rèn)1號主變壓器保護(hù)動(dòng)作、1100開關(guān)跳位，延時(shí)合1200開關(guān)。動(dòng)作后2號主變壓器實(shí)際運(yùn)行于Ⅲ母，應(yīng)?、筇柲妇€電壓，但由于二次電壓電壓切換把手QK仍處于“運(yùn)行于Ⅰ母位置”，將造成2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓。

2 解決方案

為避免110 kV備自投裝置動(dòng)作改變運(yùn)行方式，導(dǎo)致2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓，本文對二次電壓切換回路進(jìn)行如下改進(jìn)：增加一只用于實(shí)現(xiàn)橋1100開關(guān)位置和橋1200開關(guān)位置切換、具有2個(gè)線圈2YQ1和2YQ2的二次電壓切換繼電器，配合具有4對位置接點(diǎn)且滿足改進(jìn)回路功能需求的二次切換把手QK實(shí)現(xiàn)2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓的自動(dòng)切換，其中QK1-2或QK3-4接通表示2號主變壓器運(yùn)行于I母，QK5-6或QK7-8接通表示2號主變壓器運(yùn)行于Ⅲ母。改進(jìn)回路如圖6所示。

圖6二次電壓切換改進(jìn)回路

以運(yùn)行方式111開關(guān)合位、1100開關(guān)分位、1200開關(guān)合位、112開關(guān)合位為例，此時(shí)電壓切換把手QK處于“運(yùn)行于Ⅲ號母”位置，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓?、筇柲妇€電壓。若3號主變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開112開關(guān)和1200開關(guān)，能滿足110 kV備自投裝置動(dòng)作條件：Ⅰ母有壓，Ⅲ母無壓，備自投裝置確認(rèn)3號主變壓器保護(hù)動(dòng)作、1200開關(guān)跳位，延時(shí)合1100開關(guān)。此時(shí)2號主變壓器實(shí)際運(yùn)行于Ⅰ母，應(yīng)?、裉柲妇€電壓。在圖6中，110 kV備自投動(dòng)作后，2YQ1線圈勵(lì)磁、2YQ2線圈失磁復(fù)歸、1YQ2線圈復(fù)歸，回路（101至102）：101接通、QK7.8接通、2YQ2常閉、2YQ1常開、1YQ2常閉、1YQ1線圈勵(lì)磁、102接通；1YQ1線圈勵(lì)磁，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓取得Ⅰ號母線電壓，同時(shí)橋1200開關(guān)跳開后，2YQ2線圈復(fù)歸，致使1YQ2線圈復(fù)歸，斷開Ⅲ號母線電壓。此外1YQ1和1YQ2線圈中的常閉接點(diǎn)接入彼此回路，形成電氣聯(lián)鎖，有效地避免了Ⅰ母和Ⅲ母電壓的非法并列問題。

3 效果評價(jià)

3.1改進(jìn)回路驗(yàn)證

為驗(yàn)證改進(jìn)回路的可靠性和可行性，借助于昂立電氣公司ONLY A660型號微機(jī)試驗(yàn)儀、上海電器公司DY-36型繼電器、福祿克公司B750萬用表、長江電器公司LW21-16/9.5711.3B2型轉(zhuǎn)換開關(guān)等設(shè)備，利用連接片模擬橋1100開關(guān)和橋1200開關(guān)的位置，搭建如圖6所示的二次電壓切換回路。

利用微機(jī)試驗(yàn)儀輸出6路數(shù)值不等的電壓，模擬110 kV I號母線電壓和Ⅲ號母線電壓；通過連接片通斷，模擬橋1100開關(guān)位置和橋1200開關(guān)位置以及110 kV備自投裝置動(dòng)作后橋開關(guān)位置變化，達(dá)到改變系統(tǒng)運(yùn)行方式的目的。利用萬用表測量系統(tǒng)運(yùn)行方式改變前后輸出電壓值，驗(yàn)證回路的可行性與可靠性。

因系統(tǒng)運(yùn)行方式較多，本文以100 kV擴(kuò)大內(nèi)橋變電站最常見運(yùn)行方式進(jìn)行分析。110 kV備自投裝置動(dòng)作后由運(yùn)行方式1（進(jìn)線111開關(guān)合位、進(jìn)線112開關(guān)合位、橋1100開關(guān)合位和橋1200開關(guān)分位），改變?yōu)檫\(yùn)行方式2（進(jìn)線111開關(guān)合位、進(jìn)線112開關(guān)合位、橋1100開關(guān)分位和橋1200開關(guān)合位）。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1和表2所示，其中表1數(shù)據(jù)記錄運(yùn)行方式1的狀態(tài)，表2數(shù)據(jù)記錄運(yùn)行方式2的運(yùn)行狀況。

表1運(yùn)行方式1試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

表2運(yùn)行方式2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

通過表1數(shù)據(jù)分析可知，運(yùn)行方式1中2號變壓器高壓側(cè)二次電壓通過橋1100開關(guān)合位取得I號母線電壓；通過表2數(shù)據(jù)分析可知，110 kV備自投裝置動(dòng)作后，橋1100開關(guān)跳閘，橋1200開關(guān)合閘，此時(shí)橋1100開關(guān)分位，橋1200開關(guān)合位，2號變壓器高壓側(cè)二次電壓通過橋1200開關(guān)取得Ⅲ號母線電壓；通過表1和表2數(shù)據(jù)對比分析可知，110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線變電站中系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)，2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓得到切換，不會造成二次電壓失壓。

3.2經(jīng)濟(jì)性分析

以寧夏地區(qū)某110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線變電站為例，配置3臺60MVA主變壓器，正常運(yùn)行每臺主變壓器容載比為1.8～2.1，每臺主變壓器負(fù)荷約為30MW。在極端情況下，當(dāng)進(jìn)線112帶3臺主變壓器運(yùn)行，且1號主變壓器檢修，負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到2號主變壓器時(shí)，3號主變壓器因故障，跳開橋1200開關(guān)和進(jìn)線112開關(guān)后，110 kV備自投裝置判定進(jìn)線112無壓，進(jìn)線111有壓時(shí)，合進(jìn)線111開關(guān)，因110 kV備自投裝置動(dòng)作改變系統(tǒng)運(yùn)行方式帶來的2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓，造成2號主變壓器保護(hù)誤動(dòng)，2號主變壓器保護(hù)跳開橋1100開關(guān)和橋1200開關(guān)，此時(shí)會導(dǎo)致Ⅱ號母線和Ⅲ號母線上負(fù)荷全停，假使工業(yè)用電按照計(jì)費(fèi)單價(jià)1元/（kW·h），按事故處理恢復(fù)送電時(shí)間8 h計(jì)算，因事故減少的電量輸出為480MW·h，一次事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約48萬元。對于部分重要負(fù)荷用戶而言，在該故障情況下造成的間接經(jīng)濟(jì)損失將無法估量。采用本文提出的改進(jìn)回路，可以有效避免上述情況，最大幅度減少損失，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

4 結(jié)論

（1）在110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式下，改進(jìn)回路能滿足110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線所有運(yùn)行方式且能夠?qū)崿F(xiàn)二次電壓自動(dòng)切換，有效解決了2號主變壓器高壓側(cè)二次電壓失壓的問題。

（2）改進(jìn)回路能夠保障110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線的主變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少電網(wǎng)企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）改進(jìn)方案為110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式的無人值守變電站二次電壓切換回路提供了新的思路，在新建及改擴(kuò)建工程中有極大的推廣作用。

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Discussion on secondary voltage sw itching loop w ith 110 kV expanded inner-bridge connectionmode

GUO Ke1,WANG En’ning2
(1.StateGrid Ningxia PowerDesign Co.,Ltd.,Yinchuan Ningxia 750001,China；2.Ningxia Connection Electric Power Design&ConsultCo.,Ltd.,Yinchuan Ningxia 750011,China)

Aiming at the problem of the 110 kV expanded inner-bridge connectionmode switching leading to the secondary voltage loss at the high voltage side of No.2main transformer,analyzes the design of secondary voltage switching loop at high voltage side of No.2 main transformer with expanded inner-bridge connection mode in 110 kV transformer substations of Ningxia power grid, puts forward an improvement switching loop which has two relays to coordinate switching.The application result shows that the improvement switching loop can effectively prevent the secondary voltage loss of No.2main transformer,ensure the safe and stable operation of themain transformer and reduce the economic lossof the powergrid enterprisesand customers.

110 kV expanded inner-bridge connection;operationmode;secondary voltage

TM645.2

B

1672-3643（2017）02-0039-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.008

2017-01-04

郭 科（1986），男，工學(xué)碩士，工程師，從事電力工程設(shè)計(jì)工作。

有效訪問地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.008