邵 彬

(重慶市萬州區(qū)三峰環(huán)保發(fā)電有限公司，重慶市 404000)

1 概 述

烏魯瓦提水電廠位于新疆和田河西支流上，距離和田市71 km，電站裝有4臺15 MW立軸水輪發(fā)電機(jī)，配置有2臺40 MVA的油浸自冷式主變。110 kV為內(nèi)橋接線，為戶內(nèi)式開關(guān)站；10 kV為兩機(jī)一變擴(kuò)大單元接線，2000年正式投產(chǎn)發(fā)電。

2 改造的必要性

原一次主接線在設(shè)計之初為了節(jié)約投資，高壓側(cè)采用了內(nèi)橋接線方式。內(nèi)橋接線投資少，接線簡單；變壓器投入退出復(fù)雜，影響出線運(yùn)行；內(nèi)橋斷路器檢修兩個回路需要解列運(yùn)行[1]；這種主接線方式適用于小型發(fā)電站和變電所并且變壓器不經(jīng)常切換的情況。在投運(yùn)之初，由于和田地區(qū)負(fù)荷較小，并沒有顯露出110 kV內(nèi)橋接線的局限性；但從2002年起，為了滿足向兵團(tuán)供電的要求，在原內(nèi)橋接線的110 kV I段111M母線上增加了一趟出線1925烏兵線(見圖1)，使原有的110 kV內(nèi)橋接線方式發(fā)生了變化，變?yōu)榉菢?biāo)準(zhǔn)接線方式。隨著和田經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電需求進(jìn)一步增加，該電廠逐漸成為和田地區(qū)主干電源。而現(xiàn)實(shí)的非標(biāo)準(zhǔn)接線方式給電網(wǎng)安全調(diào)度運(yùn)行帶來一定隱患，主要表現(xiàn)在：

(1)當(dāng)主變發(fā)生故障或檢修需要投入或退出時，需要切除1回或2回110 kV出線負(fù)荷，特別是烏兵線只有該電廠1個電源點(diǎn)，一旦1號主變檢修消缺，將影響兵團(tuán)生產(chǎn)生活用電；且兩趟出線互為備用，切除110 kV任意一趟出線會危及和田地區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

(2)主變的正常投運(yùn)都必須將該變壓器相關(guān)的斷路器拉開，倒閘操作繁瑣，停電范圍非常大。如1號主變投運(yùn)，需要涉及1150斷路器、烏拉線1918斷路器，烏兵線1925斷路器等3個斷路器的分合，給電廠的倒閘操作帶來一定的安全隱患。

(3)繼電保護(hù)在改造非標(biāo)準(zhǔn)接線后，只是將新增的烏兵線1925的電流互感器二次回路直接并入差動保護(hù)的高壓側(cè)，接線采用2根電流線共同接在一個端子上，與之繼來的電流互感器磁飽和，二次負(fù)載問題均未很好的考慮，稍有不慎將嚴(yán)重影響保護(hù)動作可靠性。

正是由于存在上述問題，該廠主接線方式顯然不能滿足電網(wǎng)安全的要求，不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要，非常有必要對一次主接線方式進(jìn)行改造。

3 設(shè)計原則及目標(biāo)

改造本著節(jié)約投資，新舊設(shè)備互換性好，對原有設(shè)備改動最小的原則。對原主變壓器高壓側(cè)間隔設(shè)備布置進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，增加新設(shè)備，達(dá)到對一次主接線改造的目的，解決長期以來主變投運(yùn)操作困難、可靠性差、運(yùn)行及維護(hù)工作量大等諸多問題。通過技術(shù)改造，使主接線方式標(biāo)準(zhǔn)化，同時優(yōu)化保護(hù)范圍，保障設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，大大提高運(yùn)行人員的工作效率。

4 改造設(shè)計

4.1 主接線改造方式確定

目前常用的主接線方式有以下幾種：

·單母線分段接線方式。

·單母線接線方式。

·雙母線分段接線方式。

·帶旁路的單母線接線方式[2]。

圖1改造前電氣主接線

如圖1所示，全廠共有3條出線，雙母線和帶旁路的單母線方式雖然供電可靠性高，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需增設(shè)設(shè)備較多；而以現(xiàn)有室內(nèi)開關(guān)站的結(jié)構(gòu)決定了無法增加過多的設(shè)備，且該接線方式投資較大，性價比不高，不予考慮。而對3～4回出線的主接線方式通常采用單母線或單母線方式，但采用單母線方式需要將原1150斷路器拆除，工程量較大，當(dāng)母線發(fā)生故障或?qū)ζ溥M(jìn)行工作時，三回出線均要停電，顯然不利于電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

綜上所述，將110 kV非標(biāo)準(zhǔn)接線改造為單母線分段方式更具有現(xiàn)實(shí)的意義。單母線分段接線方式具有隨著社會發(fā)展可以隨意增加出線間隔的優(yōu)勢，不會因為內(nèi)橋接線方式限制出線數(shù)量的問題。其次，目前的非標(biāo)準(zhǔn)接線改造為單母線分段只需在室內(nèi)開關(guān)站加裝2臺斷路器和2臺電流互感器，土建改動較小，更能符合現(xiàn)場要求和設(shè)計的原則。

10 kV側(cè)原擴(kuò)大單元接線決定了主變?nèi)萘?，要改變低壓?cè)接線方式將會增大主設(shè)備投資。若改為單母線分段，目前的主變?nèi)萘匡@然不能滿足4臺機(jī)組運(yùn)行，需要更換更大容量的主變；若改為一機(jī)一變單元接線方式，雖然供電可靠性高，但增加更改的設(shè)備太多，不經(jīng)濟(jì)。因此，低壓側(cè)接線方式保持原有擴(kuò)大單元接線不作更改(見圖2)。

圖2改造后電氣主接線

4.2 斷路器安裝位置確定及選型

在開關(guān)樓內(nèi)原主變高壓側(cè)出線間隔處原安裝有隔離開關(guān)，本次改造將原隔離開關(guān)移裝至該間隔墻體上，隔離開關(guān)混凝土底座拆除，用來安裝斷路器基礎(chǔ)。

110 kV戶內(nèi)開關(guān)站高壓斷路器原采用手車式SF6斷路器，配用彈簧儲能操動機(jī)構(gòu)。為保證設(shè)備的統(tǒng)一和互換性，高壓斷路器仍然選用原同型號的高壓斷路器，當(dāng)主變高壓側(cè)斷路器故障或檢修時，可以使用備用SF6斷路器進(jìn)行更換，縮短停電時間。 SF6斷路器參數(shù)根據(jù)主接線變化后的等效電路所產(chǎn)生的短路電流計算校核。

4.3 隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)選型

原隔離開關(guān)水平安裝，操作機(jī)構(gòu)為手動操作。由于隔離開關(guān)垂直安裝，操作角度發(fā)生變化，且經(jīng)過多個轉(zhuǎn)角，手動操作費(fèi)力且要求較高；因此，選擇CJ6B電動操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，降低了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度。

4.4 電流互感器和穿墻套管的選擇

原主變高壓側(cè)只設(shè)置有電容油紙式穿墻套管，該型穿墻套管維護(hù)量大，運(yùn)行過程中需要經(jīng)常對油位進(jìn)行觀察，且補(bǔ)油非常困難，維護(hù)不便；為了降低運(yùn)行維護(hù)工作量，本次改造中選擇干式復(fù)合穿墻套管。

根據(jù)保護(hù)、測量、計量的要求，本次改造還需在主變高壓側(cè)增設(shè)電流互感器?？紤]到室內(nèi)開關(guān)站間隔空間有限，可選擇電流互感器和穿墻套管一體式，從而節(jié)約安裝空間。一次設(shè)備安裝示意圖如下所示(見圖3)。

圖3主變高壓側(cè)設(shè)備安裝示意

4.5 增加母線保護(hù)裝置

原主變保護(hù)中已經(jīng)包含了110 kV母線保護(hù)功能，在母線發(fā)生故障時，主變保護(hù)裝置會動作切除故障點(diǎn)；但主接線方式改造后，主變保護(hù)將不能切除母線故障。母線是電力系統(tǒng)的重要元件之一，若母線未配置完善的繼電保護(hù)，將會造成嚴(yán)重的后果。因此，根據(jù)規(guī)范中“110 kV以上單母線分段應(yīng)設(shè)專用母線保護(hù)”的規(guī)定，應(yīng)設(shè)置1套母線全電流差動保護(hù)裝置，為了保證有選擇性的切除任一段母線故障。同時，在母線保護(hù)屏中增設(shè)PT并列裝置，實(shí)現(xiàn)對母線電壓回路的操作(見表1)。

表1 保護(hù)跳閘邏輯配置

4.6 主變保護(hù)裝置改造

原有主變保護(hù)裝置是按照內(nèi)橋接線配置，由4臺保護(hù)裝置構(gòu)成，分別是主變差動保護(hù)WBH—812，高后備保護(hù)WBH—813H兩臺，非電氣量保護(hù)WBH—814。主變保護(hù)屏本身不帶三相操作箱，主變跳閘直接驅(qū)動各出線斷路器，包括發(fā)電機(jī)斷路器、10 kV近區(qū)線斷路器和廠變斷路器。而改造后，主變保護(hù)需要直接驅(qū)動新增設(shè)的斷路器；因此，需要在原有主變保護(hù)裝置上取消1臺高后備保護(hù)裝置，增加1臺三相操作箱以及各類操作把手。此外，主變差動保護(hù)CT范圍發(fā)生變化，主變差動現(xiàn)不需要再引用各線路、母聯(lián)電流CT，只需要引至新增設(shè)斷路器處電流互感器。主變故障時，低壓側(cè)發(fā)電機(jī)斷路器全跳，高壓側(cè)新增斷路器跳閘，從而保證線路不會跳閘。

4.7 其他二次回路改造

除了對上述保護(hù)功能進(jìn)行改造外，為了進(jìn)一步增加對主變各電氣量的監(jiān)測，還需要增加主變高壓側(cè)測量表計和電能表計。同時，將主變高壓側(cè)作為同期點(diǎn)，引入開關(guān)站自動準(zhǔn)同期裝置。根據(jù)需要增加主變高壓側(cè)至故障錄波裝置的電氣量接入，便于故障診斷和追憶。

5 結(jié) 語

烏魯瓦提水電廠一次主接線改造于2010年7月設(shè)計完成，8月開工， 2011年4月改造完成。經(jīng)過多年的運(yùn)行，一次設(shè)備及保護(hù)裝置運(yùn)行安全、可靠，主變投運(yùn)靈活，倒閘操作方便，大大降低了線路非停次數(shù)和運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度。本次一次主接線改造具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，取得了較好的效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。