國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司 王宏麗

一、概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量隨之增大，加之我國(guó)能源分布與經(jīng)濟(jì)中心分布嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)，只能依靠不斷提高變壓器電壓等級(jí)和容量來(lái)解決上述突出問(wèn)題。隨著變壓器電壓等級(jí)、容量的不斷提升，為提高大型變壓器的輸電容量和設(shè)備運(yùn)輸便利性，一般采用單相變壓器，并就近配置備用相，以便在大型變壓器某相發(fā)生故障需進(jìn)行停電檢修或返廠(chǎng)檢修時(shí)，使用備用相替換故障相變壓器運(yùn)行，可大大減少變壓器停運(yùn)時(shí)間，提高供電可靠性、減少用戶(hù)停電或減負(fù)荷的時(shí)間。

二、現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題

按照固定接線(xiàn)方式，由于三相變壓器不能非全相運(yùn)行，一旦在運(yùn)變壓器的某一相發(fā)生故障后，三臺(tái)主變均停運(yùn)，只能采用人工加機(jī)械的方式先將故障變壓器移出原位、再將變壓器備用相移出后推入故障相的位置，再進(jìn)行一次引線(xiàn)安裝、二次設(shè)備接入及輔助冷卻器控制回路和電源回路的重新接線(xiàn)等工作，導(dǎo)致主變壓器停運(yùn)至少15天，大大降低了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性、增加了用戶(hù)停電或減負(fù)荷的時(shí)間。為解決以上問(wèn)題，運(yùn)維人員提出變壓器備用相與故障相之間的快速切換方法，可大大縮短變壓器停電時(shí)間，減少對(duì)電力系統(tǒng)和用戶(hù)的影響，提升供電可靠性及經(jīng)濟(jì)性。

三、采取的措施

1.方法提出

本課題采用了一種變壓器備用相快速切換系統(tǒng)，在原有變壓器備用相的基礎(chǔ)上，增加一定的基礎(chǔ)設(shè)備，并將二次回路、動(dòng)力回路及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備直接接入原二次裝置中以形成變壓器備用相快速切換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單相變壓器故障時(shí)縮短變壓器停電時(shí)間的目的。

變壓器備用相快速切換系統(tǒng)，是基于變壓器備用相增加支柱絕緣子、構(gòu)架，并將二次信號(hào)、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置接入現(xiàn)有保護(hù)及監(jiān)測(cè)裝置中實(shí)現(xiàn)的，其一次和二次部分原理分別如圖1、圖2所示?？傮w設(shè)計(jì)包括：

（1）采用支柱絕緣子和設(shè)備構(gòu)架，將變壓器備用相各不同電壓側(cè)套管引接至在運(yùn)變壓器所連接斷路器間隔附近，并與周?chē)鷰щ娫O(shè)備保持足夠的安全距離；如在運(yùn)變壓器某相發(fā)生故障后，將其從斷路器間隔引線(xiàn)打掉后，可將備用相引線(xiàn)直接接入。

（2）將變壓器備用相的非電量保護(hù)直接引入變壓器非電量保護(hù)屏的空端子處，如在運(yùn)變壓器某相發(fā)生故障時(shí)，可將快速進(jìn)行二次設(shè)備改接線(xiàn)工作；

（3）變壓器備用相信號(hào)直接接入測(cè)控裝置，無(wú)論其是否投入運(yùn)行，可時(shí)時(shí)檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)；

（4）變壓器備用相冷卻器動(dòng)力回路直接接入，對(duì)其冷卻器進(jìn)行定期試驗(yàn)，已保證其隨時(shí)可用；

（5）變壓器備用相有色譜在線(xiàn)檢測(cè)直接接入油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，可時(shí)時(shí)對(duì)其油質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

圖1 變壓器備用相快速切換系統(tǒng)一次接線(xiàn)圖

圖2 變壓器備用相快速切換系統(tǒng)二次接線(xiàn)圖

2.關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和難點(diǎn)

（1）750kV側(cè)改造方案

1）改造難點(diǎn)

主變壓器前期建設(shè)并未預(yù)留出足夠的擴(kuò)建空間，導(dǎo)致需要新增加的750kV貫通母線(xiàn)無(wú)法保證安全距離。設(shè)計(jì)初期曾考慮使用GIS設(shè)備，因成本過(guò)高放棄此方案。后經(jīng)項(xiàng)目組人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，提出將1號(hào)、2號(hào)主變750kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)6只PT南移至750kVⅠ、Ⅱ母線(xiàn)構(gòu)架正下方的方式，成功的解決的750kV貫通母線(xiàn)安全距離的問(wèn)題。

圖3 切換前示意圖

圖4 #1主變A相故障備用相接引示意圖

2）具體改造過(guò)程

將1號(hào)、2號(hào)主變750kV側(cè)進(jìn)線(xiàn)6只PT南移至750kVⅠ、Ⅱ母線(xiàn)構(gòu)架正下方，利用構(gòu)架北側(cè)空余場(chǎng)地架設(shè)備用相750kV支撐管母，長(zhǎng)度180m，管母安裝高度13.5m，用于1號(hào)，2號(hào)主變故障相與備用相主變替換連接。在備用相主變上方新建Π型構(gòu)架，在750kVⅡ母構(gòu)架外側(cè)增加備用相主變750kV引線(xiàn)絕緣子串掛點(diǎn)，安裝高度27m，備用相750kV側(cè)與本期新上備用相母線(xiàn)通過(guò)T接方式連接。

（2）330kV側(cè)改造方案

1）改造難點(diǎn)

本項(xiàng)目330kV側(cè)改造難點(diǎn)為330kV交流場(chǎng)與主變距離過(guò)遠(yuǎn)，如按照750kV側(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要在66kV匯流母線(xiàn)北側(cè)空地新上兩組構(gòu)架和兩組單桿，高度15米，在主變及66kV繼電器室北側(cè)架設(shè)一根單桿，高度25米，利用單相架空軟導(dǎo)線(xiàn)引接1號(hào)、2號(hào)主變及備用相330kV側(cè)。此方案導(dǎo)線(xiàn)跨距75米，導(dǎo)線(xiàn)弧垂按3.5米計(jì)算，構(gòu)架間水平拉力達(dá)到4277N，對(duì)土建造成困難，并且增加了前期構(gòu)架水平張力，對(duì)安全運(yùn)行造成隱患。因此，項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)研并聽(tīng)取意見(jiàn)后，創(chuàng)新性的提出了采用使用雙跨軟導(dǎo)線(xiàn)連接的方式，解決了這一難題。

2）具體改造過(guò)程

利用66kV匯流母線(xiàn)北側(cè)與無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備間的空余場(chǎng)地架設(shè)330kV支撐母管，長(zhǎng)度140m，母線(xiàn)安裝高度為11m，同時(shí)在備用相Π型構(gòu)架18m高橫梁上架設(shè)兩跨軟導(dǎo)線(xiàn)，其中一跨用于引接330kV支撐管母，另一端由于引接備用相主變330kV側(cè)，兩跨導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)架空導(dǎo)線(xiàn)“工”子型連接。

（3）66kV側(cè)改造方案

1）改造難點(diǎn)

66kV側(cè)的改造難點(diǎn)為此區(qū)域設(shè)備密集度大，如果還按照前期設(shè)計(jì)，使用4相母線(xiàn)，將造成母線(xiàn)間安全距離不夠的情況，針對(duì)這一情況，項(xiàng)目組人員提出使用三根母線(xiàn)，待需要更換時(shí)，只需要將切換母線(xiàn)按相別接入相應(yīng)66kV匯流母線(xiàn)即可，保證了空間距離并節(jié)約了資金。

2）具體改造過(guò)程

備用相主變66kV側(cè)匯流母線(xiàn)采用支持管母，安裝高度8m，新上3根管母，單相長(zhǎng)度約65m，相間距2m，分別用于引接主變故障相66kV側(cè)及N相。

3.實(shí)現(xiàn)原理

（1）切換前示意圖

以銀川東換流站備用相快速切換1號(hào)主變A相運(yùn)行為例，示意一次引線(xiàn)更換過(guò)程。如圖3所示，圖中紅色線(xiàn)條為大型電力變壓器備用相快速切換設(shè)備，包括快速切換750kV母線(xiàn)，快速切換330kV母線(xiàn)，快速切換66kV母線(xiàn)，備用相三側(cè)引線(xiàn)接至三側(cè)快速切換母線(xiàn)上。

（2）將備用相三側(cè)分別引入運(yùn)行間隔，備用相替換故障相運(yùn)行

如圖4所示，從快速切換750kV母線(xiàn)，快速切換330kV母線(xiàn)，快速切換66kV母線(xiàn)分別加裝引線(xiàn)至相應(yīng)電壓等級(jí)運(yùn)行間隔，即可實(shí)現(xiàn)備用相快速替換故障相運(yùn)行。

四、創(chuàng)新點(diǎn)

（1）創(chuàng)造性的提出了不用挪動(dòng)變壓器完成備用相更換的方式，徹底解決了傳統(tǒng)方式替換備用相帶來(lái)的施工時(shí)間長(zhǎng)、施工難度大、變壓器需要長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)、電網(wǎng)負(fù)荷降低、電網(wǎng)穩(wěn)定性變差等種種弊。

（2）巧妙的在在運(yùn)變壓器和備用相變壓器各側(cè)設(shè)計(jì)支柱絕緣子與構(gòu)架，將變壓器備用相引線(xiàn)引至在運(yùn)變壓器各側(cè)接入的斷路器間隔備用，一旦需要更換備用相只需要將相應(yīng)電壓等級(jí)的引線(xiàn)替換掉故障相引線(xiàn)，即可實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的切換，無(wú)需移動(dòng)變壓器，節(jié)約大量人力物力，極大的縮短檢修工期。

（3）一、二次設(shè)備同時(shí)切換，將備用相的CT回路及保護(hù)信號(hào)提前接入相應(yīng)保護(hù)屏柜，需要時(shí)，短時(shí)間內(nèi)可接入保護(hù)裝置內(nèi)，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備的快速切換；風(fēng)冷動(dòng)力回路提前接入站用電系統(tǒng)，需要時(shí)只需合上相應(yīng)開(kāi)關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力回路的快速切換。

五、推廣應(yīng)用效果

變壓器備用相快速切換系統(tǒng)已在銀川東換流站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，并于2014年成功進(jìn)行1號(hào)主變A相的快速切換，較傳統(tǒng)備用相替換方式只花費(fèi)了3天時(shí)間、近千萬(wàn)的切換費(fèi)用，減少外送電量損失1.69億千瓦時(shí)，極大地避免了銀東直流長(zhǎng)時(shí)間限負(fù)荷運(yùn)行，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，可推廣至1000kV特高壓工程及其他大型變壓器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。