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        主變壓器采用雙分支接線(xiàn)形式的改造方案

        2020-10-09 10:45:50鄒經(jīng)鑫袁明哲趙志浩
        四川電力技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:后備分支接線(xiàn)

        鄒經(jīng)鑫, 程 華,劉 鑫,袁明哲,趙志浩

        (國(guó)網(wǎng)成都供電公司, 四川 成都 610041)

        0 引 言

        線(xiàn)路-變壓器組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)變組)的接線(xiàn)形式,由于具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單、設(shè)備少、占地小、投資低、保護(hù)配合簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),在110 kV變電站中被大量采用[1]。尤其是在一些大型負(fù)荷中心,由于土地昂貴且負(fù)荷較為集中,這些地區(qū)都廣泛采用了線(xiàn)變組的接線(xiàn)形式。這類(lèi)變電站遠(yuǎn)期多按照3臺(tái)主變壓器設(shè)計(jì),如圖1所示。

        分期工程中考慮負(fù)荷的增長(zhǎng)過(guò)程和負(fù)荷的接入,一般10 kVⅢ段或Ⅳ段母線(xiàn)會(huì)在一期工程中全部建成,但僅投運(yùn)2臺(tái)主變壓器。因此2臺(tái)主變壓器中的1臺(tái)主變壓器(通常為2號(hào)主變壓器)采用雙分支的運(yùn)行方式,如圖2所示。但是這種方式的缺點(diǎn)在于:10 kV的Ⅲ段母線(xiàn)及其出線(xiàn)為單主變壓器單電源線(xiàn)路供電,當(dāng)2號(hào)主變壓器因檢修或事故停電時(shí),將造成10 kV的Ⅲ段母線(xiàn)及其出線(xiàn)同時(shí)停電或者失電,從而影響系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性。分期建設(shè)帶來(lái)的弊端,特別是如果10 kV的Ⅲ段母線(xiàn)上的出線(xiàn)不斷增多時(shí),這一問(wèn)題將日益突出[2]。

        圖1 3臺(tái)主變壓器采用線(xiàn)路-變壓器組接線(xiàn)形式

        圖2 1臺(tái)主變壓器采用雙分支設(shè)計(jì)

        1 一次部分解決方案選擇

        目前已有解決上述問(wèn)題的若干種方案。方案1如圖3所示:在10 kV的Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)上加裝臨時(shí)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)923斷路器,此時(shí)運(yùn)行方式調(diào)整為由902斷路器供10 kV的Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)。當(dāng)2號(hào)主變壓器停電后,所有10 kV負(fù)荷均可由1號(hào)主變壓器供電。這種方法供電方式靈活,相關(guān)保護(hù)及備自投無(wú)需改動(dòng)均滿(mǎn)足要求,可解決供電可靠性低的問(wèn)題。其缺點(diǎn)在于加裝923斷路器成本較高,且需要改變現(xiàn)有的接線(xiàn)方式。

        圖3 在10kV的Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)上加裝臨時(shí)母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)923斷路器

        由于其他多數(shù)方法均需加裝1臺(tái)斷路器,其缺點(diǎn)與方案1類(lèi)似,因此在實(shí)際運(yùn)行中多采用了如圖4所示的方案2:將10 kV的Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)采用硬接線(xiàn)連接為一段母線(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)現(xiàn)有接線(xiàn)不發(fā)生較大改變,并能有效地解決10 kV的Ⅲ段母線(xiàn)及其出線(xiàn)供電可靠性低的問(wèn)題,相關(guān)保護(hù)及備自投同樣滿(mǎn)足要求,無(wú)需改動(dòng)。

        然而,隨著Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)上負(fù)荷的逐漸增大,902斷路器上流過(guò)的電流達(dá)到了一個(gè)很高的數(shù)值,嚴(yán)重威脅902斷路器的安全穩(wěn)定運(yùn)行,亟需提出一個(gè)應(yīng)急的技術(shù)方案來(lái)降低902斷路器的負(fù)荷。

        圖4 將10 kV的Ⅱ、Ⅲ段母線(xiàn)硬接

        因此,提出啟用904斷路器以分擔(dān)902斷路器負(fù)荷的方法,如圖5所示。在試驗(yàn)變電站中對(duì)902、904斷路器柜雙分支進(jìn)行改造,902斷路器負(fù)荷平均降低40%,提升了大電流開(kāi)關(guān)柜在迎峰度夏期間的供電可靠性。

        圖5 方案2的基礎(chǔ)上啟用904斷路器

        從故障時(shí)的截流過(guò)電壓和電弧電流兩方面對(duì)比分析可知,由于902斷路器和904斷路器分閘時(shí)間不完全相同,有相對(duì)快慢。一旦系統(tǒng)短路時(shí),如果904斷路器先跳閘,短路電流轉(zhuǎn)移至902斷路器,此時(shí)主變壓器低壓側(cè)總電流并未發(fā)生變化,所以902斷路器跳閘時(shí)承受的截流過(guò)電壓與原單臺(tái)斷路器運(yùn)行一致。902斷路器跳閘過(guò)程中由于負(fù)荷電流的轉(zhuǎn)移,造成902斷路器電弧電流增大,但不會(huì)超過(guò)單臺(tái)斷路器電弧電流,所以雙分支改造后并不會(huì)造成安全隱患,能夠發(fā)揮改善902斷路器工況的優(yōu)勢(shì)。

        2 二次繼電保護(hù)解決方案

        在改造過(guò)程中,繼電保護(hù)二次回路、保護(hù)定值的配合改動(dòng)尤為重要。所述改造方案的二次部分涉及2號(hào)主變壓器低壓側(cè)后備保護(hù)的二次回路和裝置定值的改動(dòng),10 kV備自投回路、定值的改動(dòng)以及運(yùn)行維護(hù)策略等方面[3-5]。

        針對(duì)2號(hào)主變壓器低壓側(cè)后備保護(hù),改造前902斷路器為2號(hào)主變壓器低1分支后備保護(hù),其電流回路編號(hào)為A/B/C/N511;904斷路器為2號(hào)主變壓器低2分支后備保護(hù)(904斷路器回路已完善,只是未啟用),其電流回路編號(hào)為A/B/C/N611。如圖6所示,低1分支保護(hù)與低2分支保護(hù)分別對(duì)應(yīng)采樣902斷路器與904斷路器的電流量,各自實(shí)現(xiàn)低后備保護(hù)功能。

        圖6 雙分支改造前2號(hào)主變壓器低后備保護(hù)電流回路

        改造后的電流回路如圖7所示,將904斷路器電流回路并入902斷路器電流回路后,由低1后備保護(hù)進(jìn)行合電流采樣,同時(shí)停用低2后備。在2號(hào)主變壓器低后備保護(hù)裝置中增加低1后備跳904斷路器的出口矩陣。

        圖7 雙分支改造后2號(hào)主變壓器低后備保護(hù)電流回路

        針對(duì)10 kV備自投的邏輯判斷部分,902斷路器、904斷路器的A相產(chǎn)生合電流供10 kV備自投裝置采樣,見(jiàn)圖2,其邏輯為只有當(dāng)902斷路器和904斷路器的電流均消失,備自投裝置才會(huì)認(rèn)為902斷路器和904斷路器已經(jīng)跳開(kāi)。

        圖8 10 kV備自投裝置對(duì)902、904斷路器進(jìn)行合電流采樣回路

        在改造啟用904斷路器前,2號(hào)主變壓器低壓側(cè)備自投開(kāi)入為902斷路器跳位及合后輔助節(jié)點(diǎn)直接開(kāi)入10 kV備自投裝置,如圖9所示。

        圖9 改造前10kV備自投開(kāi)關(guān)位置開(kāi)入回路

        此次改造中,將902、904斷路器合后位置并聯(lián),跳閘位置串聯(lián)至原備自投902斷路器的開(kāi)入回路,并在902、904斷路器的跳閘位置節(jié)點(diǎn)上并聯(lián)檢修壓板,保證902、904斷路器在檢修時(shí)不影響備自投功能的正常使用,如圖10所示。如此改動(dòng)的邏輯含義為:只要902或904斷路器有一個(gè)在合位,10 kV備自投裝置均接收到“合后”的開(kāi)入,認(rèn)為2號(hào)主變壓器低壓側(cè)正常供電。只有當(dāng)902和904斷路器都在跳位時(shí),10 kV備自投裝置才接收到“跳位”的開(kāi)入,認(rèn)為2號(hào)主變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)已跳開(kāi)。當(dāng)902或904斷路器檢修時(shí),投入檢修壓板使對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)被短接,可防止檢修過(guò)程中控制回路斷線(xiàn)造成對(duì)應(yīng)跳位無(wú)法正確開(kāi)入,導(dǎo)致備自投拒動(dòng)[6-8]。

        圖10 改造后10 kV備自投開(kāi)關(guān)位置開(kāi)入回路

        在此次改造啟用904斷路器前,10 kV備自投裝置在2號(hào)主變壓器低壓側(cè)只啟用了跳閘902斷路器的開(kāi)出回路,如圖11所示,備自投裝置開(kāi)出跳閘命令經(jīng)902斷路器大壓板后至902斷路器操作箱實(shí)現(xiàn)902斷路器的跳閘。

        圖11 改造前10 kV備自投跳閘回路

        此次改造中如圖12所示,將備自投跳902斷路器的出口節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)壓板后同時(shí)接至902斷路器和904斷路器操作箱實(shí)現(xiàn)備自投動(dòng)作后同時(shí)跳開(kāi)902斷路器和904斷路器的功能。

        圖12 改造后10 kV備自投跳閘回路

        改造完成后應(yīng)做以下試驗(yàn),驗(yàn)證改造的正確性:

        1)在902、904開(kāi)關(guān)柜內(nèi)對(duì)902、904斷路器保護(hù)、備自投電流回路進(jìn)行通流,觀(guān)察對(duì)應(yīng)裝置采樣是否正確。

        2)在2號(hào)主變壓器低1后備保護(hù)對(duì)902、904斷路器進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn),驗(yàn)證主變壓器保護(hù)低壓側(cè)跳閘回路的正確性。

        3)使902、904斷路器處于各種位置,觀(guān)察10 kV備自投裝置合后位置、跳閘位置的開(kāi)入是否正確。

        4)進(jìn)行10 kV備自投的傳動(dòng)試驗(yàn),驗(yàn)證902、904斷路器的出口回路。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        前面提出了一種主變壓器采用雙分支接線(xiàn)方式的改造方案。當(dāng)10 kV負(fù)荷增大,需要啟用904斷路器對(duì)2號(hào)主變壓器低壓側(cè)902斷路器上流過(guò)的電流進(jìn)行分流時(shí),選擇了一種相對(duì)最優(yōu)的一次解決方案以及對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)部分的改造方案。在3號(hào)主變壓器投運(yùn)前能夠有效地解決斷路器負(fù)荷過(guò)大的問(wèn)題。

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