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10kV变电站电气主接线方案选择

2013-11-16张烈金葛树国

中国新技术新产品 2013年22期
关键词:进线接线可靠性

张烈金 葛树国

(广东顺德电力设计院有限公司,广东 顺德 528300)

1 主接线方式初步选择方法

典型110kV变电站主变压器的远景规模与本期规模分别为3×63MVA、2×63MVA,主要由3台主变压器及3条进线组成,远景规划与进线本期分别为3回、2回,变电站接入口为220kV,共有3座。南方电网主要采用线路加内桥接线的方式进线变压器组,是110kV变电站的一种设计方法,接线形式为远期加本期建设方式。以下进一步对内桥、线路-变压器组、T型等接线方式进行分析,以此介绍选择典型110kV变电站接线方法。

(1)内桥接线:采用该接线方式时,会将断路器设置在线路侧,若送电线路出现问题时,可断开送电线路断路器,解决故障问题,不会对其他线路运行造成影响,线路切除与安装操作较简便。110kV变电站主要采用内桥接线方式,该方式可分为普通内桥接线与扩大内桥接线两种。在普通内桥接线运行中,主变压器及进线数量都为2,由于该接线方式断路器较少,布线简洁,解决线路故障时操作简单、方便快捷,已成为终端变电站主要采用内桥接线方式。变电站处于正常运行状态时,打开断路器,可见每条进线配备一台主变压器。扩大内桥接线运行方式为主变压器3台、进线3条,二次回路与布线都较为复杂。

(2)线路一变压器组所采用的是110kV变电站例最简单的接线方法,设备单元为3个,所占面积较小,且接线操作简便,布线清晰,当送电线路出现问题时,可通过断开断路器解决。当处于正常运行状态时,装置为主变压器1台以及进线1条,接线十分简单,且具有运行经济、可靠性高等优点,对于变电站智能化、自动化操作具有一定促进作用。

表1 典型10kV变电站两种主要接线方案

(3)T型接线在运行过程中具有较高的可靠性,运行方式为主变压器3台、进线3条,但必须在两侧配置电源,每个电源需配置3条出线。

表2 两种接线方案的主要配置对比

以上为典型110kV变电站主要接线方式,应根据电网规划的具体情况,结合技术指导,在该变电站以2台主变压器作为本期规模的情况下,根据运行负载率大小选择合适的接线方式,当负载率处于0.5~0.65范围时,可考虑采用普通内桥接线作为变电站接线方式。若变电站以3台主变压器及3条进线作为远景规模时,在长时间的运行情况下,应对负荷率进线严格控制,使其处于0.67~0.87范围内,在这种情况下,接线方式可考虑线路一变压器组接线。典型110kV变电站主要接线方案,如表1所示。

表3 两种接线方案运行可靠性

2 两种接线方案的经济性对比

通过分析,对比两种接线方案的经济性。两种接线方案主要配置对比,见表2。

用C表示两种接线方案的设备投资,a表示附加费系数,10表示10kV,110表示110kV,经济性计算方法:C=(a/100+1)C0。根据表1中的两种接线方式案所需配置,结合市场上的配置价格,采用经济计算公式计算得出,第一种接线方案,并对主接线进行优化,最后可节约资金约为200万元。

3 两种接线方案的运行灵活性对比

在第一种接线方案中,远期接线方式为线路一变压器加普通内桥接线,在运行过程中灵活性较高,两种接线方案中的本期接线方式在运行时灵活性一致。两种接线方案的区别体现在以下方面:在第一种接线方案中,3号主变压器接线方式为线路一变压器组接线,存在进线供电限制,供电需经过3号进线,但由于停运原因,3号主变压器在运行过程中,可靠性容易受到影响,从而导致停运率增加。且当3台主变压器都处于正常运行的状态时,其负载率保持在0.67~0.87范围内,若3号线发生停运,可将备用电源安装在低压侧上,并通过启动装置确保供电。在第二种接线方案中,主要采用3台主变压器及3条进线运行,在操作方面,较为繁琐,且配置的继电保护具有较高的复杂性。

4 两种接线方案运行可靠性对比

若将每百公里内110kV架空线路的停运率假设为0.2次/a,修复平均时间假设为50h/a,每百台金属气体绝缘封闭设备停运率假设为3次/a,修复平均时间假设为45h/a,每百台主变压器停运率假设为2.5次/a,修复平均时间假设为80h/a,将110kV架空线路假设为10km,以电力运行可靠性理论为根据,内桥接线、线路一变压器组接线这两种接线方案运行可靠性,如表3所示。

从表3可得,当3台主变压器出现停运事故时,两种接线方式“不允许”事件发生率以及期望修复时间一致,1年修复平均时间小于1min。当2台主变压器出现停运事故时,第一种线路一变压器组接线方式“不允许”事件发生率明显高于内桥接线,约为内桥接线方式的8倍,且修复时间远远多于内桥接线方式。当1台主变压器出现停运事故时,第一种线路一变压器组接线方式“不允许”事件发生率高于内桥接线,约为内桥接线方式的3倍,且修复时间明显多于内桥接线方式,1年修复时间大约在4h左右。因此,可考虑线路一变压器组加普通内桥接线方式。但考虑到典型变电站接线情况较为复杂,共有3台主变压器以及3条进线,根据城市电网规划要求,变电站变压器负载率应保持在0.67~0.87范围内,以确保用电安全性,或通过投入备用电池装置确保供电安全及其可靠性。由此可见,在变压器负荷率处于0.67~0.87范围时,两种接线方式的可靠性接近,但当变电器负荷率超过0.87时,3号变压器则会出现故障,并有可能发生停运,因此,应发展自动化配电网,并以此降低变电器负荷率。

5 主接线方案的最终确定方法

通过综合分析可得,典型110kV变电站主接线方案可根据以下标准确定:当变电站以2台主变压器和2条进线为本期规模时,由于运行过程中负载率可能保持在0.5~0.65范围内,接线方式应考虑普通内桥接线。当变电站以3台主变压器和3条进线为远景规模时,为确保运行可靠性,应使负荷率保持在在0.67~0.87范围内,在这种情况下,接线方式应考虑线路一变压器组接线。以上两种接线方式均具有较高的运行灵活性及经济性,且接线操作简便,可满足南方电网配电接线要求。

典型10kV变电站六分段环形与单母线六分段两种接线方式作对比,采用六分段环形接线可有效提高变电站负荷平衡率,但由于该接线方式在实现自动化及机电保护方面,较为困难,且运行操作较为复杂,因此主接线方式应考虑单母线四分段接线,有效提高变压器负荷平衡率,促进变电网自动化实现。

结语

综上所述,变电站的电气主接线方案,对变电站电气主接线的供电可靠性、经济性和灵活性有着重要影响。因此,在确定电气主接线方案时,必须全面分析相关影响因素,综合评价各项技术经济指标,只有这样才能确保变电站的稳定运行。

[1]孙作文.220kV变电站电气主接线的设计及探讨[J].中国科技博览,2010,12(33):162-163.

[2]汪海.浅谈110kV变电站的电气主接线选择问题[J].科技创新导报,2012,20(13):214-215.

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