500kV主變出串運(yùn)行帶來的影響分析及對策

黃 堅，吳 奕

（蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

1 問題的提出

500kV變電站在電網(wǎng)中占有極其重要的地位，為保證其可靠運(yùn)行，500kV部分的電氣主接線往往采用3/2接線方式。圖1為典型的500kV變電站簡易接線示意圖。圖1中線路A，B，C，D單元和1，2號主變單元均運(yùn)行于2個500kV開關(guān)之間，被稱為“入串運(yùn)行”。而3號主變往往由于場地、造價等原因，采用通過1個開關(guān)直接運(yùn)行于母線，被稱為“出串運(yùn)行”，如圖1中虛線框所示。如果“入串運(yùn)行”的設(shè)備其串上開關(guān)改為非運(yùn)行狀態(tài)時，該設(shè)備被稱為“破串運(yùn)行”。

圖1 典型的500kV變電站簡易接線示意

在實際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，在圖1所示的站內(nèi)系統(tǒng)接線中，當(dāng)?shù)?串2號主變連接點與500kVI段母線之間由于各種原因造成“破串運(yùn)行”時，會造成站內(nèi)3臺主變的總下載負(fù)荷限額大幅下降。

2008-10-14，蘇州電網(wǎng)某500kV變電站就出現(xiàn)了類似的情況，相當(dāng)于圖1中5032開關(guān)的A線路側(cè)刀閘一相因發(fā)熱需要搶修改為檢修狀態(tài)，造成該串打開運(yùn)行。當(dāng)時，該變電站3臺1000MVA主變下載負(fù)荷總計為1350MW(限額2600MW)，調(diào)度當(dāng)即要求負(fù)荷控制在1170MW之內(nèi)，短時間內(nèi)需限電250MW。這樣不僅限制了用電需求，更給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。

2 原因分析

500kV變電站作為地區(qū)供電的主要電源點，其500kV和220kV部分的運(yùn)行往往都采用合環(huán)方式。因此，出于對主設(shè)備熱穩(wěn)定要求的考慮， 以“N-1”原則設(shè)置幾臺合環(huán)運(yùn)行主變的總下載負(fù)荷限額。如果3臺主變?nèi)萘烤鶠?000MVA，通常限額在2300MW～2600MW之間(視主變運(yùn)行年限和狀態(tài)而定)。正常情況下每臺主變下載負(fù)荷為700MW ～900MW。如果在滿限額運(yùn)行情況下，有1臺主變因故突然退出運(yùn)行，則由另2臺主變承擔(dān)全部的下載負(fù)荷，此時每臺運(yùn)行主變的下載負(fù)荷是1150MW～1300MW。一般500kV主變允許短時(1h～2h)運(yùn)行于(1.2～1.4)倍的額定容量下。正常限額的設(shè)置正是考慮在“N-1”情況下既能保證對用戶的平穩(wěn)供電，又能不對主設(shè)備造成損害。

但當(dāng)出現(xiàn)圖1所示500kV第3串中5031或5032開關(guān)打開這種“破串運(yùn)行”時，盡管表面看依然是3臺主變同時在運(yùn)行，但其中卻隱含一個重大的危險點：當(dāng)500kV II段母線因故突然退出運(yùn)行時，2，3號主變將會同時退出運(yùn)行。此時，全變電站的所有下載負(fù)荷將由1號主變單獨(dú)承擔(dān)，因而會造成1號主變嚴(yán)重超載，使主設(shè)備嚴(yán)重受損。正是出于這方面安全的考慮，因此在上述“破串運(yùn)行”情況時，只能按2臺主變運(yùn)行的限額考慮下載負(fù)荷，即1150MW～1400MW。

3 對策和建議

對于重負(fù)荷供電區(qū)域內(nèi)500kV變電站主變“出串運(yùn)行”的情況，應(yīng)該尋求一種合理的解決方案，以避免由于個別設(shè)備的缺陷異常或檢修造成部分區(qū)域的限負(fù)荷。結(jié)合電網(wǎng)實際運(yùn)行情況，提出以下幾項對策和建議，供參考。

第1種方案：加裝線路刀閘。可以考慮在線路出線側(cè)加裝一把線路刀閘F，如圖2所示。將F閘刀加裝在線路出線側(cè)后，當(dāng)A線路檢修時，可以使第3串的中開關(guān)和I母側(cè)邊開關(guān)保持運(yùn)行狀態(tài)，從而保持了2號主變的運(yùn)行方式，減輕了500kV線路停電對主變穩(wěn)定限額的影響。

圖2 加裝F閘刀示意

但是如果出現(xiàn)類似圖1中5032開關(guān)和5033開關(guān)之間的串上設(shè)備故障的情況，依舊無法解決主變限額下降的問題；同時該方案也受變電站現(xiàn)場場地的限制，實施有難度，效果比較單一。

第2種方案：通過220kV部分運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)整，提高穩(wěn)定限額。主要是通過運(yùn)行方式的調(diào)整轉(zhuǎn)移負(fù)荷，減輕500kV主變負(fù)荷；或者將220kV部分改為終端饋供方式運(yùn)行，減少500kV主變“N-1”事故情況時轉(zhuǎn)移的負(fù)荷數(shù)量，從而避免可能出現(xiàn)的超穩(wěn)定限額運(yùn)行。

當(dāng)該500kV變電站所供220kV出線均為饋供方式時，這種方案實現(xiàn)起來比較方便靈活。在出現(xiàn)類似上述閘刀發(fā)熱引起的運(yùn)行限額降低時，可以臨時考慮將500kV變電站的220kV母聯(lián)和分段開關(guān)部分改為熱備用，即220kV母線打開運(yùn)行，每臺500kV主變各帶一部分負(fù)荷，使得該區(qū)域內(nèi)的220kV設(shè)備臨時運(yùn)行于饋供方式下。但是，這樣的措施將降低該地區(qū)的供電可靠性，當(dāng)出現(xiàn)任意一臺500kV主變失電時，都將引起該地區(qū)多個220kV主變失電。

當(dāng)該500kV變電站所供220kV為合環(huán)系統(tǒng)時，由于220kV線路以環(huán)網(wǎng)方式運(yùn)行，采取將500kV變電站的220kV母聯(lián)和分段開關(guān)部分改為熱備用的手段，無法改變穩(wěn)定限額下降帶來的問題。

第3種方案：倉位調(diào)整。即將相關(guān)主變和線路倉位位置對換，如圖1中的T2和A線路在第3串上的位置互換(見圖3)。這樣可以在第3串中開關(guān)和500kVII母線側(cè)邊開關(guān)檢修時，保持主變穩(wěn)定限額不變，從而大大降低了2號主變僅運(yùn)行于500kVII母方式出現(xiàn)的概率。同樣，A線路檢修時，2號主變運(yùn)行于500kVI母線，穩(wěn)定限額的變化較小，對于地區(qū)供電的影響也較小。但是，這種方案也受變電站現(xiàn)場場地的限制，實施有一定難度。

圖3 第3種方案示意

第4種方案：加裝二次穩(wěn)控裝置來提高500kV主變下載限額。在出現(xiàn)上述情況時，投入穩(wěn)控裝置。該裝置通過事先設(shè)定的安穩(wěn)策略在3臺主變出現(xiàn)“N-1”或“N-2”事故情況下自動聯(lián)切部分次要線路負(fù)荷，或遠(yuǎn)方切除該500kV供電區(qū)域范圍內(nèi)部中、低壓等級次要負(fù)荷，以滿足3臺主變并列運(yùn)行所要求的下載限額，從而達(dá)到變壓器安全運(yùn)行的要求。這樣既有效地釋放了特殊運(yùn)行方式下的主變?nèi)萘浚帜軠p輕調(diào)度及運(yùn)行人員事故處理的工作壓力。

4 結(jié)束語

綜上所述，如果要徹底解決負(fù)荷大情況下主變“出串運(yùn)行”的問題，最佳的解決辦法是將“出串”主變恢復(fù)“入串”。但是，這樣的方案一方面現(xiàn)場實施難度大，投資也大；另一方面隨著電網(wǎng)的發(fā)展，當(dāng)主變裕度達(dá)到一定數(shù)量時，“出串運(yùn)行”的問題也就自動解決了。對比給出的4種方案，相對實用的是第3種方案，即倉位調(diào)整。這種方案只要現(xiàn)場場地問題可以解決，就能以較小的投資來降低串間設(shè)備檢修的影響。而加裝安穩(wěn)裝置的方法(第4種方案)簡單實用、見效快，不失為一種中、短期的過渡手段。但安穩(wěn)裝置也是一把雙刃劍，如果運(yùn)行維護(hù)不好，一旦誤動，會給安全供電造成重大損失。