500kV一次系統(tǒng)四角形單出線接線方式的探討

楊小東

(吉電股份白城發(fā)電公司,吉林白城 137000)

500kV一次系統(tǒng)四角形單出線接線方式的探討

楊小東

(吉電股份白城發(fā)電公司,吉林白城 137000)

本文詳細(xì)介紹了白城發(fā)電公司2?660MW超臨界空冷機(jī)組500kV一次系統(tǒng)的設(shè)計接線方式,并具體分析500kV一次系統(tǒng)四角形單出線接線方式存在的設(shè)計缺陷,給出了500kV一次系統(tǒng)四角形單出線接線方式的安全隱患及改造方案,為今后同類型500kV一次系統(tǒng)接線方式運行及改進(jìn)提供了參考。

500kV主接線 四角形 單出線 可行性改造

白城發(fā)電公司機(jī)組位于松白電網(wǎng)，吉林省電網(wǎng)西北部，東北電網(wǎng)中西部，地區(qū)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)量大，缺少大型支撐電源。一期2×660MW超臨界空冷機(jī)組，發(fā)電機(jī)組采用單元接線，500kV一次系統(tǒng)主接線為四角形接線方式，按照3/2斷路器接線方式布置，現(xiàn)僅有1回出線(白甜#2線)，預(yù)留第二回出線(白甜#1線)，主變出口設(shè)隔離刀閘，啟備變接在500kV I母線。

1 問題提出

2011年1月30日，500kV一次系統(tǒng)運行方式為5011、5012、5021、5022、5001開關(guān)在合位，500kVⅠ母線運行，高備變熱備用，白甜2號線運行，1號機(jī)組并網(wǎng)運行，2號機(jī)組停備。

5時27分51秒，運行中5022開關(guān)C相電流互感器故障，500kV系統(tǒng)第二串短引線雙套保護(hù)動作跳開5021、5022開關(guān)的三相，白甜#2線線路保護(hù)差動保護(hù)動作跳閘跳開5012、5022斷路器，白甜2號線跳閘，啟備變失電，1號機(jī)組跳閘，全廠失電。

通過事件分析，發(fā)現(xiàn)500kV系統(tǒng)電流互感器存在家族性設(shè)計缺陷，同時還暴漏出500kV電氣主接線設(shè)計四角形單出線接線方式設(shè)計存在重大安全隱患。

2 原因分析

常規(guī)設(shè)計的四角形接線方式兩組對角分別為接兩臺發(fā)變組、兩回出線。白城發(fā)電公司的四角形接線方式一組對角為兩臺發(fā)變組，而另一組對角分別接一回出線、一回啟備變。此接線方式設(shè)計存在致命缺陷：

(1)單出線方式不合理。正常出線設(shè)計要求，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，發(fā)出的功率直接送入電網(wǎng)的大型火電廠，采用雙回路或環(huán)網(wǎng)等強(qiáng)聯(lián)系的方式接入電網(wǎng)，以保證其可靠性，而白城發(fā)電公司僅設(shè)計一回出線。一旦線路跳閘或檢修，將無法輸出功率，機(jī)組被迫停機(jī)。

(2)啟備變接入方式不合理。正常設(shè)計啟備變電源應(yīng)由于廠用電源相對獨立的系統(tǒng)接引，所接系統(tǒng)應(yīng)有兩個以上電源，并具備足夠的容量，而啟備變電源從廠內(nèi)500kV系統(tǒng)接入，為同源不獨立電源。一旦線路跳閘或檢修，造成全廠失電，將導(dǎo)致全廠沒有啟動電源。

(3)四角形接線的缺點。任一斷路器故障或檢修時，則開環(huán)運行，此時若環(huán)上某一元件再發(fā)生故障就有可能出現(xiàn)非故障回路被迫切除并將系統(tǒng)解列。

以上設(shè)計缺陷的存在，不難得出500kV系統(tǒng)接線方式可靠性、靈活性極差，運行方式單一脆弱，存在以下重大隱患：1)雙機(jī)運行時如果唯一出線線路跳閘，將導(dǎo)致兩臺機(jī)組同時跳閘，會對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的沖擊，有可能會引發(fā)松白電網(wǎng)振蕩、崩潰的嚴(yán)重事故。2)如果唯一出線線路跳閘，會導(dǎo)致500kV系統(tǒng)全部失電，1號高備變失電，造成全廠停電。冬季若全廠失電，全廠防凍和機(jī)組再次啟動，將極其困難。3)如果500kVⅠ母線故障會導(dǎo)致啟備變跳閘，全廠失去備用電源。4)如果500kV電氣設(shè)備發(fā)生故障，在故障設(shè)備隔離后致使500kV系統(tǒng)解環(huán)，1號高備變只能經(jīng)由500kV剩余唯一完整串供電，這就致使完整串側(cè)的發(fā)變組不能并網(wǎng)，從而嚴(yán)重局限了機(jī)組運行方式。5)如果500kV線路檢修，則必須停止兩臺機(jī)組的運行，導(dǎo)致因檢修方式而全廠停電，機(jī)組全部停機(jī)。

3 解決方案

若要徹底消除以上重大隱患，綜合以上分析，需對500kV電氣主接線四角形單出線接線方式可進(jìn)行完善改造。

為有效解決現(xiàn)有500kV電氣主接線方式存在的問題，可進(jìn)行以下完善改造：

(1)出線接線方式改造。因設(shè)計時已經(jīng)預(yù)留另一回出線，考慮改造的經(jīng)濟(jì)性，將預(yù)留另一回出線線路(白甜1號線)接入500kV系統(tǒng)，提高出線的可靠性。

(2)主接線方式改造。因設(shè)計時按3/2斷路器接線方式預(yù)留，考慮改造的經(jīng)濟(jì)性和遠(yuǎn)景擴(kuò)建，將現(xiàn)有四角形接線完善為兩個完整的3/2斷路器接線。

(3)啟備變電源接線改造。最佳的改造方案是從220kV變電所引一路架空線至啟備變，無論從本期或遠(yuǎn)景接線，當(dāng)全廠停電時不會影響啟備變電源，且保護(hù)簡單，具有相對較高的可靠性。但考慮到已有啟備變是500/10-10kV為高電壓、大變比、小容量變壓器，造價很高，若引入220kV電源，則應(yīng)更換啟備變，重新投資較大。在出線改為雙出線及主接線改為3/2接線后，500kV系統(tǒng)安全性大大提高，有效提高了啟備變電源從500kV系統(tǒng)接引的可靠性。在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下，為進(jìn)一步提高啟備變電源的可靠性和靈活性，采取將啟備變完善為半串跨接于500kV I、II母線的改造方案。

綜上改造可行性方案為：在500kV變電所增加一回出線(白甜1號線)，并把500kV第一串、第二串完善為兩個完整3/2接線串，啟備變完善為半串跨接于500kV I、II母線。此方案改造為目前500kV系統(tǒng)主接線主流設(shè)計方案，一、二次設(shè)備技術(shù)成熟，不存在技術(shù)難點。同時在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造僅需增加3組500kV斷路器，3組電流互感器，7組隔離刀閘，接地刀閘9組，1組線路電壓互感器，1組線路避雷器，三面開關(guān)輔助屏，兩面母線保護(hù)屏，兩面線路保護(hù)屏等設(shè)備，投資費用大大減少。

4 問題提出的意義

(1)白城發(fā)電公司500kV系統(tǒng)完善改造提供建議。

(2)為其他同類型主接線方式的電廠，本文提供了改造方案方面的參考。

[1]電力工程電氣設(shè)計手冊.

[2]火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)程DL/T5000-2000.

楊小東(1981—),男,吉林長嶺人,東北電力大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè),助理工程師,現(xiàn)任吉林電力股份有限公司白城發(fā)電公司電氣運行專工。