110kV內橋接線變電站分列運行優勢分析

李俊平等

摘要：合理的電網運行方式是電網安全、經濟運行的基本條件，最大限度地滿足用戶的用電需要，為用戶提供安全、可靠的供電環境是新時期對電網的要求。文章以內橋接線的110kV變電站為例，通過對并列與分列兩種運行方式在供電可靠性、經濟運行性、電壓調整靈活性三方面進行量化分析，證明了內橋接線變電站采用分列運行方式更加可靠、經濟。

關鍵詞：110kV變電站；內橋接線；分列運行；失壓影響值；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2015）28-0153-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.28.076

目前，電網部分用戶負荷對連續供電的要求較高，其負荷開關具有低壓釋放裝置，當供電線路發生故障時，因變電站側開關的重合閘動作時間至少需要0.7秒，在此期間用戶側負荷開關的低壓釋放裝置動作跳閘，造成用戶設備短時停電，影響用戶連續生產工作，給用戶帶來損失。原來認為，事故情況下能夠通過重合閘及備自投裝置恢復用戶供電即為“可靠供電”，但這一概念與用戶要求并不相符，對用戶的“可靠供電”應解釋為：對用戶連續供電，絕對停電時間為0秒。本文對內橋接線的兩種常見運行方式在供電可靠性、經濟運行性、電壓調整靈活性三方面進行了對比分析。

1 案例分析模型

110kV變電站采用內橋接線，其主要有兩種運行方式：

方式1：本文稱為“并列運行”方式，見圖1：

方式2：本文稱為“分列運行”方式，參見圖1，只是301、101開關為分位。

圖1中AB1線和AB2線為110kV輸電線路，線路型號均為LGJ-300，單位長度電阻為rΩ/km，線路長度L1和L2均為15km。B站2號、3號主變容量均為50MVA。為便于分析，不考慮35kV母線負荷不平衡問題。

2 供電可靠性分析

本文以系統在故障時負荷損失最小為原則，提出了失壓影響值（Ps）這一概念。失壓影響值（Ps）即事故情況下，用來反映母線瞬時失壓對系統負荷損失造成的影響大小，每造成一條母線瞬時失壓計1分，并根據不同電壓等級母線在失電時對系統損失負荷的影響設定具體影響系數k（k≥1），失壓影響值Ps=k*1。

針對110kV內橋接線變電站上述并列、分列兩種運行方式分別設定四種事故情況：1號主變故障跳閘、2號主變故障跳閘、AB1線故障、AB2線故障，對發生事故后的供電可靠性進行量化對比分析。為便于分析失電影響系數設為1，失壓影響值大小按每瞬間造成一條母線失壓計1分，永久失壓計2分計算。

2.1 1號主變故障跳閘

方式1：1號主變故障、1號主變主保護動作，131、101、311、011開關跳閘，110kV1號、2號母線，35kV 1號、2號母線，10kV 1號、2號母線共計6條母線瞬間全部失壓，失壓影響值Ps1=6。110kV線路備自投經過動作判別時間3.2秒動作，132開關合閘，110kV 2號母線、2號主變，35kV 2號、1號母線，10kV 2號母線恢復運行。110kV 1號母線、10kV 1號母線失電。永久失壓影響值Ps11=4。

方式2：1號主變故障，1號主變主保護動作，131、311、011開關跳閘，110kV 1號母線、35kV 1號母線、10kV 1號母線失壓，失壓影響值Ps2=3。301、001備自投動作，301、001開關合閘，35kV1號母線、10kV 1號母線恢復供電。僅110kV 1號母線，永久失電Ps22=2。

2.2 2號主變故障跳閘

方式1：2號主變故障，2號主變主保護動作，101、312、012開關跳閘，110kV 2號母線、10kV 2號母線失壓，35kV 2號母線因301開關運行不會造成失壓，失壓影響值Ps1=2。001備自投動作，001開關合閘，10kV 1號母線恢復供電。僅110kV 2號母線失電Ps11=2。

方式2：2號主變故障，2號主變主保護動作，132、312、012開關跳閘，110kV 2號母線、35kV 2號母線、10kV2號母線失電，失壓影響值Ps2=3。301、001備自投動作，301、001開關合閘，35kV 2號母線、10kV 2號母線恢復供電。僅110kV 2號母線失電Ps22=2。

2.3 AB1線故障跳閘

方式1：AB1線故障，110kV變電站全站失電，110kV 1號、2號母線、35kV 1號、2號母線、10kV 1號、2號母線均瞬時失壓，失壓影響值Ps1=6。110kV線路備自投動作后，131開關分閘，132開關合閘，B站全站恢復供電。Ps11=0。

方式2：AB1線故障，110kV變電站的110kV 1號母線、1號主變、35kV 1號母線、10kV 1號母線失壓，失壓影響值Ps2=3。101備自投動作，131開關分閘，101開關合閘，B站上述失壓設備恢復供電。Ps22=0。

2.4 AB2線故障跳閘

方式1：AB2線故障，因110kV變電站的132開關為熱備用，不會造成負荷損失，失壓影響值Ps1=0。

方式2：AB2線故障，110kV變電站的110kV 2號母線、2號主變，35kV 2號母線，10kV 2號母線失壓，失壓影響值Ps2=3。101備自投動作，132開關分閘，101開關合閘，B站上述失壓設備恢復供電。

由此可見，方式1的失壓影響值和值為14，方式2的失壓影響值和值為12，方式1的永久失壓影響值和值為6，方式2的失壓影響值和值為4，分列運行的方式2在供電可靠性更為優越。

2.5 其他影響可靠性的因素

2.5.1 短路電流的影響。在短路故障狀態下，母線并列運行時因綜合阻抗較小，會造成并列運行比分列運行短路電流大，母線以上無故障設備通過的穿越功率大，容易造成設備損壞，可見方式2優于方式1。endprint

2.5.2 電壓波動的影響。在一條母線故障時，與其相連的電氣設備均會受到電壓波動影響，并列運行比分列運行致使電壓波動造成的影響范圍大，可見方式2優于方式1。

2.5.3 用戶負荷倒供電的安全性。變電站中壓側、低壓側線路對側的用戶設備常需要負荷倒供電，當采用分列運行時，為避免電磁環網運行，則需要進行110kV開關的運行方式調整，合上101開關，拉開110kV其中一條進線開關后，才能合上中壓側母聯開關，造成變電站倒閘操作量增大，電網短時處于非正常運行方式，增加了電網安全運行風險。可見從這一角度考慮，方式1優于方式2，如果存在上述問題，可采用方式1運行。

通過以上分析可得，110kV內橋接線的變電站采用分列運行（方式2）相比并列運行（方式1）在供電可靠性方面具有相對的優越性。

3 經濟運行性分析

3.1 電磁環網損耗分析

110kV內橋接線的B變電站采用并列運行時，如圖1所示，1號主變→101開關→2號主變→312開關→301開關→311開關→1號主變形成電磁環網，產生環流，引起環網功率損耗。當B站采用分列運行時，則不會產生上述問題。可見方式2優于方式1。

3.2 110kV線路損耗分析

一般情況下，輸電線路不計電導的影響。由于AB1線和AB2線距離很短，忽略線路電納的影響。故在分析AB1線和AB2線的線路損耗時忽略線路導納，此時兩條線路電阻均為R=15*r，設線路電流為I。

方式1：由線路損耗公式ΔP=I2R可得，當AB1線或AB2線單獨為負荷供電時，負荷為416A，此時線路損耗ΔP1為，ΔP1=4162*15*r。

方式2：當AB1線和AB2線共同為負荷供電時，每條線路上的負荷為208A，此時線路損耗為ΔP2=2*2082*15*r。

由于ΔP1/ΔP2=2，可見在線路損耗方面，方式1是方式2的兩倍，方式2優于方式1。

3.3 電壓降分析

方式1：由線路壓降公式ΔU=I*R可得，當AB1線或AB2線單獨為負荷供電時，此時線路壓降ΔU1為，ΔU1=416*15*r。

方式2：當AB1線和2線共同為負荷供電時，此時線路壓降為ΔU2為，ΔU2=208*15*r。

由于ΔU1/ΔU2=2，可見在電壓降方面，方式1是方式2的兩倍，方式2優于方式1。

由此可見，當負荷固定時，110kV內橋接線的變電站采用方式2運行時，無電磁環網損耗，線路損耗、電壓降降低了50%，供電可靠性更為優越。

4 電壓調整靈活性分析

在地區電網AVC控制策略中要求并列運行的主變分接頭要一致，以避免產生環流。

方式1：高、中壓側并列運行的主變需要保持分接頭一致運行，在調整主變分接頭需要考慮另一臺主變分接頭位置，從而增加了AVC動作調整的難度和調整次數，造成AVC由于動作次數越限不能再動作。AVC動作策略中還要求存在并列主變時，其中一臺主變閉鎖時，與其并列的主變都不能調節。當AVC不能正確動作時，需要電網監控員人工干預，增加了電壓不合格的機會，電壓質量問題不易保證。

方式2：如果主變分列運行，AVC動作時不用考慮主變分頭對應問題，既簡化了AVC調整策略，也減少了主變分頭動作次數，使AVC動作成功率提高，提高了電壓質量。

可見方式2在電壓調整靈活性方面優于方式1。

5 結語

內橋接線的110kV變電站，通過對并列與分列兩種運行方式在供電可靠性、經濟運行性、電壓調整靈活性三方面進行量化分析，提出失壓影響值的概念，證明了內橋接線變電站采用分列運行方式更加可靠、經濟、便于電壓調整，具有明顯的優越性。

參考文獻

[1] 李堅.電網運行及調度技術問答（第2版）[M].北京：中國電力出版社，2013.

[2] 國家電網公司組.電力可靠性理論基礎（第1版）[M].北京：中國電力出版社，2012.

作者簡介：李俊平（1971-），男，河北邯鄲人，邯鄲供電公司電網調度控制中心技師，研究方向：電網監控運行；李向輝（1981-），男，河北邯鄲人，邯鄲供電公司電網調度控制中心工程師，研究方向：電網調控運行；趙冀峰

（1982-），男，河北邯鄲人，邯鄲供電公司電網調度控制中心工程師，研究方向：電網調控運行；朱姜峰（1988-），男，河北邯鄲人，供職于邯鄲供電公司電網調度控制中心，碩士，研究方向：電網調控運行。

（責任編輯：蔣建華）endprint