侯村500kV变电站220kV侧主接线运行方式可靠性分析_雷昊

侯村500kV 变电站220kV
侧主接线运行方式可靠性分析
太原供电局　雷　昊
文　摘　本文阐述了分段200断路器加装充电保护,对主接线运行的重要作用及 220kV 旁母加装分段刀闸,给系统灵活运行带来的诸多方便。

关键词　主接线　继电保护　分段断路器　旁母线　可靠性图2　侯村500
kV 变电站扩建后的220kV 主接线
侯村变电站是我省第一座大型的500kV 降压变电站,220kV 侧Ⅰ期工程采用双母线带旁路母线主接线,V 型悬吊管型母线中型布置,220kV 出线4回,分别为至新店变电站2回,长岭变电站和使赵变电站各一回,配有专用母联断路器、专用旁路断路器和1号主变进线断路器,一次接线方式见图1。

图1　侯村550kV 变电站Ⅰ期工程220kV 主接线
该220kV 配电装置于1992年9月2日接入我省中部地区220kV 电网,同年11月24日随着主变压器的投产,担负北电南送电力再分配的任务。

为配合太钢热联轧工程,1994年扩建220kV 西母线部分,增加了太钢的2回出线,并设专用母联兼旁路断路器,在原南母
线基础上加分段断路器改为220kV 东母线和西母线,完善了初步设计提出的双母线单分段带旁路母线接线,并于同年7月投产。

扩建后的一次接线见图2。

该主接线母线设备配置了如下保护:
母线保护选用PM H-43/19G 比率制动差动保护,该保护装置能满足双母单分段接线在各种运行方式下,母线发生故障时,有选择的快速切除故障母线的要求。

东母线的专用旁路270断路器和西母线
的母联兼旁路290断路器均配有高频方向和
高频闭锁距离双套线路主保护和微机后备保护。

母联280断路器配有零序电流和相电流充电保护。

分段200断路器只接入母差回路而没有设专门的充电保护。

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　运行中存在的问题 基于上述接线方式和保护配置
情况,在现场倒闸操作中,就出现如下2个问题。

其一,由于290断路器的线路保护正方向是由西母线指向线路,用290给西母线充电则处于保护的反方向,而分段200
断路器没有设充电保护,当西母线
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停电检修恢复送电时,则须将东母线上所有的运行设备全部倒至北母线上。

用母联280断路器串带东母线通过分段200断路器,利用280本身的充电保护向西母线充电,此后,再将各运行设备倒回原正常运行方式,这样势必增加了倒闸操作的烦琐程度,相应的也就增加了误操作的可能性。

同时将站内220kV所有运行设备集中在一条母线上,尽管时间不是很长,但也使母线运行的可靠性大大降低。

其二,由于二次接线的限制,旁路270断路器只能旁代东母线和北母线上的出线,母兼旁290断路器只能旁代西母线的出线,而不能相互旁代另一侧母线的出线断路器。

而且,由于旁母线是连在一起的,所以290和270不能同时旁代出线,这样就使主接线的灵活性又有了一定的局限性。

2　对分段200断路器加装充电保护的讨论
据资料介绍,在我国现阶段主网架由220kV电压等级向500kV电压等级过渡时期,220kV和500kV电磁环网有它很突出的优越性,但由于我省电网结构的特殊性,使电磁环网的优越性体现的不很突出,反而由于系统中电源和负荷部局的不合理,大量的电力要通过长167km的500kV神侯线和两条220kV线路南送,使系统中存在着潜在的不稳定因素,输变电运行设备的可靠性成为我们急需解决的主要问题之一。

侯村变电站是我省500kV和220kV电磁环网为数不多的两点之一,其220kV侧主接线担负我省南送电力负荷再分配的任务,母线运行的安全与否就变的尤为重要了。

主接线的选择对保证系统的稳定运行故然重要,但针对主接线配置的继电保护对主接线特点能否充分发挥起着至关重要的作用。

完善的继电保护,应当是能满足一次系统在各种运行方式下,系统故障或不正常运行状态时,自动迅速地将故障元件从系统中切除,保证电力系统无故障部分继续运行,对不正常运行状态时,能及时发出信号和报警。

侯村变电站220kV主接线采用双母线单分段带旁路母线接线,可以满足现阶段运行的需要,但由于个别元件继电保护配置的不合理,反而限制了该主接线优点的充分发挥。

GB　14285—93《继电保护和安全自动装置技术规程》第2、8、8条中规定,母联或母线分段断路器上,可装设相电流或零序电流保护,作为母线充电合闸的保护。

侯村变电站分段200断路器只接入母差回路,没有配置充电保护,给现场运行带来了极大的不便,从而也使主接线的可靠性大大降低。

尽管从PM H-43/19G母差保护的原理和功能上是可以满足某一段母线充电合闸时,快速而有选择地断开故障母线,但用母线差动保护来做为母线充电的主保护是很不容易被现场运行部门接受的。

最近,东北某500kV变电站同样采用双母单分段接线并配置了PM H-40系列的母线差动保护,因CT二次回路接线不合理,造成差动保护动作失去选择性,扩大了事故范围。

而侯村站母差CT二次接线也是同一种接线方式,这就更增加了这方面的顾虑。

如果分段200断路器装设了充电保护,西母线充电的倒闸操作工作量将大大减少。

就220kV母线双母单分段带旁路接线来讲,也几乎没有将所有断路器集中在一条母线上的机会和可能性,无疑提高了母线运行的可靠性,也便于其灵活性的更好发挥,同时,减少了倒闸操作的烦琐程序和发生误操作的可能性。

近期,为了解决我省电网结构不合理,北部电力不能大量南送的问题,即将投运的目前我国最大的一套安全稳控装置,将使我省南送断面潮流的输送极限从目前的550MW 提高到850M W左右。

因神头一厂5-2联变故障完全修复尚需一年左右时间,增加的负荷绝大部分将由侯村变电站来承担,届时,侯村变电站的各电气设备的出力在现有的基础
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上将增加一倍以上,承担送出任务的220kV 母线,其可靠性将变的更加突出。

因此,分段200断路器增加充电保护显得格外迫切。

3　对旁路母线灵活性的讨论
从理论和现场实际来讲,用270断路器旁代西母线出线或用290断路器旁代东母线出线是可以实现的,但使保护二次接线趋于复杂化,可靠性就有所降低。

设计部门在考虑配置旁路开关保护时,不考虑线路断路器和旁路断路器同时检修的可能性,也就是不考虑用本侧旁路断路器旁带另一侧母线的出线,认为保护配置考虑的因素越多,反而会降低它的可靠性,其设计思想是符合对继电保护可靠性要求的,是适合我国国情的。

现在,220kV一次主接线反而限制了这一设计原则优点的充分发挥,使它的灵活性打了折扣。

侯村变电站220kV侧配电装置全部采用SF6断路器,在设计、制造、工艺、安装及运行、检修等方面,暴露的主要问题有操作机构漏油、机构断裂、不打压或打压频繁以及SF6气体的泄漏等问题,增加了断路器检修次数,自然也存在不同母线侧的两台断路器同时检修的可能性,随着系统用电负荷的增长和供电可靠性的提高,旁代线路的几率将会大大增加。

参照国内500kV变电站220kV侧主接线的方式,并针对侯村站220kV主接线的特点,有两种方案可供我们选择,其一是将旁路母线彻底分段,其二在旁路母线上加装分段隔离刀闸。

以下就两种方案做简单的经济技术比较:
α.就可靠性而言,两种方案在旁代出线断路器时,线路或旁路母线故障对主母线的影响是等同的,故可靠性是相同的。

b.从灵活性方面考虑,增加分段隔离刀闸的灵活性更强一些。

可从侯村站该设备的保护配置情况来看,加分段刀闸也没有使灵活性提高多少,提高的灵活性也是虚设的。

从事故处理来讲,当旁母线故障时,可用分段刀闸将故障母线切除,使非故障母线段尽快恢复送电,缩短设备故障停电时间。

从现场每月定期对旁母线充电的操作来看,增加分段刀闸可降低该倒闸操作的一半工作量,其优点是显而易见的。

c.从扩建的角度看,两种方案都能满足将来扩建的需要。

d.从经济角度分析,因220kV配电装置采用V型悬吊管母线,第1方案只需将两跨管母之间的软连接线拆除即可。

而第2方案则需增加一组GW6型刀闸,据厂家最新报价,一组GW6型刀闸包括机构箱和支持绝缘子共需综合费用9～10万元人民币。

根据以上分析,增加分段刀闸比母线单纯分段在可靠性方面区别不大,但在灵活性方面有突出的优点,只是需要再增加近10万元的费用。

结合现场运行实际需要,我们推荐采用第2方案,也就是旁母线增加分段隔离刀闸,更符合侯村变电站现场实际运行的需要。

4　结语
侯村变电站现阶段担负我省北电南送的重要任务,将来随着我省电网的进一步发展,将成为连接我省南北电网和东部河北电网的重要的枢纽变电站,其稳定与否直接影响我省整个电网的安全运行,逐步完善其主接线形式和继电保护配置状况将会进一步提高它的运行可靠性。

因此,建议在分段200断路器上加装充电保护和在旁路母线上加分段隔离刀闸来弥补现有运行设备存在的不足。

随着可靠性工作的日趋完善,合理的主接线方式和完善的继电保护配置将成为侯村500kV变电站220kV母线安全运行的可靠保证。

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1996年第3期 山西电力技术。