(1、中国重型机械有限公司 100036；2、南京菲尼克斯电气有限公司 21000)
摘要：随着电网用电负荷的快速增长，电网中有3台主变的220kV变电站逐渐增多，采取不同的运行方式下，其变电站的主变负载、系统继电保护配置、供电可靠性等方面都存在一定的差异。本文从主变负载率、系统继电保护配置及供电可靠性等运行角度对采用不同主接线、含有3台主变的220kV变电站进行分析，提出含有3台主变的220kV变电站运行方式的初步建议。
关键词：变电站；负载率；保护配置；供电可靠性
ABSTRACT: With rapid progress in electric power load, number of 220kV substations with 3 step-down transformers grows. Such substations have their own operation patterns, which results in individual load level, relay protection setting ,power supply reliability etc. This paper discusses the operation patterns of 220kV substation with 3 step-down transformers, and a primary suggestion is represented.
KEY WORDS: substation; load rate; relay protection setting; power supply reliability
1 引言
随着电网负荷的快速增长，含有3台主变的220kV变电站逐渐增多，主要分布在负荷密度较大的区域。由于220kV变电站的电气主接线不尽相同，所采取的运行方式也不同，其变电站的主变负载、系统继电保护配置、供电可靠性等方面都存在一定的差异。根据电力公司相关文件对3台主变的220kV变电站运行方式基本原则规定：为保证两台主变同时跳闸后，另一台运行主变不发生严重超载，以及各种运行方式下应能满足220kV系统保护要求。
2 运行方式对主变负载的影响
为了简化问题的分析，假定变电站3台主变的容量、过载能力及其它电气参数均一致，且主变低压35kV（10kV）侧的负载较轻，负载主要分布在中压110kV侧。
按照3台主变变电站运行方式的基本原则规定，220kV主接线为双母线接线的变电站正常方式下可考虑：1台主变的110kV母线与另2台主变的110kV母线分列运行，每台主变的低压35kV（10kV）侧按全分列运行；220kV主接线为扩大内桥或双内桥接线的变电站正常方式下可考虑：每台主变的中低压侧110kV、35kV（10kV）是按全分列运行。
变电站中负荷侧可并列运行的变压器越多，其利用率越高。
每台主变的最大过载能力按1.5倍的额定容量考虑（时间30分钟），在满足主变“N-1”静态安全要求的基础上，理论上3台主变变电站的最大负载为3SN（SN为主变容量）。220kV主接线为双母线接线的变电站的主变按“2+1”分列方式运行时，变电站的最大负载为（n＋1）SN（n为过载倍数）。当n为1.5时，变电站的最大负载为2.5SN，低于3台主变并列运行的负载。220kV主接线为扩大内桥或双内桥接线的变电站，若每台主变配载均匀，则主变负载即为主变的额定容量。
根据城市电力网规划设计导则，220kV变电站的容载比下限一般取为1.6，即最大负载率为62.5%，考虑到负荷分布的不均匀性和运行方式安排的需要，3台主变变电站的每台主变负载率取为80％是可以满足运行要求的。
3 运行方式对继电保护配置的影响
一台普通变压器阻抗约45欧姆，当3台变压器并联时阻抗为Zz=45/3=15欧姆，当主变与220kV线路阻抗保护配合时，线路距离II段阻抗整定为ZII=0.7(Zl+Zz),其中Zl为线路阻抗。
一般输电线路的阻抗为0.4欧/公里，当线路长度小于37.5公里，线路阻抗约为15欧姆，此时在整定线路保护距离II段的阻抗定值时，线路与主变的阻抗相当，整定一般不会有超越问题，但如果线路长度大于37.5公里，则线路阻抗大于主变阻抗，考虑到线路助增系数的影响，在主变110kV侧线路故障时220kV线路距离II可能会越级跳闸。
同理，一台自耦变压器阻抗约30欧姆，当3台变压器并联时阻抗为Zz=30/3=10欧姆，此时若线路长度大于25公里时，线路保护可能会越级跳闸。
随着电网的快速发展，各电压等级的线路愈来愈短，使得3台主变并列运行存在可能性。
由于3台主变的并列，降低主变阻抗，从而使主变220kV侧对端线路保护（特别是30公里以上线路）的II、III段与主变110kV侧线路保护的II、III段配合带来一定的困难。
目前随着电网的发展，电网日趋紧密使得220kV线路已越来越短，因此3台主变的并列运行对系统继电保护造成的影响已越来越小，即使有部分长线路的情况，也可通过延长220kV线路保护II、III段的时间定值，或减短110kV侧线路保护II、III段的时间定值等方法来解决线路保护的配合问题。
通过以上的分析可知，结合具体变电站的相关保护配置情况进行保护校核及调整后，可实现3台主变并列运行。
4运行方式对供电可靠性的影响
双母线接线的220kV变电站，3台主变采取“2+1”分列运行，可通过中低压110kV、35kV（10kV）系统的备自投装置来确保持续供电（满足事故情况下运行主变不发生严重超载），能够满足中低压110kV、35kV（10kV）电网供电的要求。
扩大内桥或双内桥接线的220kV变电站，3台主变采取全分列运行，220kV系统一般只考虑中间一台主变备自投方式，同时可通过110kV、35kV系统的备自投装置来确保持续供电（满足事故情况下运行主变不发生严重超载），来满足中低压110kV、35kV(10kV)电网供电的要求。
5 3台主变变电站并列运行方案
由于存在线路后备保护配合较困难、动作时间不满足稳定要求、线路桥开关与其相对应的CT间均存在保护“死区”等问题，对于扩大内桥接线和双内桥接线的变电站，其主变均不具备并列运行的技术条件的终端变电站的主接线可改造成单母线分段接线，以实现主变并列运行。
220kV变电站的电气主接线较多采用双母线，这种主接线的变电站若要实现3台主变并列运行，可以通过延长220kV线路保护II、III段的时间定值，或减短110kV侧线路保护II、III段的时间定值等方法来解决线路保护的配合问题，同时需要在变电站装设主变过载联切等安全自动装置，即在接有2台主变的220kV母线“N-1”或者“两台主变同时失去”的情况下动作，跳开110kV母联开关或者切除部分110kV出线，以解决220kV母线“N-1”问题，以确保不引起主变过载。
若220kV变电站的220kV主接线采用双母单分段接线，可实现不同主变接至不同的母线段上；若3台主变并列运行，其220kV母线故障不会引起主变过载。
根据220kV主接线的方式不同，3台主变的220kV变电站主变负载情况汇总见下表。
注：1)主变过载系数取为额定容量的n倍。
2)假定110kV母线数和主变数相当。
从前面的分析中可以看出，对于3台主变的220kV变电站，通过一定的技术措施或限制变电站最大负载可实现并列运行。另外，通过使220kV变电站中110kV母线段数量与主变台数保持一致，可以增强变电站运行方式的灵活性，提高对110kV电网供电的可靠性。
6 结语
变电站中负荷侧可并列运行的变压器越多，其利用率越高，因此在运行中应尽量使得并列运行的的主变数多。
综合以上分析，对含有3台主变的220kV变电站运行方式建议如下：
①对于扩大内桥接线和双内桥接线的变电站，其主变均不具备并列运行的技术条件的终端变电站的主接线可改造成单母线分段接线，以实现主变并列运行。
②对于双母线接线的变电站，通过延长220kV线路保护II、III段的时间定值，或减短110kV侧线路保护II、III段的时间定值等方法来解决线路保护的配合问题，同时需要在变电站装设主变过载联切等安全自动装置，以实现3台主变并列运行。
③采用双母单分段接线的变电站，3台主变可以并列运行，同时可实现不同主变接至不同的母线段上，其220kV母线故障不会引起主变过载。
④通过使220kV变电站中110kV母线段数量与主变台数保持一致，可以增强变电站运行方式的灵活性，进一步提高对中低压电网供电的可靠性。
参考文献
[1]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册. 北京：中国电力出版社，1998.
[2]东北电业管理局调度通信中心.电力系统运行操作和计算（修订版）沈阳：辽宁科学技术出版社，1996.
[3]国家电网公司 .城市电力网规划设计导则 2006.
作者简介
张洪兰,1983.7.2,职称：工程师,单位：中国重型机械有限公司。
论文作者:张洪兰,施洋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/17
标签：变电站论文; 母线论文; 接线论文; 线路论文; 阻抗论文; 负载论文; 方式论文; 《电力设备》2016年第22期论文;