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500kV變電站交流系統(tǒng)改造淺析

2019-01-10 06:57邱云志
科技視界 2019年36期
關(guān)鍵詞:保護負荷

邱云志

【摘 要】500kV變電站交流系統(tǒng)改造工程過程跟蹤,根據(jù)變電站380V 站用交流開關(guān)優(yōu)化配置專項整改措施的相關(guān)要求,分析當前變電站交流系統(tǒng)現(xiàn)狀及問題,根據(jù)改造施工內(nèi)容,分析設(shè)計原理及跟進改造工作開展情況。

【關(guān)鍵詞】站用變;負荷;保護

中圖分類號: TM773文獻標識碼: A 文章編號: 2095-2457(2019)36-0284-002

DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.133

1 現(xiàn)場站用電源配置

現(xiàn)場500kV變電站站用電源接線圖示意圖如圖1。

圖1 站用交流系統(tǒng)示意圖

站用工作電源為變電站內(nèi)工作負荷提供長期交流電源,當站用工作電源停電時備用電源替代供電;同時,應急電源的配備為防止在有限時間內(nèi)給停電帶來重大人身、設(shè)備安全或負荷大量減少,變電站常配有如快速自啟動柴油發(fā)電機、交流不停電電源(UPS)等以作應急。

站用交流電源從不同變壓器低壓側(cè)分別引接兩回容量相同工作電源#1、#2,從站外引接一回可靠站用變電源#0。配置的每回站用電源容量需滿足全站計算負荷用電需求。改造500kV變電站現(xiàn)有站用變3臺,容量均為800kVA,布置在380/220V中央配電室,#1站用變電源引自#3主變34.5kV側(cè)作為工作電源I,#2站用變電源引自#2主變34.5kV側(cè)作為工作電源II(500kV改造變電站內(nèi)現(xiàn)有主變兩臺,分別為#2及#3主變),#0站用變電源引自站外10kV電源作為備用電源,對站外引接站用電源采用10kV電壓等級,是在滿足可靠性的前提下采用低電壓等級以節(jié)省成本。

多種站用電源涉及切換問題,站用電源切換時應先了解工作電源和備用電源的關(guān)系。以圖示站用變接線圖,站內(nèi)電源優(yōu)先使用工作電源#1、#2,檢測到任意一項電壓中斷,延時切至備用電源#0,工作電源恢復時,延時自動切回工作電源供電。500kV切換方案有ATS自投、帶分段備自投、不帶分段備自投。500kV改造變電站站用變接線圖中顯示采用的ATS自投方式,ATS自投以操作步驟少,操作過程簡單,自動投切、恢復供電速度快,無須設(shè)計電氣閉鎖等優(yōu)點成為500kV變電站常選方案。

其次應急電源與正常電源之間應采用防并列運行的措施,當有特殊要求時,應急電源向正常電源轉(zhuǎn)換需短暫并列時,應采取安全運行的措施。應急及備用電源的選擇是根據(jù)運行中斷供電的時間進行切換:

1)當自投裝置的動作時間滿足允許的停電時間,可選自投裝置;

2)當允許停電時間為毫秒級設(shè)備,則選用蓄電池靜止型不間斷電源或柴油機UPS;

3)當允許停電時間大于等于15s時,可選用快速自啟動發(fā)電機組。

2 負荷分類及改造

站用電負荷宜由站用配電屏直配供電,對重要負荷應采用分別接在兩段母線上的雙回路供電方式,當前500kV改造變電站有三臺容量均為800kVA的站用變,根據(jù)規(guī)范要求,對大于50kVA的站用負荷應采用站用配電屏直接供電,小容量負荷宜采用集中供電就地分供。此次交流改造的變電站,380/220V中央配電室配有站用配電屏13面,其檢修,照明、動力等所有負荷均從380V交流母線直接取電,不符合負荷分配及交流開關(guān)配置要求。

對站用電負荷進行分析,對其進行分類及統(tǒng)計,現(xiàn)場站用變母線上主要負荷有供主控樓負荷,主變冷卻器負荷、動力電源箱、發(fā)電機車、生活用水及消防水泵、照明、試驗電源箱和檢修電源箱。

針對改造變電站站用負荷分類,通過對其負荷的特性進行分析并進行負荷計算。對負荷而言,對負荷進行統(tǒng)計計算時,常將負荷細分為經(jīng)常、不經(jīng)常和連續(xù)、短時及斷續(xù)的組合,計算原則一般為連續(xù)負荷及經(jīng)常短時負荷計入負荷統(tǒng)計,不經(jīng)常短時及斷續(xù)不計入負荷統(tǒng)計計算。站用電源負荷計算公式如下:

其中S為站用變壓器容量,K1為站用電力負荷換算系數(shù),一般取值0.85,P1為站用動力負荷之和,P2為站用電熱負荷之和,P3為站用照明負荷之和。

負荷分析、統(tǒng)計計算驗證配置的每回站用電源容量需滿足全站計算負荷用電需求,同時500kV改造變電站投運年限較久,有新技術(shù)、新設(shè)備投運導致新增負荷如現(xiàn)代智能巡檢機器人等,判定此時站用變電源容量是否仍然滿足且裕度合理。驗算確認每臺800kVA站用變?nèi)萘繚M足站用變負荷運行要求。

負荷改造工作,需對負荷供電方式進行分析,根據(jù)負荷停電影響將負荷分為I、II、III類,對部分重要負荷采用雙電源供電,在改造過程中,一段母線停電時,對有雙電源配置的負荷通過另一個母線供電,對部分單電源不允許停電負荷通過采用轉(zhuǎn)接方式供電,即在一段母線拆接點負荷側(cè)加延長線至另一帶電母線,低壓電可帶電操作轉(zhuǎn)接負荷,同時注意是否存在兩端合環(huán)開關(guān),對合環(huán)開關(guān)確保斷電才能確保待停電母線停電安全。其中對檢修電源而言,因檢修電源網(wǎng)絡(luò)采用按功能區(qū)域單回路分支供電方式,且工作現(xiàn)場檢修電源箱無負荷,可直接停用。

根據(jù)大于50kVA的站用負荷應采用站用配電屏直接供電,小容量負荷宜采用集中供電就地分供原則,對負荷連接方式進行重新分配,首先對一段母線停電,此時#1及#0站用變停電轉(zhuǎn)檢修狀態(tài),對大容量負荷連接母線的主饋線開關(guān),其保持直接連接母線,可用原主饋線開關(guān);對小容量負荷分供需新增大容量主饋線開關(guān)及分支小母線,其新增饋線開關(guān)計算電流滿足其下端分支負荷計算電流之和及級差配合要求,新增開關(guān)接入母線時配置相應的速斷、過流延時及接地保護功能。

兩段母線進行同樣的改造過程,先斷一段母線進行負荷調(diào)整,調(diào)整過程中一段母線停電時間較長,此時#1及#0站用變停電,#2站用變?nèi)绨l(fā)生故障,有可能造成站內(nèi)站用電失電,提前檢查直流系統(tǒng)及UPS系統(tǒng)正常,站內(nèi)發(fā)電機配置足夠柴油以備應急供電,同時也可申請應急發(fā)電車在站內(nèi)應急備用。

500kV改造變電站站用變工作分期、分區(qū)進行,為保證安全對分期工作設(shè)備必須進行停電、驗電、接地、掛牌及裝設(shè)遮欄,對不工作區(qū)域進行隔離,針對裝設(shè)遮欄,實際圍網(wǎng)裝設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)有展開圍網(wǎng)捋不順網(wǎng),“止步高壓危險”朝向標識正反面區(qū)別不明顯,工作區(qū)域已圍好但有剩余圍網(wǎng),收納擺放不便,工作完成后拆除,原剩下的圍網(wǎng)合并不便等問題。針對此問題,提請職創(chuàng)項目,并應用職創(chuàng)項目可拓展紅外對射告警圍欄成果,可有效提高工作效率。

3 保護改造

對站用電系統(tǒng),500kV改造變電站正常運行方式為#1站用變對中央配電系統(tǒng)380/220V I段母線供電,#2站用變對中央配電系統(tǒng)380/220V II段母線供電,#1站用電進線、備自投屏站用電源智能控制單元的工作模式設(shè)置為“固定電源1”,#2站用電進線、備自投屏站用電源智能控制單元的工作模式設(shè)置為“固定電源2”,#0站用變空載。

根據(jù)負荷分類特性,I類負荷必須采用雙電源供電,其電源切換方式分明備用及暗備用,明備用也稱為專用備用,即為專設(shè)一臺平時不工作的變壓器,有變壓器退出時投入。暗備用為無專用備用變壓器,每臺廠用變壓器均投入工作,處于半負荷運行狀態(tài)。當任一臺廠用變壓器斷開時,該段母線由旁邊的另一臺廠用變壓器供電,它們互為備用。其中明備用一般采用電源自動切換模式,暗備用采用電源手動切換模式;II類負荷采用雙電源供電,采用電源手動切換方式;III類如照明、檢修等采用單電源供電方式。但自投有風險,帶故障自投會擴大故障,根據(jù)南方電網(wǎng)反措要求,同時根據(jù)改造變電站交流系統(tǒng)可知,#0站用變?yōu)槊鱾溆?,設(shè)置為“固定電源模式”即手動切換模式,此處改造同時新增#1、#2站用變零序過流保護動作閉鎖ATS自投回路,同時新增#1、#2、#0站用變保護動作跳站用變低壓側(cè)斷路器回路。正常運行方式為#1、#2站用變供電,#0站用變?yōu)閭溆茫?1、#2站用變零序過流保護動作閉鎖ATS自投,防止變低饋線發(fā)生故障時,ATS自投切換至#0站用變導致#0站用變跳閘,擴大事故范圍,此時只有#2站用變工作,若此時#2站用變失電則導致全站交流失電,兩臺站用變失電構(gòu)成電力安全事件。故通過對保護改造實現(xiàn)增加閉鎖功能。

4 小結(jié)

通過對500kV改造變電站交流系統(tǒng)分析其配置現(xiàn)狀及問題,針對此次改造要求,對低壓母線負荷進行重新布置,與此同時對ATS備自投方式進行改造,為保證交流系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定安全運行。

【參考文獻】

[1]220kV~1000kV變電站站用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程.2016.

[2]重要電力用戶供電電源及自備應急電源配置技術(shù)規(guī)范.2012.

[3]供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范.2009.

[4]火力發(fā)電廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定.2014.

[5]220kV~1000kV變電站站用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程.2016.

[6]220kV~750kV變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程.2012.

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