220 kV泉塘變改造系統(tǒng)過渡方案優(yōu)化

吳小勇，肖順良

(湖南省電力公司湘潭電業(yè)局，湖南湘潭411102)

220 kV泉塘變電站投產(chǎn)于1977年7月，30多年來一直擔(dān)負(fù)著湘鄉(xiāng)地區(qū)的供電責(zé)任，為湘鄉(xiāng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。但隨著運行年代的久遠(yuǎn)，該變電所設(shè)備陳舊老化，日常維護(hù)工作難度加大，電網(wǎng)安全隱患突出，亟需進(jìn)行全站重建改造。但重建改造過程中運行操作工作量大、方式復(fù)雜、現(xiàn)場施工面多、施工人員交叉作業(yè)等存在很多問題。

1 泉塘供電區(qū)電網(wǎng)當(dāng)前運行方式

1.1 泉塘供電區(qū)接線方式

泉塘變現(xiàn)有2臺主變壓器，總?cè)萘繛?40 MVA(其中泉塘#2主變因設(shè)備原因已于2011年退出運行)，220 kV，110 kV均采用雙母線帶專用旁路接線方式;繼電保護(hù)裝置和安全自動裝置經(jīng)過多次更新與改造，形成電磁系列、晶體管系列、集成電路系列、微機(jī)系列一、二代等各類型保護(hù)裝置“五世同堂”的局面。2011年5月，在湘鄉(xiāng)地區(qū)新建投產(chǎn)220 kV肖家灣變180 MVA主變1臺，供110 kV金坪、東山 (含潭市電鐵變)、長豐負(fù)荷，棋子橋變 (含水泥廠)負(fù)荷通過豹棋石線轉(zhuǎn)由豹南山220 kV變供電。220 kV泉塘變供110 kV梅坪、鋁廠、堿業(yè)公司變，并通過220 kV母線轉(zhuǎn)供220 kV鐵合金變。如圖1。

1.2 湘鄉(xiāng)電網(wǎng)負(fù)荷情況

圖1 泉塘供電區(qū)電網(wǎng)當(dāng)前運行方式

湘鄉(xiāng)地區(qū)目前有2個220 kV公用變電站，主要供湘鄉(xiāng)市區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷。其中110 kV梅坪、東山供市區(qū)負(fù)荷、潭市電鐵變?yōu)殍F路牽引變，大型工業(yè)有鐵合金、湘鄉(xiāng)水泥廠、鋁廠、堿業(yè)公司等。110 kV金坪、棋梓橋變及下面的亭子倫等9個35 kV變電站供湘鄉(xiāng)城郊或農(nóng)村負(fù)荷，各變電站具體負(fù)荷分布情況見表1。

表1 湘鄉(xiāng)電網(wǎng)110 kV變電站負(fù)荷情況 MW

2 泉塘變改造方案

泉塘變改造后終期規(guī)模為3臺180 MVA主變，總?cè)萘繛?40 MVA。第1期規(guī)模為2臺180 MVA主變壓器;220 kV出線8回;110 kV出線12回;10 kV出線24回;容性無功補償2×4×8 Mvar，感性無功補償2×10 Mvar。泉變220 kV戶外GIS布置在變電站西北側(cè)，110 kV戶外GIS布置在變電站的東南側(cè)，泉塘變改造后布置如圖2。

圖2 泉塘變設(shè)備改造后布置平面圖

湖南省電力勘測設(shè)計院針對泉塘變電站提出了2個改造方案。方案1:不停電改造方案，全站的改造分7個步驟，需臨時新上1臺變壓器，110 kV的北向出線需在站外用短接，并且分2次才能全部接入系統(tǒng)，此方案已被否決，不作過多分析。方案2:全停電改造方案，改造期間原有110 kV需在站外短接。

3 泉塘變改造過渡方案

3.1 110 kV過渡方案

3.1.1 110 kV出線布置情況

泉塘變110 kV出線共9回，其中北向出線4回。見圖3。

3.1.2 泉塘變110 kV出線過渡方案 (見圖4)

(1)將泉梅東堿線與泉長線在泉塘變站內(nèi)跨線短接，形成110 kV肖長梅線，供長豐、梅坪、堿業(yè)公司負(fù)荷。

(2)將泉鋁Ⅰ線、泉棋Ⅰ線與泉肖金線在泉塘變站內(nèi)跨線短接，形成110 kV肖鋁金棋線，供110 kV鋁廠、金坪變負(fù)荷，作棋變備用。

3.2 220 kV過渡方案

為了不影響泉塘變所供的220 kV鐵合金變電站的供電，將民泉Ⅰ、Ⅱ線與泉鐵Ⅰ、Ⅱ線對接，其他220 kV線路與泉塘變斷開。

圖3 泉塘變110 kV出線布置圖

圖4 泉塘供電區(qū)110 kV過渡方案

4 泉塘變過渡電網(wǎng)安全分析

4.1 操作風(fēng)險

泉塘變電站運行已有30多年，全站水泥構(gòu)架風(fēng)化嚴(yán)重，220 kV斷路器存在家族性缺陷，隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)銹蝕卡澀，操作困難;220 kV設(shè)備線夾大多為銅鋁對接線夾，任何操作都有可能發(fā)生設(shè)備損壞、人員受傷的情況。在近幾年的操作中也發(fā)生過刀閘、帶電線夾損壞，導(dǎo)致導(dǎo)線跌落而使人員受傷的事件。在進(jìn)行線路的改接過程中，肯定會有大量的線路停電檢修的操作，給操作人員帶來很大的危險。因此要盡可能減少操作，杜絕在操作過程中可能出現(xiàn)的意外事件。

4.2 電網(wǎng)運行風(fēng)險

4.2.1 肖家灣變只有1臺180 MVA的主變，如果#1主變或220 kV母線發(fā)生故障，將引起整個湘鄉(xiāng)地區(qū)的7個110 kV變電站失壓。湘鄉(xiāng)地區(qū)負(fù)荷最高達(dá)249 MW，考慮同時率也將達(dá)210 MW左右，扣除棋變70 MW，肖家灣變單臺主變能滿足帶負(fù)荷要求。如果豹棋石線跳閘或婁底電網(wǎng)發(fā)生故障，棋梓橋變負(fù)荷70 MW轉(zhuǎn)肖家灣的情況下，肖家灣#1主變過載。

4.2.2 整個湘鄉(xiāng)地區(qū)的9個110 kV變電站，除棋梓橋變、潭市電鐵變、水泥廠有2回線路供電外，其余均為單位電源供電的方式，沒有備用電源，供電風(fēng)險大。

4.2.3 肖長線的導(dǎo)線型號為LGJ-185，允許負(fù)荷為515A，肖長梅線供長豐、梅坪、堿業(yè)公司負(fù)荷，最高負(fù)荷達(dá)112 MW，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過線路的帶負(fù)荷能力。并且如果發(fā)生肖長線跳閘事件，將造成多個110 kV變電站同時失壓，發(fā)生電網(wǎng)事故。

4.2.4 肖鋁金棋線 (原泉肖金線)供110 kV鋁廠、金坪變負(fù)荷，作棋變備用，正常情況負(fù)荷最大為17 MW，能滿足要求。如豹棋石線跳閘，棋變負(fù)荷70 MW將由肖鋁金棋線供，負(fù)荷偏重;如肖鋁金棋線跳閘，將導(dǎo)致多個110 kV變電站失壓。

4.2.5 過渡過程中，由于多條110 kV線路相互搭接，二次保護(hù)要求兼顧保護(hù)的設(shè)備較多，可能會引起保護(hù)失配的情況，并增加保護(hù)計算難度。

4.3 施工現(xiàn)場風(fēng)險

基建施工現(xiàn)場通常都是作業(yè)面多、人員散亂、車輛多、新設(shè)備安裝、二次回路交叉接線等，存在很多危險性。原方案中110 kV線路需要在站內(nèi)進(jìn)行跨線短接，泉塘變站內(nèi)設(shè)備仍然帶電，施工的風(fēng)險系數(shù)較大。

5 泉塘變改造期間的過渡方案建議

5.1 肖家灣變新增#2主變或110 kV備自投裝置。肖家灣變在極端情況下單臺主變不能滿足帶負(fù)荷要求，如果將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)由220 kV西湖變供電，運行方式調(diào)整困難，操作煩瑣，給電網(wǎng)運行帶來隱患。因此建議在泉塘變重建前先上肖家灣另一臺主變，如果不能增加肖家灣#2變，則在肖楠線肖家灣變側(cè)與西湖變開環(huán)，并加裝備自投裝置。肖家灣#1主變跳閘或220 kV失壓后，可以通過備自投裝置將肖家灣#1主變負(fù)荷轉(zhuǎn)西湖供電，盡快恢復(fù)湘鄉(xiāng)地區(qū)保安用電。

5.2 泉塘變保留110 kV設(shè)備，通過泉肖金線和肖長線經(jīng)泉110 kV母線分別帶泉變出線負(fù)荷。

5.2.1 泉塘變改造施工風(fēng)險低。泉塘變場地內(nèi)有帶電設(shè)備，可能會增加基建施工現(xiàn)場風(fēng)險。實際上泉塘變重建全部采用GIS設(shè)備，占地面積小，在原有的220 kV設(shè)備和主變設(shè)備場地施工已能滿足建設(shè)施工要求，施工場地與保留的110 kV帶電場地用圍墻隔離，施工場地內(nèi)沒有任何帶電設(shè)備，與泉塘變?nèi)Ｒ粯幽鼙ＷC施工場地內(nèi)施工人員的安全。

5.2.2 湘鄉(xiāng)地區(qū)電網(wǎng)風(fēng)險低。肖家灣與泉塘有泉肖金線和肖長泉線2回110 kV線路聯(lián)絡(luò)，保留泉110 kV設(shè)備，泉塘變110 kV運行方式調(diào)整為:泉棋Ⅰ線502、泉棋潭線504、泉鋁Ⅰ線508、泉長線514、泉梅東線522斷路器置110 kVⅠ母運行;泉肖金線506、泉鋁Ⅱ線512、泉東線516、泉梅線524斷路器置110 kVⅡ母運行;泉110 kV母聯(lián)500斷路器熱備用，如圖5。

圖5 泉塘變110 kV出線運行接線圖

湘鄉(xiāng)地區(qū)保留220 kV泉塘變的110 kV一、二次設(shè)備，對于所轄9個110 kV變電站的一次設(shè)備運行方式，不會發(fā)生太大的變化，各變電站仍有備用電源，發(fā)生多個110 kV變電站同時失壓的概率小。泉肖金線肖506、肖長線的允許負(fù)荷為515A，泉肖金線供梅坪、金坪負(fù)荷最大為73 MW，肖長線供長豐、鋁廠、堿業(yè)公司合計最大負(fù)荷64 MW，2回線路所供泉母線負(fù)荷能滿足要求，不會引起設(shè)備過載。

5.2.3 泉塘變操作風(fēng)險低。220 kV泉塘變當(dāng)前110 kV設(shè)備運行方式不需進(jìn)行調(diào)整，只要斷開110 kV母聯(lián)500斷路器，電網(wǎng)運行方式調(diào)整無需其他操作，因此沒有操作風(fēng)險。

5.2.4 繼電保護(hù)容易滿足要求。泉塘變110 kV出線設(shè)備均有正常的保護(hù)裝置，與肖家灣變2條110 kV出線保護(hù)的配合也容易滿足要求，不會發(fā)生保護(hù)失配的情況，保護(hù)計算的工作量小。

綜上所述，保留泉塘變110 kV一、二次設(shè)備，對于改造期間的施工、操作、電網(wǎng)運行風(fēng)險均能有效控制。然而泉肖金線或肖長泉線發(fā)生跳閘，所有泉變出線負(fù)荷通過備自投或手動轉(zhuǎn)另一線路時，將會引起線路過載。因此在220 kV泉塘變改造前，線路運維單位要組織線路特巡，全面排查可能發(fā)生外力破壞的情況，在改造過程中要采取切實可行的預(yù)防措施，杜絕外力破壞事件發(fā)生，對排查出的影響線路安全穩(wěn)定運行的問題或缺陷應(yīng)立即匯報，并采取帶電作業(yè)方式消缺，確保110 kV泉肖金線、肖長線、泉長線可靠運行。

6 結(jié)束語

220 kV泉塘變的改造過渡方案建議已得到湖南省電力公司的認(rèn)同和批復(fù)，目前泉塘變正按此方案實施改造。220 kV泉塘變電站重建改造后，將大大提高今后湘鄉(xiāng)地區(qū)供電的可靠性。在整個重建過渡改造期間，必須認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，進(jìn)行改造危險因素的分析，制定嚴(yán)格的預(yù)防和控制措施，采用切實可行的過渡方案，確保整個湘鄉(xiāng)地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電的需要，保證泉塘變重建過程中湘鄉(xiāng)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行，實現(xiàn)平穩(wěn)過渡。

〔1〕湘潭電業(yè)局.湘潭電網(wǎng)運行方式 (強電部分)〔R〕.2011.

〔2〕湖南省電力勘測設(shè)計院.220 kV泉塘變輸變電工程過渡方案〔R〕.2011.