某電力用戶供電可靠性解決方案

李 雪

（南京供電公司 調(diào)度控制中心，南京 210000）

某電力用戶供電可靠性解決方案

李 雪

（南京供電公司 調(diào)度控制中心，南京 210000）

以南京鋼鐵集團(tuán)為例，針對重要電力客戶在故障方式下的供電可靠性，對運(yùn)行實(shí)踐中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，提出提高供電可靠性的2種方案并進(jìn)行方案比較，確定該案例中，220 kV降壓變合環(huán)運(yùn)行方案優(yōu)于加裝電源快速切換裝置方案。

重要電力用戶；可靠性；單電源環(huán)網(wǎng)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重要電力用戶日益增多，對供電可靠性的要求越來越高。重要電力用戶在中斷電源后可能會造成人身傷亡、環(huán)境嚴(yán)重污染、重要設(shè)備損壞、連續(xù)生產(chǎn)過程長期不能恢復(fù)等嚴(yán)重后果。地區(qū)電網(wǎng)管轄的220 kV及110 kV雙電源用戶多為同桿架設(shè)線路，且保護(hù)配置水平比較簡單，在線路發(fā)生永久故障時(shí)，會造成一路電源失電，故必須保障重要電力用戶的用電可靠性。

南京鋼鐵集團(tuán)（以下簡稱“南鋼集團(tuán)”）作為南京供電公司的VIP客戶，內(nèi)部現(xiàn)有2座220 kV變電站、1座110 kV變電站及1座自備電廠。2010年3月份南鋼集團(tuán)一條220 kV專線故障后，造成南鋼集團(tuán)內(nèi)部4臺220 kV主變失電，2臺發(fā)電機(jī)解列，直接威脅到廠內(nèi)的安全生產(chǎn)，造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。如何提高重要電力用戶的供電可靠性值得思考。

1 南鋼220 kV系統(tǒng)正常運(yùn)行方式

目前南鋼集團(tuán)三總降及五總降接入系統(tǒng)如圖1所示。

1.1 南鋼集團(tuán)三總降及五總降正常運(yùn)行方式

1.1.1 三總降正常運(yùn)行方式

220 kV為雙母線，有專用母聯(lián)2610開關(guān)；母線上接有220 kV共5臺主變，其中2號主變是雙圈的，容量120 MVA；3號、4號主變是三圈的，容量50 MVA；5號、6號主變是雙圈的，容量50 MVA。正常方式母線電源接排是：三盤4617、三總4999開關(guān)接正母線，三盤4618開關(guān)接副母線，母聯(lián)2610開關(guān)熱備用(改非自動)。南鋼集團(tuán)三總降另有1號主變，是線變組接線，容量是90 MVA雙圈，電源是汊鋼4994線路。

圖1 南鋼集團(tuán)三總降及五總降接入系統(tǒng)方式圖

1.1.2 五總降正常運(yùn)行方式

220 kV為雙母線，有專用母聯(lián)開關(guān)2610；220 kV的1號、2號主變均是雙圈變，容量40 MVA；3號、4號主變是三圈變，容量75 MV；5號、6號主變是三圈變，容量120 MVA。正常方式母線電源接排是：總?cè)?999開關(guān)接正母線，總汊4990開關(guān)接副母線母聯(lián)2610開關(guān)熱備用。

南鋼集團(tuán)發(fā)電廠3臺50 MW發(fā)電機(jī)正常經(jīng)五總降3號、4號、5號變壓器并總?cè)€、總汊線并網(wǎng)。

南鋼集團(tuán)220 kV運(yùn)行方式如圖2所示。

1.2 三總降及五總降繼電保護(hù)配置

盤三1號線4617、盤三2號線4618、三總線4999及汊總線4990分別配置了PSL-603和PSL631A保護(hù)裝置，三總降及五總降220 kV母線配置了WMZ-41A保護(hù)裝置。

圖2 南鋼集團(tuán)220 kV運(yùn)行方式圖

1.3 安全自動裝置

并網(wǎng)通道110 kV總發(fā)1號線721、總發(fā)2號線722、總發(fā)3號線723開關(guān)裝設(shè)低頻、低壓解列及振蕩解列裝置，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)應(yīng)正常啟用。根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算要求，聯(lián)絡(luò)通道穩(wěn)定切除故障時(shí)間為0.12 s。

2 事故簡介及處理過程

2010年3月6日15：07盤城變220 kV盤三4617開關(guān)603號光纖差動保護(hù)動作、距離零序保護(hù)動作跳閘，重合不成，A相接地，故障測距2.63 km。南鋼集團(tuán)三總降220 kV三盤4617開關(guān)603號光纖差動保護(hù)動作跳閘，A相接地，故障測距3.4 km，重合閘停用。事故造成南鋼集團(tuán)三總降、五總降220 kV正母線失電，三總降220 kV的3號主變、5號主變，五總降220 kV的3號主變、5號主變失電，1號、3號發(fā)電機(jī)解列。

由于鋼廠的特殊性，突然失電會造成嚴(yán)重后果。當(dāng)事故發(fā)生以后，南鋼集團(tuán)調(diào)度部門根據(jù)《南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司高壓雙電源客戶電力調(diào)度及發(fā)電機(jī)并網(wǎng)協(xié)議》及公司內(nèi)部220 kV系統(tǒng)事故處理預(yù)案，將突然失電的進(jìn)線開關(guān)及其閘刀拉開后進(jìn)行內(nèi)部倒電操作。

當(dāng)值調(diào)度員根據(jù)盤三4617線兩側(cè)開關(guān)保護(hù)動作情況判斷為線路故障，在南鋼集團(tuán)內(nèi)部設(shè)備檢查正常后，安排合三總降變220 kV母聯(lián)2610開關(guān)恢復(fù)對三總降及五總降220 kV正母線送電，并許可五總降1號、3號發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。當(dāng)天18：01，盤三4617線路查線9—10號桿間線路有放電痕跡（疑有金屬飄帶纏繞導(dǎo)線，又遇雨），但不影響運(yùn)行，線路可以送電。18：10線路送電正常。19：11南鋼集團(tuán)三總降220 kV方式恢復(fù)正常，累計(jì)損失電量60 000 kWh。

3 事故引發(fā)思考及解決方案

南鋼集團(tuán)作為重要電力客戶，突然失電將會威脅到企業(yè)的安全生產(chǎn)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。從本次事故可以看出，雖然三總降有2路220 kV電源，但由于220 kV母線分排運(yùn)行，失去一路電源三總降將損失一半的負(fù)荷，而五總降220 kV母線也是分排運(yùn)行，2路220 kV電源一路來自汊河變，一路來自三總降。一旦失去一路電源，五總降也將損失一半的負(fù)荷。如何在電網(wǎng)事故的情況下，保障南鋼集團(tuán)供電不間斷，提高南鋼集團(tuán)的供電可靠性是一個(gè)值得思考的問題。

3.1 方案1：在南鋼三總降及五總降加裝電源快速切換裝置

在目前三總降及五總降220 kV分排運(yùn)行方式下，可以考慮在三總降及五總降加裝電源快速切換裝置（備用電源切換回路），即可迅速恢復(fù)供電，避免造成較大經(jīng)濟(jì)損失。一旦進(jìn)線電源消失，快速切換裝置應(yīng)迅速啟動，跳開進(jìn)線開關(guān)后啟用備用電源，恢復(fù)對失電母線供電。

目前三總降兩路電源均來自盤城變，220 kV無其它備用電源。在母聯(lián)2610開關(guān)安裝備自投裝置可以實(shí)現(xiàn)電源的快速切換。但是由于五總降1號、3號發(fā)電機(jī)通過盤三4617線并網(wǎng)，在盤三4617線突然跳閘后，五總降1號、3號發(fā)電機(jī)與三總降及五總降220 kV正母線短時(shí)形成小系統(tǒng)。220 kV失電母線仍有電壓，備自投因檢無壓啟動條件不滿足而無法投入，需一直等到發(fā)電機(jī)失穩(wěn)解列后方可投入，延長了備自投的啟動時(shí)間，應(yīng)當(dāng)可靠并快速地切除母線上并網(wǎng)小發(fā)電。一旦進(jìn)線線路發(fā)生故障，線路兩側(cè)開關(guān)跳閘的同時(shí)，聯(lián)跳發(fā)電機(jī)接入開關(guān)[1]。備自投檢無壓啟動，從而加快備用自動投切的速度。

3.2 方案2：南鋼三總降及五總降220 kV合環(huán)運(yùn)行

國家電力監(jiān)管委員會按照電力負(fù)荷特性及對供電可靠性的要求，提出了重要電力用戶的分級標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)規(guī)定了重要電力用戶的供電電源配置標(biāo)準(zhǔn)。對其中的特級重要電力用戶，明確要求必須具備2路電源供電條件，其中一路電源作為備用電源，要求在其他供電回路故障的情況下能迅速投入運(yùn)行[2]。

江蘇省電力公司針對江蘇電網(wǎng)220 kV單電源環(huán)網(wǎng)及220 kV降壓變運(yùn)行方式，制定了《關(guān)于江蘇電網(wǎng)220 kV單電源環(huán)網(wǎng)及220 kV降壓變運(yùn)行方式的指導(dǎo)意見》，指導(dǎo)電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、改造、運(yùn)行。

220 kV單電源環(huán)網(wǎng)指環(huán)網(wǎng)內(nèi)的第一級電源線路出自同一變電站母線，環(huán)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)無電源支撐（或僅有小電源）,一般可分為雙線并供終端變(一級或多級)局部電網(wǎng)、單電源小環(huán)網(wǎng)局部電網(wǎng)（三角環(huán)或多角環(huán)）。上述指導(dǎo)意見第3條規(guī)定了220 kV單電源環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的條件。

3.2.1 單電源一級雙線并供合環(huán)運(yùn)行

（1）單電源雙線均配置2套光纖分相電流差動保護(hù)的，可采用雙線合環(huán)運(yùn)行方式。

（2）饋供變電站110千伏側(cè)有發(fā)電廠并網(wǎng)，且發(fā)電廠開機(jī)容量滿足繼電保護(hù)配置與整定要求的，可采用雙線合環(huán)運(yùn)行方式。

（3）既不不滿足條件（1）也不滿足條件（2）的單電源雙線解環(huán)運(yùn)行。

3.2.2 單電源多級雙線并供合環(huán)運(yùn)行

（1）雙線配置2套光纖分相電流差動保護(hù)的，則在上一級雙線合環(huán)運(yùn)行的前提下，下一級雙線也可合環(huán)運(yùn)行。反之，則解環(huán)運(yùn)行。

（2）二級供電線路的第二級變電站，其110 kV側(cè)接有電廠，且開機(jī)容量滿足繼電保護(hù)配置與整定滿足要求的，則第一、二級變電站和供電線路均按聯(lián)絡(luò)線原則運(yùn)行。

（3）對于多級（大于二級）供電接線，其運(yùn)行方式的確定可參照（1）、（2）款原則執(zhí)行。

3.2.3 單電源小環(huán)網(wǎng)

單電源小環(huán)網(wǎng)滿足繼電保護(hù)配置與整定要求的，原則上采用合環(huán)運(yùn)行方式，環(huán)網(wǎng)內(nèi)任一變電站220 kV母線均合環(huán)運(yùn)行。

根據(jù)《關(guān)于江蘇電網(wǎng)220 kV單電源環(huán)網(wǎng)及220 kV降壓變運(yùn)行方式的指導(dǎo)意見》，可以對南鋼集團(tuán)目前220 kV電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行改進(jìn)。南鋼集團(tuán)三總降及五總降接入系統(tǒng)最終方案如圖3所示。通過線路改造，將汊鋼4994線接入南鋼五總降，三總降、五總降220 kV母線合環(huán)運(yùn)行，三總降至五總降之間總?cè)?999線路充電備用。

圖3 南鋼集團(tuán)三總降及五總降接入系統(tǒng)最終方案

3.3 2種方案比較

方案1的不足之處就是一旦三總降進(jìn)線發(fā)生故障，內(nèi)部立即切除并網(wǎng)自發(fā)電，對其影響較大。另外如果此時(shí)用戶內(nèi)部也有故障，備自投動作后會造成另一路進(jìn)線跳閘，造成三總降全停，后果更加嚴(yán)重。因此，可以考慮在鋼廠內(nèi)部重要負(fù)荷的110 kV、6 kV安裝快切裝置。

從提高供電可靠性和企業(yè)內(nèi)部發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)通道安全性的角度考慮，方案2優(yōu)于方案1。通過三總降、五總降220 kV母線合環(huán)運(yùn)行，任一路進(jìn)線電源故障不會對其產(chǎn)生太大影響。根據(jù)改造方案，完成了盤三雙線及三總線保護(hù)加裝工作，增加了一套PRS-753A光纖分相電流差動保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了三總降母線合環(huán)運(yùn)行方式，如圖4所示。三總降及五總降接入系統(tǒng)最終方案預(yù)計(jì)在2013年前完成。

圖4 南鋼集團(tuán)三總降及五總降接入系統(tǒng)過渡方案

4 結(jié)束語

本文通過南鋼集團(tuán)一條220 kV專線故障分析，介紹了通過加裝電源快速切換裝置和改進(jìn)南鋼集團(tuán)220 kV電網(wǎng)運(yùn)行方式的2種方案，以提高重要電力用戶的供電可靠性。通過2種方案的比較，將方案2應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

：

［1］胡煒，王露.重要電力用戶備用電源自投方案設(shè)計(jì)[J]．中國電力教育,2010(A01)：278-279.

［2］孫鳴，許航.含分布式電源接入的變電站備自投應(yīng)用問題[J]．電力自動化設(shè)備,2010,30(4)：144-146.

Solutions to power supply reliability about electric power user

LI Xue
（Nanjing Electric Power Supply Company，Nanjing 210000,China）

Taking Nanjing iron and steel group as example,in light of the power supply reliability of important electricity cus?tomers in the failure mode,the paper analyzes the problems existed in the practice,provides two kinds of programs to improve power supply reliability and makes comparison for the programs to deter?mine that the 220 kV lower?voltage transformer closing loop opera?tion scheme is superior to the installation of the quick power switch device program.

important power customers；reliability；single ring network

TM727.3

C

1009-1831（2012）02-0057-03

2011-10-11

李雪（1979），女，江蘇淮安人，工程師，南京供電公司電力調(diào)度中心調(diào)度員。

（

徐文紅）