雙母線接線方式母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)運(yùn)行方式供電可靠性分析

國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司　馬保華　馬世強(qiáng)　趙　磊

雙母線接線方式母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)運(yùn)行方式供電可靠性分析

國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司馬保華馬世強(qiáng)趙磊

220kV變電站110kV母線母聯(lián)開關(guān)檢修，110kV系統(tǒng)中有三種運(yùn)行方式可供選擇，為保證安全可靠供電，對(duì)三種運(yùn)行方式進(jìn)行供電可靠性分析比較，了解各種運(yùn)行方式下，不同性質(zhì)故障對(duì)用戶供電的影響，為今后運(yùn)行人員安排運(yùn)行方式提供技術(shù)支持。

雙母線；母聯(lián)開關(guān)；分列運(yùn)行

0.引言

供電可靠性是電力系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，是考核供電企業(yè)供電質(zhì)量的重要指標(biāo)，是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著社會(huì)現(xiàn)代化、信息化的發(fā)展，對(duì)電能的依賴程度越來越高，對(duì)電能質(zhì)量要求不斷上升。供電可靠性對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、人民生活及社會(huì)秩序都會(huì)產(chǎn)生巨大影響。實(shí)際工作中，經(jīng)常遇到母聯(lián)開關(guān)檢修的情況，母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行方式的安排將直接影響系統(tǒng)的供電可靠性，如果安排不當(dāng)可能造成系統(tǒng)全部停電的事故，影響對(duì)用戶的可靠供電。

1.雙母線接線母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)運(yùn)行方式

220kV變電站一次系統(tǒng)接線圖如圖1所示。運(yùn)行方式為220kV兩條線路；220kV4號(hào)、5號(hào)母線；1號(hào)、2號(hào)臺(tái)主變；110kV4號(hào)、5號(hào)母線并列運(yùn)行給110kV10條線路供電。1號(hào)主變220kV、110kV中性點(diǎn)接地運(yùn)行，變壓器中性點(diǎn)零序電流保護(hù)投入，間隙電壓、電流保護(hù)退出；2號(hào)主變220kV、110kV中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地，變壓器中性點(diǎn)間隙電壓、電流保護(hù)投入，零序電流保護(hù)退出。110kV單元開關(guān)111、113、115、117、119、101在5號(hào)母線運(yùn)行；112、114、116、118、120、102開關(guān)在4號(hào)母線運(yùn)行。變壓器容量為2× 240MW。其所帶110kV變電站均采用雙電源供電，開環(huán)運(yùn)行方式，備用電源自投裝置投入。其中111、112；115、116；117、118為雙回路供電方式。

圖1　220kV變電站一次系統(tǒng)圖

110kV母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)，共有三種運(yùn)行方式可供選擇。

第一種方式：兩臺(tái)主變分列運(yùn)行各代一條母線，如圖2所示，其中1號(hào)主變帶110kV5號(hào)母線運(yùn)行（紅色），2號(hào)主變帶110kV4號(hào)母線運(yùn)行（藍(lán)色）。

第二種方式：110 kV所有單元倒單母線運(yùn)行，1、2號(hào)主變并列。5號(hào)母線運(yùn)行，4號(hào)母線停電。如圖3所示。

第三種方式，用線路單元的兩組母線刀閘跨接把4號(hào)、5號(hào)母線串聯(lián)，使兩條母線連體運(yùn)行。如圖4所示。

圖2　1號(hào)主變帶110kV5號(hào)母線、2號(hào)主變帶110kV4母線，母線分列運(yùn)行

圖3　110 kV所有單元倒單母線（5#母線）運(yùn)行，1、2號(hào)主變并列

2.三種運(yùn)行方式供電可靠性分析

2.1母線本身故障時(shí)供電可靠性分析

第一種方式：1號(hào)主變帶110kV5號(hào)母線、2號(hào)主變帶110kV4母線，母線分列運(yùn)行。

4號(hào)母線故障，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障母線跳閘，故障母線失電，其所帶線路停電。由于110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，所以不影響負(fù)荷。

5號(hào)母線故障，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障母線跳閘，故障母線失電，其所帶線路停電。由于110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，所以不影響負(fù)荷。

第二種方式：110 kV所有單元倒單母線（5#母線）運(yùn)行，1、2號(hào)主變并列。

4號(hào)母線故障，因4號(hào)母線在停電狀態(tài)不影響負(fù)荷。

5號(hào)母線故障，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，故障母線跳閘，故障母線失電，其所帶110kV線路停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

第三種方式：一個(gè)線路單元的兩組母線刀閘同時(shí)合入（跨接），兩條母線連體運(yùn)行。

4號(hào)母線故障，因4、5號(hào)母線在一起運(yùn)行，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，4、5號(hào)母線同時(shí)跳閘，110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

5號(hào)母線故障，因4、5號(hào)母線在一起運(yùn)行，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，4、5號(hào)母線同時(shí)跳閘，110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

母線本身故障時(shí)影響負(fù)荷情況列表如表1所示。

表1　母線故障對(duì)負(fù)荷的影響情況

2.2線路故障越級(jí)情況（以電力系統(tǒng)線路故障率較高的單相故障為例）可靠性分析

第一種運(yùn)行方式：1號(hào)主變帶110kV5號(hào)母線、2號(hào)主變帶110kV4母線，母線分列運(yùn)行。

4號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)，4號(hào)母線供電的2號(hào)主變110kV后備零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開變壓器102開關(guān)，該條母線停電，其所帶線路停電。因110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，不影響負(fù)荷。

5號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)，5號(hào)母線供電的1號(hào)主變110kV后備零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開變壓器101開關(guān)，該條母線停電，其所帶線路停電。因110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，不影響負(fù)荷。

因此，不論那條母線所帶線路出現(xiàn)越級(jí)故障都不影響供電。

第二種運(yùn)行方式：110 kV所有單元倒單母線（5#母線）運(yùn)行，1、2號(hào)主變并列。

4號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)，首先1號(hào)主變點(diǎn)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開101開關(guān)，然后 2號(hào)主變間隙保護(hù)動(dòng)作主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，110kV母線及所帶110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

5號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)，首先1號(hào)主變點(diǎn)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開101開關(guān)，然后 2號(hào)主變間隙保護(hù)動(dòng)作主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，110kV母線及所帶110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

因此，110kV系統(tǒng)10條線路任何一條出現(xiàn)越級(jí)現(xiàn)象都將造成雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

第三種運(yùn)行方式：一個(gè)線路單元的兩組母線刀閘同時(shí)合入（跨接），兩條母線連體運(yùn)行。

4號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)， 1號(hào)主變點(diǎn)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開101開關(guān)，但故障點(diǎn)并未切除， 2號(hào)主變間隙保護(hù)動(dòng)作主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，110kV母線及所帶110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

5號(hào)母線所帶線路發(fā)生故障越級(jí)， 1號(hào)主變點(diǎn)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳開101開關(guān)，但故障點(diǎn)并未切除， 2號(hào)主變間隙保護(hù)動(dòng)作主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘，110kV母線及所帶110kV線路全部停電。113、114、119、120所帶變電站，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電。但是111、112；115、116；117、118為雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

110kV系統(tǒng)10條線路任何一條出現(xiàn)越級(jí)現(xiàn)象都將造成雙回路供電的3座變電站全站失電，影響負(fù)荷。

線路故障越級(jí)時(shí)影響負(fù)荷情況列表如表2所示。

表2　線路故障越級(jí)時(shí)對(duì)負(fù)荷的影響情況

2.3主變故障跳閘可靠性分析

第一種方式：1號(hào)主變帶110kV5號(hào)母線、2號(hào)主變帶110kV4母線，母線分列運(yùn)行。

1號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，其所帶的110kV5號(hào)母線停電，5號(hào)母線所帶線路停電。因110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，不影響負(fù)荷。

2號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，其所帶的110kV4號(hào)母線停電，5號(hào)母線所帶線路停電。因110kV系統(tǒng)為雙電源供電，實(shí)行備用電源自投方式運(yùn)行，通過備用電源自投將停電線路所帶負(fù)荷自投到另一個(gè)電源供電，不影響負(fù)荷。

第二種方式：110 kV所有單元倒單母線（5#母線）運(yùn)行，1、2號(hào)主變并列。

1號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，2號(hào)主變運(yùn)行帶110kV系統(tǒng)運(yùn)行，不影響負(fù)荷。

2號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，1號(hào)主變運(yùn)行帶110kV系統(tǒng)運(yùn)行，不影響負(fù)荷。

第三種方式：一個(gè)線路單元的兩組母線刀閘同時(shí)合入（跨接），兩條母線連體運(yùn)行。

1號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，2號(hào)主變運(yùn)行帶110kV系統(tǒng)運(yùn)行，不影響負(fù)荷。

2號(hào)主變故障，變壓器保護(hù)動(dòng)作跳閘，1號(hào)主變運(yùn)行帶110kV系統(tǒng)運(yùn)行，不影響負(fù)荷。

主變故障跳閘時(shí)影響負(fù)荷情況列表如表3所示。

表3　主變故障跳閘對(duì)負(fù)荷的影響情況

3.結(jié)論

通過對(duì)220kV變電站110kV母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)，三種不同運(yùn)行方式下，出現(xiàn)母線本身故障或線路故障越級(jí)或變壓器故障，造成的110kV母線失電的情況分析，得出的結(jié)論是一致的，即兩條母線分列運(yùn)行的供電可靠性高于其它兩種運(yùn)行方式。因此，在母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)為提高供電可靠性建議采用兩條母線分列運(yùn)行方式。

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