淺談如何優(yōu)化600MW火電機組500kV變電系統(tǒng)

李宏偉 王健 于衛(wèi)

摘要：某公司2×660MW發(fā)電機組采用單元接線，500KV升壓站電氣主接線按照3/2斷路器接線方式布置一回出線（2號線），預(yù)留第二回出線（1號線），高壓備用變壓器（高備變）高壓側(cè)取至一母線。一但唯一出線跳閘，高備變失電，機組將面臨全廠停電。目前電廠采用四角形過渡接線，如2號出線線路發(fā)生故障跳閘，將導(dǎo)致兩臺火電機組同時停運，且備用電源無法倒送導(dǎo)致廠內(nèi)所有電源失去。全廠停電時柴油發(fā)電機不能及時啟動，將會對電廠設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。為進一步保證機組電源送出可靠性和靈活性，計劃對500kV變電系統(tǒng)進行合理化改造，制定了詳細(xì)的改造方案并實施。

關(guān)鍵詞：500kV;備用電源;電氣一次;電氣二次;改造

1、500kV系統(tǒng)設(shè)計不合理問題初現(xiàn)

2011年該電廠發(fā)生500kV線路側(cè)開關(guān)C相電流互感器接地?zé)龘p事故，導(dǎo)致兩臺機組唯一出線線路跳閘，此事件直接導(dǎo)致全廠停電，通過該事件反應(yīng)出目前該電廠500kV一次系統(tǒng)接線方式及后備電源方案存在重大安全隱患及不足。該電廠肩負(fù)著地區(qū)400萬平方米的冬季供熱任務(wù)。為了保證冬季供熱期的電廠運行可靠性，現(xiàn)有的聯(lián)網(wǎng)方式亟需加強。

2、500kV變電系統(tǒng)合理化改造方案：

電廠新增1號線接入500kV開關(guān)場預(yù)留位置即可，需將現(xiàn)有的四角形過渡接線方式完善成一個半斷路器接線;對側(cè)500kV變電站保持一個半斷路器接線方式不變，新增1號線接入開關(guān)場預(yù)留位置與對側(cè)變電站的一回線路組成一個完整串。

2.1本期工程接入方案

輸電方式根據(jù)一期接入系統(tǒng)的相關(guān)文件，原已預(yù)留第2回并網(wǎng)線的條件，且目前實際情況為：本期的線路與一期已運行的線路采用同塔雙回方式，均已架設(shè)施工完畢，且一端接入電廠側(cè)的進線架構(gòu)，另一端接入了對側(cè)500kV變電站的進線架構(gòu)，目前所做工作只是將預(yù)留的間隔補充完善即可，無需再架設(shè)線路。由于本期不新擴建機組，不改變系統(tǒng)潮流，不對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

因此，本期接入系統(tǒng)方案采用1回500kV線路接入系統(tǒng)，將線路兩側(cè)的間隔補充完善，以實現(xiàn)與系統(tǒng)的并網(wǎng)運行。

2.2電廠500kV系統(tǒng)電氣一次設(shè)備改造方案

2.2.1原要求的電廠升壓站側(cè)方案實現(xiàn)：

根據(jù)要求在兩個主變進線串中增加斷路器，形成兩個完整串;在起備變間隔增加斷路器及隔離刀，形成一個不完整串，分別接至兩段母線。此方案可以在母線故障時快速切至另一段母線，可靠性較高。

2.2.2推薦設(shè)計方案

經(jīng)過慎重考慮，結(jié)合現(xiàn)場實際，考慮接線的可靠性，同時兼顧工程實施的難易程度等因素，推薦如下備選設(shè)計方案：

起備變的間隔維持一期工程不變。該公司500kV的1號出線串增加一套開關(guān)（含刀閘及CT等配套裝置）5013，并引入1號線，完善為一個完整串;2號出線串增加一套開關(guān)5023完善為一個完整串;將2號機進線與2號聯(lián)絡(luò)線引接點進行改造，2號機進線改接至II母，2號出線改接至I母。

優(yōu)點：一次設(shè)備改造工作量較小，停電周期短，接線簡單清晰，操作方便，安全可靠。造價相對較低，兩段母線各接有一臺機組電源，接線更可靠。此方案屬于典型設(shè)計。而且符合原設(shè)計的思路，待二期工程投運后形成3個完整串，接線更加完善。

缺點：備用電源不能在兩段母線間切換，在本期工程僅兩個完整串情況下，備用電源可靠性有一定影響。

2.3電廠500kV系統(tǒng)電氣二次設(shè)備改造方案

2.3.1原有保護系統(tǒng)概述

500kV升壓站按角形過渡接線配置，共兩回機組進線，一回出線。1號機組與預(yù)留的1號出線組成1個不完整串，2號機組和2號出線組成一個不完整串。原有的保護配置如下：

500kV出線保護：作為電廠的唯一送出通道，500kV線路均配置兩套反應(yīng)各種類型故障的完整、獨立的全線速動型主保護。兩套主保護完全雙重化配置，即交直流回路、跳閘回路、保護通道都應(yīng)彼此獨立，且分別裝設(shè)在兩面保護屏內(nèi)。每套主保護均帶有完善的反應(yīng)相間故障及接地故障后備保護，線路后備保護采用近后備方式。后備保護包括定時限或反時限的零序電流保護，以保證接地故障時能可靠地有選擇地切除故障。

500kV線路兩端斷路器各配置一面線路保護輔助屏，包括斷路器失靈保護裝置、綜合重合閘裝置、分相操作箱、短引線保護等。500kV線路保護具備遠(yuǎn)方跳閘功能，利用兩套主保護（或數(shù)字接口設(shè)備）傳送及接收對側(cè)的遠(yuǎn)方跳閘信號;2套線路主保護均利用光纖通道。配一套廣域動態(tài)功角監(jiān)測系統(tǒng)，為調(diào)度部門掌握系統(tǒng)運行情況和預(yù)先采用控制措施提供依據(jù)。另外還配有故障錄波器屏，錄取500kV線路的交流模擬量和系統(tǒng)繼電保護裝置的開關(guān)量。配有繼電保護及故障錄波信息處理子站、安全穩(wěn)定控制屏及震蕩解列裝置。

對原有2號線線路保護進行改造，將原保護電流由5012、5022開關(guān)CT變更為取自5021、5022開關(guān)CT，同時線路保護跳閘出口由跳5012、5022開關(guān)變更為跳5021、5022開關(guān)。

新建1號線配置兩套完全獨立的、不受諧波干擾、不受系統(tǒng)振蕩影響的數(shù)字式主保護。每一套主保護在線路空載、輕載、滿載等各種狀態(tài)下，對全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障（包括單相接地、相間短路、兩相接地、三相短路、非全相運行故障及轉(zhuǎn)移故障等），均應(yīng)無時限動作以切除故障。在保護范圍外發(fā)生故障時，保護應(yīng)不誤動。保護均具有獨立的選相功能，實現(xiàn)分相跳閘和三相跳閘。在全相或非全相振蕩過程中，保護裝置不應(yīng)誤動，而此時保護范圍內(nèi)發(fā)生故障，裝置應(yīng)能正確動作。

自動重合閘按斷路器配置。500kV采用自動重合閘，能實現(xiàn)的重合閘方式應(yīng)包括：單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘及重合閘停用。三相重合閘方式應(yīng)采用檢同期或檢無壓來實現(xiàn)。

自動重合閘裝置動作后，應(yīng)能自動復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次故障跳閘的再重合閘。

為便于分析和處理事故應(yīng)配置故障錄波器，以記錄各回路的電量（電流、電壓）、故障信號、保護裝置及通道運行情況等，以分析電力系統(tǒng)事故及保護裝置的工作情況。本期新增保護設(shè)備相應(yīng)信號需要接入故障錄波裝置，故需要對原有故障錄波柜進行擴容改造。

為了有效的利用保護和故障錄波器的各種信息，提高對故障的分析能力，加快事故的處理速度，將各個站內(nèi)不同的繼電保護和故障錄波器的信息集中，統(tǒng)一處理，并且提供統(tǒng)一的分析界面，有利于調(diào)度端快速簡單的獲取故障后的必要信息，本期新增設(shè)備信號需要接入保護及故障信息子站，故需要對原有信息管理子站進行升級改造。

3、結(jié)束語

綜合分析：該方案接線清晰可靠，全廠形成兩個完整串。屬于典型設(shè)計，且改造工作量較小，停電周期短。電廠原一期接線為過渡接線，存在安全隱患，但改造為兩條聯(lián)絡(luò)線后，將非?？煽俊４诠こ掏哆\后形成3個完整串，接線更加完善。