变电站主接线方式创新设计

张新强 苏志刚

泗水县供电公司 山东 济宁 273200

0 引言

线路-变压器组（以下简称线变组）接线方式是一种简单可靠的接线方式，它主要应用于一些终端小型变电站。这种接线方式的主要优点是结构简单，节省投资，继电保护方式简单；缺点是运行方式不够灵活，当进线故障不可用时，主变也将受累停运，从而影响供电可靠性。

泗水县供电公司在10kV泉林开关站升压改造工程中采用了线变组接线方式，并进行了创新设计，既保证了供电可靠性，又节省了投资，取得了较好的经济和社会效益。

1 设计思路

泗水县泉林供电区包括泉林镇和泗张镇的一部分，由35kV泉林变电站和出线于该变电站的10kV泉林开关站共同供电。由于泉林供电区电力负荷的快速增长，35kV泉林变电站现有2台主变容量不能满足安全可靠供电要求，为保证其供电可靠性及安全性，缓解供电压力，需要主变增容。而公司正好有1台容量为10MVA的35kV主变闲置，计划将10kV泉林开关站升压为35kV变电站，将此台主变安装于10kV泉林开关站。10kV泉林开关站一次主接线图如图1所示。

图1 10kV泉林开关站一次主接线图（改造前）

升压后的10kV泉林开关站作为35kV泉林变电站扩容站，按单台主变规划，采用线路-变压器组主接线方式，并保留10kV的联络线 （原10kV开关站线）作为备用电源。10kV泉林开关站改造常规方案一次接线图如图2所示，10kV泉林开关站改造常规方案保护配置图如图3所示。

图2 10kV泉林开关站改造常规方案一次接线图

图3 10kV泉林开关站改造常规方案保护配置图

如图2所示，35kV泉林变电站扩建1个35kV出线间隔，安装断路器1台（1DL）、隔离开关2组（1G、2G）。

10kV泉林开关站安装主变1台，断路器1台（2DL），隔离开关3组（3G、4G、5G），35kV母线PT1组（1PT）。

如图3所示，35kV泉林变电站安装35kV线路测控保护装置1套，10kV泉林开关站安装主变差动保护、高低压后备保护、主变综合测控装置、备自投装置各1套。常规设计方案设备投资测算表如表1所示。

表1 常规设计方案设备投资测算表

此方案为常规设计方案，由接线图、保护配置图、投资测算表可见，此方案使用设备较多、投资较大，由于35kV线路长度较短（不足1km），受过渡电阻等因素的影响，普通线路保护Ⅰ段的保护范围很小，甚至保护范围几乎为零，影响变电站安全可靠运行。故此方案并非最佳方案。

2 创新设计方案

由于35kV线路长度较短（不足1km），为实现被保护线路上任意一点故障均能瞬时切除，采用线路纵联差动保护以保护线路全长为最佳。由于光纤通讯及计算机控制技术应用日益成熟，线路光纤纵联差动保护的应用越来越普遍。因此，线路主保护采用光纤纵联差动保护，可以实现全线速动。但是这样一来，开关站端1台35kV断路器既要用于线路光纤纵联差动保护，又要用于主变压器纵联差动保护，不能满足要求。如果增加1台断路器，接线方式没有得到简化反而更加复杂，无论从运行的可靠性还是建设的经济性方面考虑都不能令人满意。

仔细分析可以发现，线路光纤纵联差动保护和主变纵联差动保护的共同特点是都是纵联差动保护，都需要2台断路器才可以实现保护功能，只是保护类型有所不同，主变压器纵联差动保护更为复杂，但是完全可以把这两套保护整合到一起，合2为1，用一套保护就可以实现两套常规保护的功能。

因此，将方案进行了修改。10kV泉林开关站改造改进方案一次接线图如图4所示，10kV泉林开关站改造改进方案保护配置图如图5所示。

图4 10kV泉林开关站改造改进方案一次接线图

35kV泉林变电站扩建1个35kV出线间隔，安装断路器1台、隔离开关2组。

10kV泉林开关站安装主变1台，隔离开关1组。

安装线路光纤纵联差动保护1套，作为线路变压器组的主保护，变电站端纵差保护装置的电流保护实现主变高压侧的后备保护及测控操作，开关站端纵差保护装置的电流保护实现主变低压侧的后备保护及测控操作。另外增加主变综合测控保护、备自投装置各1套。光纤纵联差动保护方案设备投资测算表如表2所示。

图5 10kV泉林开关站改造改进方案保护配置图

表2 光纤纵联差动保护方案设备投资测算表

由接线图、保护配置图、投资测算表可见，本方案使用设备少、投资少，节约了1台35kV断路器。并且较好的解决了线路保护Ⅰ段保护范围小的问题，可以保证变电站安全可靠运行。具有较好的创新性，线路光纤纵联差动保护把线路纵差保护和主变纵差保护结合在一起，它的保护范围为整个35kV进线及主变，不仅主变保护的完备性没有受到丝毫影响，而且35kV线路可以实现全线速动，用一套保护就可以实现两套常规保护的功能，功能十分全面。并且，35kV泉林变电站和10kV泉林开关站都有光端机，为本方案的实现提供了方便。因此，本方案完全满足要求。

3 方案实现

由于常规的线路纵差保护功能较为简单，而本次安装的装置还要实现变压器纵差保护的功能，因此，针对存在的问题，保护厂家对保护装置进行了改进。

1）在实现普通线路纵差保护的同时增加了主变差动保护功能，作为线路变压器组的主保护。

2）集成了电流保护作为差动保护的后备保护。变电站端纵差保护装置的电流保护实现主变高压侧的后备保护及测控操作，开关站端纵差保护装置的电流保护实现主变低压侧的后备保护及测控操作。

3）普通线路纵差保护两侧CT属于同一电压等级，而本次采用的保护两侧CT不属于同一电压等级（主变高压侧为35kV级、低压侧为10kV级），所以保护厂家在保护装置中对CT专门进行了调整。

4）主变两侧断路器（1DL、3DL）的合分闸控制把手均安装在开关站端，对高压侧断路器（1DL）实行远方操作，在变电站端仅保留急停按钮。

5）变电站端纵差保护装置通过光纤接入开关站的内部通信网，不接入变电站端的内部通信网。

6）10kV联络线：变电站端原有线路保护装置，本次无需改造；开关站端需加装备用电源自投装置（盲投方式），在35kV线路或主变故障跳闸时投入。

4 方案实施后效果

10kV泉林开关站升压工程验收送电后，经过一年多时间的运行，各项数据显示正常，设备运行正常，没有发生保护误动、拒动等故障，完全实现了预期的目标，改造取得圆满成功。

线路-变压器组接线方式的创新设计方案，简化了主接线方式，减少了一、二次设备，降低了工程造价，同时在不影响主变保护完备性的前提下实现35kV线路的全线速动保护，保证了变电站安全可靠运行，取得了较好的经济效益和社会效益。

[1] 供电企业技术标准汇编.第二卷.设计标准[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2] 王瑞敏编.电力系统继电保护[M].北京：北京科学技术出版社，1994.