500kV一次系统四角形单出线接线方式的探讨

杨小东

(吉电股份白城发电公司,吉林白城 137000)

500kV一次系统四角形单出线接线方式的探讨

杨小东

(吉电股份白城发电公司,吉林白城 137000)

本文详细介绍了白城发电公司2⋆660MW超临界空冷机组500kV一次系统的设计接线方式,并具体分析500kV一次系统四角形单出线接线方式存在的设计缺陷,给出了500kV一次系统四角形单出线接线方式的安全隐患及改造方案,为今后同类型500kV一次系统接线方式运行及改进提供了参考。

500kV主接线 四角形 单出线 可行性改造

白城发电公司机组位于松白电网，吉林省电网西北部，东北电网中西部，地区内风电装机量大，缺少大型支撑电源。一期2×660MW超临界空冷机组，发电机组采用单元接线，500kV一次系统主接线为四角形接线方式，按照3/2断路器接线方式布置，现仅有1回出线(白甜#2线)，预留第二回出线(白甜#1线)，主变出口设隔离刀闸，启备变接在500kV I母线。

1 问题提出

2011年1月30日，500kV一次系统运行方式为5011、5012、5021、5022、5001开关在合位，500kVⅠ母线运行，高备变热备用，白甜2号线运行，1号机组并网运行，2号机组停备。

5时27分51秒，运行中5022开关C相电流互感器故障，500kV系统第二串短引线双套保护动作跳开5021、5022开关的三相，白甜#2线线路保护差动保护动作跳闸跳开5012、5022断路器，白甜2号线跳闸，启备变失电，1号机组跳闸，全厂失电。

通过事件分析，发现500kV系统电流互感器存在家族性设计缺陷，同时还暴漏出500kV电气主接线设计四角形单出线接线方式设计存在重大安全隐患。

2 原因分析

常规设计的四角形接线方式两组对角分别为接两台发变组、两回出线。白城发电公司的四角形接线方式一组对角为两台发变组，而另一组对角分别接一回出线、一回启备变。此接线方式设计存在致命缺陷：

(1)单出线方式不合理。正常出线设计要求，远离负荷中心，发出的功率直接送入电网的大型火电厂，采用双回路或环网等强联系的方式接入电网，以保证其可靠性，而白城发电公司仅设计一回出线。一旦线路跳闸或检修，将无法输出功率，机组被迫停机。

(2)启备变接入方式不合理。正常设计启备变电源应由于厂用电源相对独立的系统接引，所接系统应有两个以上电源，并具备足够的容量，而启备变电源从厂内500kV系统接入，为同源不独立电源。一旦线路跳闸或检修，造成全厂失电，将导致全厂没有启动电源。

(3)四角形接线的缺点。任一断路器故障或检修时，则开环运行，此时若环上某一元件再发生故障就有可能出现非故障回路被迫切除并将系统解列。

以上设计缺陷的存在，不难得出500kV系统接线方式可靠性、灵活性极差，运行方式单一脆弱，存在以下重大隐患：1)双机运行时如果唯一出线线路跳闸，将导致两台机组同时跳闸，会对系统产生很大的冲击，有可能会引发松白电网振荡、崩溃的严重事故。2)如果唯一出线线路跳闸，会导致500kV系统全部失电，1号高备变失电，造成全厂停电。冬季若全厂失电，全厂防冻和机组再次启动，将极其困难。3)如果500kVⅠ母线故障会导致启备变跳闸，全厂失去备用电源。4)如果500kV电气设备发生故障，在故障设备隔离后致使500kV系统解环，1号高备变只能经由500kV剩余唯一完整串供电，这就致使完整串侧的发变组不能并网，从而严重局限了机组运行方式。5)如果500kV线路检修，则必须停止两台机组的运行，导致因检修方式而全厂停电，机组全部停机。

3 解决方案

若要彻底消除以上重大隐患，综合以上分析，需对500kV电气主接线四角形单出线接线方式可进行完善改造。

为有效解决现有500kV电气主接线方式存在的问题，可进行以下完善改造：

(1)出线接线方式改造。因设计时已经预留另一回出线，考虑改造的经济性，将预留另一回出线线路(白甜1号线)接入500kV系统，提高出线的可靠性。

(2)主接线方式改造。因设计时按3/2断路器接线方式预留，考虑改造的经济性和远景扩建，将现有四角形接线完善为两个完整的3/2断路器接线。

(3)启备变电源接线改造。最佳的改造方案是从220kV变电所引一路架空线至启备变，无论从本期或远景接线，当全厂停电时不会影响启备变电源，且保护简单，具有相对较高的可靠性。但考虑到已有启备变是500/10-10kV为高电压、大变比、小容量变压器，造价很高，若引入220kV电源，则应更换启备变，重新投资较大。在出线改为双出线及主接线改为3/2接线后，500kV系统安全性大大提高，有效提高了启备变电源从500kV系统接引的可靠性。在保证经济性的前提下，为进一步提高启备变电源的可靠性和灵活性，采取将启备变完善为半串跨接于500kV I、II母线的改造方案。

综上改造可行性方案为：在500kV变电所增加一回出线(白甜1号线)，并把500kV第一串、第二串完善为两个完整3/2接线串，启备变完善为半串跨接于500kV I、II母线。此方案改造为目前500kV系统主接线主流设计方案，一、二次设备技术成熟，不存在技术难点。同时在现有的基础上进行改造仅需增加3组500kV断路器，3组电流互感器，7组隔离刀闸，接地刀闸9组，1组线路电压互感器，1组线路避雷器，三面开关辅助屏，两面母线保护屏，两面线路保护屏等设备，投资费用大大减少。

4 问题提出的意义

(1)白城发电公司500kV系统完善改造提供建议。

(2)为其他同类型主接线方式的电厂，本文提供了改造方案方面的参考。

[1]电力工程电气设计手册.

[2]火力发电厂设计规程DL/T5000-2000.

杨小东(1981—),男,吉林长岭人,东北电力大学电气工程及其自动化专业毕业,助理工程师,现任吉林电力股份有限公司白城发电公司电气运行专工。