110 kV扩大内桥接线方式二次电压切换回路探讨

郭 科，王恩宁

（1.国网宁夏电力设计有限公司，宁夏 银川，750001；2.宁夏交联电力设计咨询有限公司，宁夏 银川，750011）

高电压技术

110 kV扩大内桥接线方式二次电压切换回路探讨

郭 科1，王恩宁2

（1.国网宁夏电力设计有限公司，宁夏 银川，750001；2.宁夏交联电力设计咨询有限公司，宁夏 银川，750011）

针对110 kV扩大内桥接线运行方式的切换导致主变压器高压侧二次电压失压的问题，通过对宁夏电网现有110 kV变电站内桥接线中2号主变压器高压侧二次电压切换回路设计进行分析，提出一种2个继电器配合的改进的二次电压切换回路。应用结果表明：该改进回路能够有效防止2号主变压器高压侧二次电压失压，保障主变安全稳定运行，减少电网企业和用户的经济损失。

110 kV扩大内桥接线；运行方式；二次电压

110 kV扩大内桥接线是2条线路通过2台桥开关带3台变压器运行的接线（见图1），具有节省宝贵线路走廊、减少高电压等级变电站配出间隔、节约建设投资费用、建设周期短等优点，是变电站广泛应用的一种接线方式［1-2］。而现有110 kV变电站扩大内桥接线的二次电压切换回路设计方案存在2号主变压器高压侧二次电压失压的风险。本文分析了现有设计方案中2号主变压器高压侧二次电压产生失压的原因，提出了切实可行的解决方案。

图1 110 kV扩大内桥接线一次主接线

1 二次电压切换回路现状及存在的问题

1.1二次电压切换回路现状

1.1.1 回路1

在目前110 kV变电站扩大内桥接线中，典型二次电压切换回路如图2所示，将内桥1100开关和内桥1200开关及刀闸位置串联接入并列继电器，同时配置二次电压并列/解列把手QK［3］。

图2二次电压切换回路1

图2中，A63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母A相二次母线电压、B63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母B相二次母线电压、C63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母C相二次母线电压。A710、B710和C710分别表示2号变压器高压侧A相、B相和C相二次电压，1YQ表示电压切换继电器，QK表示转换开关。

1.1.2 回路2

某110 kV变电站单独设计1套二次电压切换继电器，接入内桥1100开关和内桥1200开关实际位置实现2号主变高压侧二次电压切换［4］，如图3所示。

图3二次电压切换回路2

1.1.3回路3

正常运行方式下，110 kVⅠ号母线有电压的条件是进线111开关合位，110 kVⅢ号母线有电压的条件是进线112开关合位，2号主变压器高压侧二次电压只能通过内桥取Ⅰ号母线电压或Ⅲ号母线电压。某110 kV变电站将进线开关位置串接入2号主变压器高压侧二次电压切换回路中，以防止二次电压非法并列[5]，如图4所示。

图4二次电压切换回路3

1.1.4回路4

某110 kV变电站为防止2号主变压器高压侧二次电压Ⅰ母电压和Ⅲ母电压非法并列运行，在切换回路中增加二次电压切换把手QK［6］，其中，QK1-2接通表示2号变压器运行于I母，QK3-4接通表示2号变压器运行于Ⅲ母。根据变电站实际运行方式调整电压切换把手位置，避免了2号主变压器高压侧二次电压非法并列的发生，如图5所示。

图5二次电压切换回路4

1.2存在问题的分析

图2所示二次电压切换回路1，在一次设备并列时二次电压直接并列，适用于1条线路带3台主变压器的运行方式，不能满足两条线路同时运行、内桥1100开关或内桥1200开关断开的运行方式，此时2号主变压器高压侧二次电压会失压。

图3所示二次电压切换回路2，能够实现2号主变压器高压侧二次电压切换，确保在任意一段母线电压互感器退出运行而相应内桥开关投入情况下，可以从另一段母线的电压互感器二次绕组取得电压。但不能有效避免倒闸操作时内桥1100开关、内桥1200开关、进线111开关和进线112开关均在合位时，主变高压侧二次电压的非法并列情况。

图4所示二次电压切换回路3，针对主变压器检修需进行倒闸操作情况，操作过程中会出现110 kV 2条进线合环运行的状态，此时运行方式进线111开关、桥1100开关、桥1200开关、进线112开关合位，仍会造成2号主变压器高压侧二次电压非法并列运行的情况。

图5所示二次电压切换回路4，虽然有效的避免了2号主变压器高压侧二次电压非法并列的问题，具有一定实用价值，但在目前绝大多数无人值守变电站中，当110 kV备自投装置动作改变运行方式后，2号主变压器高压侧二次电压切换把手QK由于不能自动切换，将造成2号主变压器高压侧失去二次电压［7-8］。以运行方式111开关合位、1100开关合位、1200开关分位、112开关合位为例，此时电压切换把手QK处于“运行于Ⅰ母”位置，2号主变压器高压侧二次电压取Ⅰ号母线电压。若1号主变压器差动保护动作，跳开111开关和1100开关，此时满足110 kV备自投装置动作条件：Ⅲ母有压，Ⅰ母无压，备自投装置确认1号主变压器保护动作、1100开关跳位，延时合1200开关。动作后2号主变压器实际运行于Ⅲ母，应取Ⅲ号母线电压，但由于二次电压电压切换把手QK仍处于“运行于Ⅰ母位置”，将造成2号主变压器高压侧二次电压失压。

2 解决方案

为避免110 kV备自投装置动作改变运行方式，导致2号主变压器高压侧二次电压失压，本文对二次电压切换回路进行如下改进：增加一只用于实现桥1100开关位置和桥1200开关位置切换、具有2个线圈2YQ1和2YQ2的二次电压切换继电器，配合具有4对位置接点且满足改进回路功能需求的二次切换把手QK实现2号主变压器高压侧二次电压的自动切换，其中QK1-2或QK3-4接通表示2号主变压器运行于I母，QK5-6或QK7-8接通表示2号主变压器运行于Ⅲ母。改进回路如图6所示。

图6二次电压切换改进回路

以运行方式111开关合位、1100开关分位、1200开关合位、112开关合位为例，此时电压切换把手QK处于“运行于Ⅲ号母”位置，2号主变压器高压侧二次电压取Ⅲ号母线电压。若3号主变压器差动保护动作，跳开112开关和1200开关，能满足110 kV备自投装置动作条件：Ⅰ母有压，Ⅲ母无压，备自投装置确认3号主变压器保护动作、1200开关跳位，延时合1100开关。此时2号主变压器实际运行于Ⅰ母，应取Ⅰ号母线电压。在图6中，110 kV备自投动作后，2YQ1线圈励磁、2YQ2线圈失磁复归、1YQ2线圈复归，回路（101至102）：101接通、QK7.8接通、2YQ2常闭、2YQ1常开、1YQ2常闭、1YQ1线圈励磁、102接通；1YQ1线圈励磁，2号主变压器高压侧二次电压取得Ⅰ号母线电压，同时桥1200开关跳开后，2YQ2线圈复归，致使1YQ2线圈复归，断开Ⅲ号母线电压。此外1YQ1和1YQ2线圈中的常闭接点接入彼此回路，形成电气联锁，有效地避免了Ⅰ母和Ⅲ母电压的非法并列问题。

3 效果评价

3.1改进回路验证

为验证改进回路的可靠性和可行性，借助于昂立电气公司ONLY A660型号微机试验仪、上海电器公司DY-36型继电器、福禄克公司B750万用表、长江电器公司LW21-16/9.5711.3B2型转换开关等设备，利用连接片模拟桥1100开关和桥1200开关的位置，搭建如图6所示的二次电压切换回路。

利用微机试验仪输出6路数值不等的电压，模拟110 kV I号母线电压和Ⅲ号母线电压；通过连接片通断，模拟桥1100开关位置和桥1200开关位置以及110 kV备自投装置动作后桥开关位置变化，达到改变系统运行方式的目的。利用万用表测量系统运行方式改变前后输出电压值，验证回路的可行性与可靠性。

因系统运行方式较多，本文以100 kV扩大内桥变电站最常见运行方式进行分析。110 kV备自投装置动作后由运行方式1（进线111开关合位、进线112开关合位、桥1100开关合位和桥1200开关分位），改变为运行方式2（进线111开关合位、进线112开关合位、桥1100开关分位和桥1200开关合位）。具体试验数据如表1和表2所示，其中表1数据记录运行方式1的状态，表2数据记录运行方式2的运行状况。

表1运行方式1试验数据记录

表2运行方式2试验数据记录

通过表1数据分析可知，运行方式1中2号变压器高压侧二次电压通过桥1100开关合位取得I号母线电压；通过表2数据分析可知，110 kV备自投装置动作后，桥1100开关跳闸，桥1200开关合闸，此时桥1100开关分位，桥1200开关合位，2号变压器高压侧二次电压通过桥1200开关取得Ⅲ号母线电压；通过表1和表2数据对比分析可知，110 kV扩大内桥接线变电站中系统运行方式改变时，2号主变压器高压侧二次电压得到切换，不会造成二次电压失压。

3.2经济性分析

以宁夏地区某110 kV扩大内桥接线变电站为例，配置3台60MVA主变压器，正常运行每台主变压器容载比为1.8～2.1，每台主变压器负荷约为30MW。在极端情况下，当进线112带3台主变压器运行，且1号主变压器检修，负荷全部转移到2号主变压器时，3号主变压器因故障，跳开桥1200开关和进线112开关后，110 kV备自投装置判定进线112无压，进线111有压时，合进线111开关，因110 kV备自投装置动作改变系统运行方式带来的2号主变压器高压侧二次电压失压，造成2号主变压器保护误动，2号主变压器保护跳开桥1100开关和桥1200开关，此时会导致Ⅱ号母线和Ⅲ号母线上负荷全停，假使工业用电按照计费单价1元/（kW·h），按事故处理恢复送电时间8 h计算，因事故减少的电量输出为480MW·h，一次事故造成的直接经济损失约48万元。对于部分重要负荷用户而言，在该故障情况下造成的间接经济损失将无法估量。采用本文提出的改进回路，可以有效避免上述情况，最大幅度减少损失，具有显著的经济和社会效益。

4 结论

（1）在110 kV扩大内桥接线方式下，改进回路能满足110 kV扩大内桥接线所有运行方式且能够实现二次电压自动切换，有效解决了2号主变压器高压侧二次电压失压的问题。

（2）改进回路能够保障110 kV扩大内桥接线的主变压器安全稳定运行，减少电网企业和用户的经济损失。

（3）改进方案为110 kV扩大内桥接线方式的无人值守变电站二次电压切换回路提供了新的思路，在新建及改扩建工程中有极大的推广作用。

［1］ 尹志.内桥型接线中TV并列装置智能设计[J].云南电力技术，2012，40(1)：43-44.

［2］ 秦传明，黄璐，冯秋辉，等.扩大内桥接线备自投和TV并列回路的分析[J].自动化应用，2014(8)：104-106.

［3］ 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.

［4］ 吴燕，陆晓芸，舒杨，等.关于扩大内桥主接线PT安装位置的设计探讨[J].云南水力发电，2012，(21)：88-89.

［5］ 张闻勤，黄向前，张学超.电压并列装置设计缺陷浅析与改进对策[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2013，18（1）：59-62.

［6］ 郭碧媛,张丰.110 kV扩大内桥接线备自投逻辑分析[J].电力系统保护与控制,2010,38(7)：124-128.

［7］ 钱玉春，郑立.扩大内桥接线变电站自投装置配置及整定原则[J].华北电力技术，2010(3)：23-26.

［8］ 肖硕霜，修荣垄，党政.电压切换回路隐患分析及其改进措施[J].电气技术，2016，17（1）：90-93.

Discussion on secondary voltage sw itching loop w ith 110 kV expanded inner-bridge connectionmode

GUO Ke1,WANG En’ning2
(1.StateGrid Ningxia PowerDesign Co.,Ltd.,Yinchuan Ningxia 750001,China；2.Ningxia Connection Electric Power Design&ConsultCo.,Ltd.,Yinchuan Ningxia 750011,China)

Aiming at the problem of the 110 kV expanded inner-bridge connectionmode switching leading to the secondary voltage loss at the high voltage side of No.2main transformer,analyzes the design of secondary voltage switching loop at high voltage side of No.2 main transformer with expanded inner-bridge connection mode in 110 kV transformer substations of Ningxia power grid, puts forward an improvement switching loop which has two relays to coordinate switching.The application result shows that the improvement switching loop can effectively prevent the secondary voltage loss of No.2main transformer,ensure the safe and stable operation of themain transformer and reduce the economic lossof the powergrid enterprisesand customers.

110 kV expanded inner-bridge connection;operationmode;secondary voltage

TM645.2

B

1672-3643（2017）02-0039-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.008

2017-01-04

郭 科（1986），男，工学硕士，工程师，从事电力工程设计工作。

有效访问地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.008