500kV变电站交流系统改造浅析

邱云志

【摘 要】500kV变电站交流系统改造工程过程跟踪，根据变电站380V 站用交流開关优化配置专项整改措施的相关要求，分析当前变电站交流系统现状及问题，根据改造施工内容，分析设计原理及跟进改造工作开展情况。

【关键词】站用变;负荷;保护

中图分类号： TM773文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）36-0284-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.133

1 现场站用电源配置

现场500kV变电站站用电源接线图示意图如图1。

图1 站用交流系统示意图

站用工作电源为变电站内工作负荷提供长期交流电源，当站用工作电源停电时备用电源替代供电;同时，应急电源的配备为防止在有限时间内给停电带来重大人身、设备安全或负荷大量减少，变电站常配有如快速自启动柴油发电机、交流不停电电源（UPS）等以作应急。

站用交流电源从不同变压器低压侧分别引接两回容量相同工作电源#1、#2，从站外引接一回可靠站用变电源#0。配置的每回站用电源容量需满足全站计算负荷用电需求。改造500kV变电站现有站用变3台，容量均为800kVA，布置在380/220V中央配电室，#1站用变电源引自#3主变34.5kV侧作为工作电源I，#2站用变电源引自#2主变34.5kV侧作为工作电源II（500kV改造变电站内现有主变两台，分别为#2及#3主变），#0站用变电源引自站外10kV电源作为备用电源，对站外引接站用电源采用10kV电压等级，是在满足可靠性的前提下采用低电压等级以节省成本。

多种站用电源涉及切换问题，站用电源切换时应先了解工作电源和备用电源的关系。以图示站用变接线图，站内电源优先使用工作电源#1、#2，检测到任意一项电压中断，延时切至备用电源#0，工作电源恢复时，延时自动切回工作电源供电。500kV切换方案有ATS自投、带分段备自投、不带分段备自投。500kV改造变电站站用变接线图中显示采用的ATS自投方式，ATS自投以操作步骤少，操作过程简单，自动投切、恢复供电速度快，无须设计电气闭锁等优点成为500kV变电站常选方案。

其次应急电源与正常电源之间应采用防并列运行的措施，当有特殊要求时，应急电源向正常电源转换需短暂并列时，应采取安全运行的措施。应急及备用电源的选择是根据运行中断供电的时间进行切换：

1）当自投装置的动作时间满足允许的停电时间，可选自投装置;

2）当允许停电时间为毫秒级设备，则选用蓄电池静止型不间断电源或柴油机UPS;

3）当允许停电时间大于等于15s时，可选用快速自启动发电机组。

2 负荷分类及改造

站用电负荷宜由站用配电屏直配供电，对重要负荷应采用分别接在两段母线上的双回路供电方式，当前500kV改造变电站有三台容量均为800kVA的站用变，根据规范要求，对大于50kVA的站用负荷应采用站用配电屏直接供电，小容量负荷宜采用集中供电就地分供。此次交流改造的变电站，380/220V中央配电室配有站用配电屏13面，其检修，照明、动力等所有负荷均从380V交流母线直接取电，不符合负荷分配及交流开关配置要求。

对站用电负荷进行分析，对其进行分类及统计，现场站用变母线上主要负荷有供主控楼负荷，主变冷却器负荷、动力电源箱、发电机车、生活用水及消防水泵、照明、试验电源箱和检修电源箱。

针对改造变电站站用负荷分类，通过对其负荷的特性进行分析并进行负荷计算。对负荷而言，对负荷进行统计计算时，常将负荷细分为经常、不经常和连续、短时及断续的组合，计算原则一般为连续负荷及经常短时负荷计入负荷统计，不经常短时及断续不计入负荷统计计算。站用电源负荷计算公式如下：

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其中S为站用变压器容量，K1为站用电力负荷换算系数，一般取值0.85，P1为站用动力负荷之和，P2为站用电热负荷之和，P3为站用照明负荷之和。

负荷分析、统计计算验证配置的每回站用电源容量需满足全站计算负荷用电需求，同时500kV改造变电站投运年限较久，有新技术、新设备投运导致新增负荷如现代智能巡检机器人等，判定此时站用变电源容量是否仍然满足且裕度合理。验算确认每台800kVA站用变容量满足站用变负荷运行要求。

负荷改造工作，需对负荷供电方式进行分析，根据负荷停电影响将负荷分为I、II、III类，对部分重要负荷采用双电源供电，在改造过程中，一段母线停电时，对有双电源配置的负荷通过另一个母线供电，对部分单电源不允许停电负荷通过采用转接方式供电，即在一段母线拆接点负荷侧加延长线至另一带电母线，低压电可带电操作转接负荷，同时注意是否存在两端合环开关，对合环开关确保断电才能确保待停电母线停电安全。其中对检修电源而言，因检修电源网络采用按功能区域单回路分支供电方式，且工作现场检修电源箱无负荷，可直接停用。

根据大于50kVA的站用负荷应采用站用配电屏直接供电，小容量负荷宜采用集中供电就地分供原则，对负荷连接方式进行重新分配，首先对一段母线停电，此时#1及#0站用变停电转检修状态，对大容量负荷连接母线的主馈线开关，其保持直接连接母线，可用原主馈线开关;对小容量负荷分供需新增大容量主馈线开关及分支小母线，其新增馈线开关计算电流满足其下端分支负荷计算电流之和及级差配合要求，新增开关接入母线时配置相应的速断、过流延时及接地保护功能。

两段母线进行同样的改造过程，先断一段母线进行负荷调整，调整过程中一段母线停电时间较长，此时#1及#0站用变停电，#2站用变如发生故障，有可能造成站内站用电失电，提前检查直流系统及UPS系统正常，站内发电机配置足够柴油以备应急供电，同时也可申请应急发电车在站内应急备用。

500kV改造变电站站用变工作分期、分区进行，为保证安全对分期工作设备必须进行停电、验电、接地、挂牌及装设遮栏，对不工作区域进行隔离，针对装设遮栏，实际围网装设过程中发现有展开围网捋不顺网，“止步高压危险”朝向标识正反面区别不明显，工作区域已围好但有剩余围网，收纳摆放不便，工作完成后拆除，原剩下的围网合并不便等问题。针对此问题，提请职创项目，并应用职创项目可拓展红外对射告警围栏成果，可有效提高工作效率。

3 保护改造

对站用电系统，500kV改造变电站正常运行方式为#1站用变对中央配电系统380/220V I段母线供电，#2站用变对中央配电系统380/220V II段母线供电，#1站用电进线、备自投屏站用电源智能控制单元的工作模式设置为“固定电源1”，#2站用电进线、备自投屏站用电源智能控制单元的工作模式设置为“固定电源2”，#0站用变空载。

根据负荷分类特性，I类负荷必须采用双电源供电，其电源切换方式分明备用及暗备用，明备用也称为专用备用，即为专设一台平时不工作的变压器，有变压器退出时投入。暗备用为无专用备用变压器，每台厂用变压器均投入工作，处于半负荷运行状态。当任一台厂用变压器断开时，该段母线由旁边的另一台厂用变压器供电，它们互为备用。其中明备用一般采用电源自动切换模式，暗备用采用电源手动切换模式;II类负荷采用双电源供电，采用电源手动切换方式;III类如照明、检修等采用单电源供电方式。但自投有风险，带故障自投会扩大故障，根据南方电网反措要求，同时根据改造变电站交流系统可知，#0站用变为明备用，设置为“固定电源模式”即手动切换模式，此处改造同时新增#1、#2站用变零序过流保护动作闭锁ATS自投回路，同时新增#1、#2、#0站用变保护动作跳站用变低压侧断路器回路。正常运行方式为#1、#2站用变供电，#0站用变为备用，#1、#2站用变零序过流保护动作闭锁ATS自投，防止变低馈线发生故障时，ATS自投切换至#0站用变导致#0站用变跳闸，扩大事故范围，此时只有#2站用变工作，若此时#2站用变失电则导致全站交流失电，两台站用变失电构成电力安全事件。故通过对保护改造实现增加闭锁功能。

4 小结

通过对500kV改造变电站交流系统分析其配置现状及问题，针对此次改造要求，对低压母线负荷进行重新布置，与此同时对ATS备自投方式进行改造，为保证交流系统持续稳定安全运行。

【参考文献】

[1]220kV～1000kV变电站站用电设计技术规程.2016.

[2]重要電力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范.2012.

[3]供配电系统设计规范.2009.

[4]火力发电厂用电设计技术规定.2014.

[5]220kV～1000kV变电站站用电设计技术规程.2016.

[6]220kV～750kV变电站设计技术规程.2012.