柱上變壓器旁路更換技術(shù)初探

袁玉柱 程曉冰 胡德敏

1.徐州海倫哲專用車輛股份有限公司

2.銀川供電局

引言

10KV 配網(wǎng)變壓器等設(shè)備的安全運行是保障城市電網(wǎng)供電可靠性的重要基礎(chǔ)，由于變壓器在運行中的突發(fā)故障，需要在變壓器完全停電的狀況下，用較長的時間測尋和修復(fù)故障，即使采用更換新變壓器的辦法，停電時間也需3 小時左右，開展旁路不停電作業(yè)，可在用戶進行正常用電的情況下實現(xiàn)對配網(wǎng)線路的檢修、更換等工作，最終實現(xiàn)用戶不停電更換配網(wǎng)變壓器作業(yè)，保證電網(wǎng)供電可靠性。

目前針對變壓器的旁路檢修、更換作業(yè)主要采用旁路變壓器設(shè)備與配網(wǎng)變壓器并列運行，很短的時間內(nèi)，構(gòu)建一套臨時供電系統(tǒng)，在不間斷地供電狀態(tài)下，確保故障變壓器安全快捷完成搶修工作的同時，向低壓用戶保持不間斷臨時供電。而變壓器并列運行的條件是：連接組別相同；變比基本一致，誤差不超過0.5%；容量比不超過3；短路阻抗基本一致，誤差不超過10%。目前柱上配電變壓器Dyn11 的連接組別居多，但Yyn0的連接組別亦占有一定比例，因此有必要探討采用同一種旁路變壓器設(shè)備實現(xiàn)對兩種不同組別變壓器的旁路不停電檢修、更換作業(yè)。

圖1 變壓器并列運行示意圖

1 變壓器并列運行原理

變壓器并列運行如圖1 所示，是指一臺或多臺變壓器的一次繞組接于某個電壓等級公共母線，它們的二次繞組接于另一電壓等級的公共母線，同時向負載供電的運行方式。

兩臺連接組別不同的變壓器不能并列運行，Yyn0、Dyn11 兩種組別變壓器為例，其相量圖如圖2 所示，兩臺變壓器間將產(chǎn)生很大的電壓差，所引起的環(huán)流將超過額定電流的許多倍。若兩臺變壓器連接組別不同，線電壓相位差越大，環(huán)流就更大，可燒毀變壓器。

圖2 變壓器并列的電壓差及相位角差

2 旁路不停電更換柱上變壓器難點分析和技術(shù)方案

難點1：同一套旁路變壓器設(shè)備更換不同組別的柱上變

目前城市配網(wǎng)柱上變以油浸式變壓器為主，組別亦不盡相同，容量在400kVA以下的組別多為Yyn0，400kVA 以上組別Dyn11 型式，如果針對每一種組別的變壓器均配置相應(yīng)的旁路設(shè)備，一是成本較高，二是造成資源閑置浪費，因此，研究采用同一套旁路變壓器設(shè)備實現(xiàn)兩種不同組別變壓器的旁路不停電作業(yè)極具現(xiàn)實意義。

同樣以Yyn0、Dyn11 兩種組別變壓器為例，其低壓輸出特點為：相位角相差30°、相電壓差110V，針對上述特點，在旁路變壓器設(shè)備的低壓輸出控制柜內(nèi)設(shè)計一種可以自動判別旁路變壓器設(shè)備低壓饋出端與配網(wǎng)變壓器低壓饋出端的相位、相角、相序、電壓差是否滿足變壓器并列運行條件，若滿足則采用并列運行的方式實現(xiàn)柱上變的完全不停電檢修；若不能夠滿足并列運行條件，可通過該低壓控制柜自動識別兩變壓器低壓輸出相序是否一致，判定一致后，斷開柱上變低壓刀閘，然后通過旁路變壓器設(shè)備的低壓控制柜作用，實現(xiàn)柱上變的瞬間停電檢修。

難點2：柱上變低壓單項刀閘的開斷

目前為保證居民用電可靠性，縮小停電范圍，柱上變低壓輸出端多采用單相隔離開關(guān)控制，單相需檢修時，僅斷開該相開關(guān)而不至于影響其他兩相的正常運行（這里僅指單相居民用電），但若柱上變出現(xiàn)故障，即使?jié)M足與旁路變壓器設(shè)備并列運行條件，在完成并列后，如圖3 所示，由于配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)開關(guān)為單相隔離開關(guān)QS1、QS2、QS3，所以在配網(wǎng)變壓器退出運行時就存在配網(wǎng)變壓器只有兩相運行和只有單相運行的情況。兩臺變壓器就會同時出現(xiàn)三相負載不平衡的問題，可能導(dǎo)致兩臺變壓器低壓側(cè)電壓發(fā)生變化，產(chǎn)生電壓差，使得在兩變壓器并列的環(huán)形回路中產(chǎn)生環(huán)流，影響變壓器正常運行，因此有必要探討如何在實現(xiàn)與柱上變的并列運行后解除并列的方法。

因柱上變低壓輸出為單相隔離開關(guān)控制，不能同時分合，因此需研究在旁路變壓器設(shè)備內(nèi)特殊設(shè)計一種帶有同期檢測功能的低壓斷路器箱體，并留有電纜接口，該方案的具體施工方法是在柱上變低壓隔離開關(guān)的上下兩端，采用旁路電纜與帶有同期檢測裝置的斷路器并列，組建一條臨時小旁路系統(tǒng)，然后斷開單相隔離開關(guān)，電源通過帶有同期檢測裝置的斷路器向用戶供電，此時再采用變壓器并列運行的方式，實施對柱上變的旁路不停電檢修作業(yè)，實現(xiàn)用戶完全不停電。

圖3 柱上變與旁路變壓器設(shè)備并列運行圖

3 柱上變不停電作業(yè)具體實踐

為確保柱上變的旁路不停電作業(yè)安全及施工效率，配網(wǎng)柱上變旁路作業(yè)項目要經(jīng)過從理論探討、項目可行性研究，然后在培訓(xùn)場停電模擬操作，再在帶電線路上模擬操作，最后進行推廣使用這一“四部曲”。在模擬的過程中不斷完善，從理論到實踐多次結(jié)合，從而找出最切合實際作業(yè)特點的施工步驟，編寫現(xiàn)場作業(yè)規(guī)程，規(guī)范作業(yè)步驟，確保施工安全。

隨著城市配網(wǎng)的不斷發(fā)展及居民供電可靠性要求的不斷提高，柱上變不停電作業(yè)項目開展的頻率將會急劇增長，一些電力公司已經(jīng)開始組織開展配網(wǎng)箱變、線路等旁路作業(yè)項目的研究工作，并逐步推廣，采用旁路車載設(shè)備開展配網(wǎng)線路、設(shè)備的不停電作業(yè)，可大大縮短停電時間，縮小停電范圍，實現(xiàn)對用戶的不間斷供電。

4 結(jié)束語

城市配網(wǎng)變壓器不停電作業(yè)技術(shù)作為保證城市供電可靠性的關(guān)鍵作業(yè)技術(shù)，對快速推進用戶不停電檢修作業(yè)和用電安全保障，提升電力公司應(yīng)對電網(wǎng)突發(fā)事故的應(yīng)急、應(yīng)變能力極具現(xiàn)實意義。