某500kV大容量變壓器低壓側(cè)電壓等級(jí)選擇

孫明剛 唐春玲

【摘要】500kV變電站采用1500MVA的大容量變壓器，將出現(xiàn)許多新的技術(shù)問(wèn)題。本專題針對(duì)1500MVA變壓器低壓側(cè)母線電壓波動(dòng)、變壓器短路阻抗和設(shè)備造價(jià)等方面進(jìn)行探討，推薦采用大容量變壓器的500kV變電站低壓側(cè)采用66kV電壓等級(jí)。

【關(guān)鍵詞】大容量變壓器;低壓側(cè);電壓等級(jí);選擇

1.前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程逐步加快，用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)，但是符合變電站建設(shè)的土地卻日漸稀少。采用大容量變壓器能夠增加單座變電站的輸送能力，減少變電站建設(shè)座數(shù)，降低單位變電容量投資，節(jié)約土地資源，解決負(fù)荷增長(zhǎng)與城市發(fā)展的矛盾;還能有效延緩電網(wǎng)建設(shè)、優(yōu)化基建項(xiàng)目，從而對(duì)規(guī)劃新建變電站的落點(diǎn)、容量安排以及投資產(chǎn)生影響，為城市規(guī)劃與經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更好的支撐。

2.國(guó)內(nèi)500kV大容量變壓器的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)500kV變壓器主要采用容量為750MVA和1000MVA兩種形式，隨著大容量變壓器（1200MVA和1500MVA）制造技術(shù)的成熟，部分發(fā)達(dá)地區(qū)逐步試點(diǎn)采用大容量變壓器;，2006年華北電網(wǎng)采用了1200MVA變壓器;2010年4月投產(chǎn)的上海靜安地下變電站規(guī)劃3組1500MVA變壓器。這些大容量變壓器一般布置在負(fù)荷密集地區(qū)的終端變電站內(nèi)。與已有常規(guī)500kV變電站低壓側(cè)電壓等級(jí)選擇相比有差別：1）低壓側(cè)短路容量偏小，投切單組電容器波動(dòng)大;2）為提高短路容量，增加變壓器制造難度和造價(jià)。

3.擬建500kV變電站概述

擬建的500kV變電站位于我國(guó)第三大副省級(jí)國(guó)家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)-兩江新區(qū)。根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃及新區(qū)負(fù)荷發(fā)展水平，該站遠(yuǎn)景規(guī)模為：3臺(tái)1500MVA主變，500kV規(guī)劃出線10回，采用一個(gè)半斷路器接線方式。其中220kV規(guī)劃出線18回，220kV電氣主接線采用雙母線雙分段接線，使用無(wú)功補(bǔ)償：按每臺(tái)主變4組108Mvar低壓電容器，1組60Mvar低壓電抗器。

4.變壓器低壓側(cè)電壓等級(jí)的選擇

4.1 低壓側(cè)電壓波動(dòng)

電網(wǎng)2014年小負(fù)荷方式下，變壓器低壓側(cè)分別采用110kV、66kV和35kV電壓等級(jí)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的短路電流及容量。根據(jù)《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》GB/T12326-2008“變電站低壓側(cè)投切單組無(wú)功補(bǔ)償裝置引起所接母線電壓的變動(dòng)值不宜超過(guò)額定電壓的2.5%”的要求，計(jì)算投切單組108Mvar電容器下，選擇不同電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)值，如表1所示。

表1 不同電壓等級(jí)的母線電壓變化（變壓器阻抗采用常規(guī)值）

當(dāng)變壓器低壓側(cè)選用35kV電壓等級(jí)時(shí)，投切單組電容器對(duì)低壓側(cè)母線波動(dòng)不滿足要求，其他情況下，電壓波動(dòng)率均能滿足規(guī)程的要求。

4.2 變壓器阻抗

低壓側(cè)采用35kV電壓等級(jí)，為使低壓側(cè)母線電壓波動(dòng)滿足要求，需提高低壓側(cè)短路電流（容量）。然而，短路電流與短路阻抗成反比，提高短路電流，則需減小短路阻抗，電網(wǎng)所受的影響將會(huì)增大，系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)開(kāi)斷的短路電流也大。當(dāng)變壓器短路時(shí)，繞組會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力并產(chǎn)生更高的短路溫升，給變壓器制造的結(jié)構(gòu)和造價(jià)帶來(lái)大幅度的增長(zhǎng)。一般在電網(wǎng)中很少采用小阻抗變壓器的方法來(lái)滿足電壓波動(dòng)的需求。

4.3 各電壓等級(jí)設(shè)備造價(jià)

根據(jù)我國(guó)對(duì)電壓等級(jí)的劃分，一般把110kV電壓等級(jí)稱為高壓電網(wǎng)，35kV和66kV電壓等級(jí)為中壓電網(wǎng);66kV和35kV設(shè)備在絕緣考慮上相差不大，造價(jià)也相近，110kV電壓等級(jí)由于絕緣的原因造價(jià)比66kV和35kV高不少。由最新的“電網(wǎng)工程設(shè)備材料信息價(jià)”110kV、66kV和35kV斷路器設(shè)備的信息價(jià)如表2所示。

每組變壓器需要5組配電裝置，4組電容器和1組電抗器，若低壓側(cè)采用35kV電壓等級(jí)，低壓側(cè)造價(jià)約1972萬(wàn)元（5×20+1×200+4×418）;采用66kV電壓等級(jí)，造價(jià)約2262萬(wàn)元;采用110kV電壓等級(jí)，造價(jià)約3100萬(wàn)元。綜合考慮低壓側(cè)電壓波動(dòng)、變壓器短路阻抗和設(shè)備造價(jià)等因素，變壓器低壓側(cè)采用66kV電壓等級(jí)較合理。

表2 110kV、66kV和35kV設(shè)備的信息價(jià)表萬(wàn)元

5.結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速發(fā)展。電網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)大容量、高密度供電需求的新形勢(shì)，特別在“十二五”期間，電網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)超大變電容量的趨勢(shì)更加突出。大容量變壓器的應(yīng)用的逐步普及，為節(jié)省變電站占地面積、節(jié)省送電線路走廊，提高輸變電的可靠性，解決大容量、高密度輸變電的問(wèn)題提供一個(gè)有效、可行的解決方案。500kV兩江站采用1500MVA變壓器，綜合電壓波動(dòng)、設(shè)備電動(dòng)力和設(shè)備制造力和變壓器自身的經(jīng)濟(jì)性，變壓器低壓側(cè)推薦采用66kV電壓等級(jí)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：孫明剛（1979—），男，重慶人，碩士，中級(jí)工程師，現(xiàn)供職于國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院重慶有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)規(guī)劃。