110 kV擴大內橋接線方式二次電壓切換回路探討

郭 科，王恩寧

（1.國網(wǎng)寧夏電力設計有限公司，寧夏 銀川，750001；2.寧夏交聯(lián)電力設計咨詢有限公司，寧夏 銀川，750011）

高電壓技術

110 kV擴大內橋接線方式二次電壓切換回路探討

郭 科1，王恩寧2

（1.國網(wǎng)寧夏電力設計有限公司，寧夏 銀川，750001；2.寧夏交聯(lián)電力設計咨詢有限公司，寧夏 銀川，750011）

針對110 kV擴大內橋接線運行方式的切換導致主變壓器高壓側二次電壓失壓的問題，通過對寧夏電網(wǎng)現(xiàn)有110 kV變電站內橋接線中2號主變壓器高壓側二次電壓切換回路設計進行分析，提出一種2個繼電器配合的改進的二次電壓切換回路。應用結果表明：該改進回路能夠有效防止2號主變壓器高壓側二次電壓失壓，保障主變安全穩(wěn)定運行，減少電網(wǎng)企業(yè)和用戶的經濟損失。

110 kV擴大內橋接線；運行方式；二次電壓

110 kV擴大內橋接線是2條線路通過2臺橋開關帶3臺變壓器運行的接線（見圖1），具有節(jié)省寶貴線路走廊、減少高電壓等級變電站配出間隔、節(jié)約建設投資費用、建設周期短等優(yōu)點，是變電站廣泛應用的一種接線方式［1-2］。而現(xiàn)有110 kV變電站擴大內橋接線的二次電壓切換回路設計方案存在2號主變壓器高壓側二次電壓失壓的風險。本文分析了現(xiàn)有設計方案中2號主變壓器高壓側二次電壓產生失壓的原因，提出了切實可行的解決方案。

圖1 110 kV擴大內橋接線一次主接線

1 二次電壓切換回路現(xiàn)狀及存在的問題

1.1二次電壓切換回路現(xiàn)狀

1.1.1 回路1

在目前110 kV變電站擴大內橋接線中，典型二次電壓切換回路如圖2所示，將內橋1100開關和內橋1200開關及刀閘位置串聯(lián)接入并列繼電器，同時配置二次電壓并列/解列把手QK［3］。

圖2二次電壓切換回路1

圖2中，A63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母A相二次母線電壓、B63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母B相二次母線電壓、C63（5）0-11表示110 kV I（Ⅲ）母C相二次母線電壓。A710、B710和C710分別表示2號變壓器高壓側A相、B相和C相二次電壓，1YQ表示電壓切換繼電器，QK表示轉換開關。

1.1.2 回路2

某110 kV變電站單獨設計1套二次電壓切換繼電器，接入內橋1100開關和內橋1200開關實際位置實現(xiàn)2號主變高壓側二次電壓切換［4］，如圖3所示。

圖3二次電壓切換回路2

1.1.3回路3

正常運行方式下，110 kVⅠ號母線有電壓的條件是進線111開關合位，110 kVⅢ號母線有電壓的條件是進線112開關合位，2號主變壓器高壓側二次電壓只能通過內橋?、裉柲妇€電壓或Ⅲ號母線電壓。某110 kV變電站將進線開關位置串接入2號主變壓器高壓側二次電壓切換回路中，以防止二次電壓非法并列[5]，如圖4所示。

圖4二次電壓切換回路3

1.1.4回路4

某110 kV變電站為防止2號主變壓器高壓側二次電壓Ⅰ母電壓和Ⅲ母電壓非法并列運行，在切換回路中增加二次電壓切換把手QK［6］，其中，QK1-2接通表示2號變壓器運行于I母，QK3-4接通表示2號變壓器運行于Ⅲ母。根據(jù)變電站實際運行方式調整電壓切換把手位置，避免了2號主變壓器高壓側二次電壓非法并列的發(fā)生，如圖5所示。

圖5二次電壓切換回路4

1.2存在問題的分析

圖2所示二次電壓切換回路1，在一次設備并列時二次電壓直接并列，適用于1條線路帶3臺主變壓器的運行方式，不能滿足兩條線路同時運行、內橋1100開關或內橋1200開關斷開的運行方式，此時2號主變壓器高壓側二次電壓會失壓。

圖3所示二次電壓切換回路2，能夠實現(xiàn)2號主變壓器高壓側二次電壓切換，確保在任意一段母線電壓互感器退出運行而相應內橋開關投入情況下，可以從另一段母線的電壓互感器二次繞組取得電壓。但不能有效避免倒閘操作時內橋1100開關、內橋1200開關、進線111開關和進線112開關均在合位時，主變高壓側二次電壓的非法并列情況。

圖4所示二次電壓切換回路3，針對主變壓器檢修需進行倒閘操作情況，操作過程中會出現(xiàn)110 kV 2條進線合環(huán)運行的狀態(tài)，此時運行方式進線111開關、橋1100開關、橋1200開關、進線112開關合位，仍會造成2號主變壓器高壓側二次電壓非法并列運行的情況。

圖5所示二次電壓切換回路4，雖然有效的避免了2號主變壓器高壓側二次電壓非法并列的問題，具有一定實用價值，但在目前絕大多數(shù)無人值守變電站中，當110 kV備自投裝置動作改變運行方式后，2號主變壓器高壓側二次電壓切換把手QK由于不能自動切換，將造成2號主變壓器高壓側失去二次電壓［7-8］。以運行方式111開關合位、1100開關合位、1200開關分位、112開關合位為例，此時電壓切換把手QK處于“運行于Ⅰ母”位置，2號主變壓器高壓側二次電壓?、裉柲妇€電壓。若1號主變壓器差動保護動作，跳開111開關和1100開關，此時滿足110 kV備自投裝置動作條件：Ⅲ母有壓，Ⅰ母無壓，備自投裝置確認1號主變壓器保護動作、1100開關跳位，延時合1200開關。動作后2號主變壓器實際運行于Ⅲ母，應?、筇柲妇€電壓，但由于二次電壓電壓切換把手QK仍處于“運行于Ⅰ母位置”，將造成2號主變壓器高壓側二次電壓失壓。

2 解決方案

為避免110 kV備自投裝置動作改變運行方式，導致2號主變壓器高壓側二次電壓失壓，本文對二次電壓切換回路進行如下改進：增加一只用于實現(xiàn)橋1100開關位置和橋1200開關位置切換、具有2個線圈2YQ1和2YQ2的二次電壓切換繼電器，配合具有4對位置接點且滿足改進回路功能需求的二次切換把手QK實現(xiàn)2號主變壓器高壓側二次電壓的自動切換，其中QK1-2或QK3-4接通表示2號主變壓器運行于I母，QK5-6或QK7-8接通表示2號主變壓器運行于Ⅲ母。改進回路如圖6所示。

圖6二次電壓切換改進回路

以運行方式111開關合位、1100開關分位、1200開關合位、112開關合位為例，此時電壓切換把手QK處于“運行于Ⅲ號母”位置，2號主變壓器高壓側二次電壓?、筇柲妇€電壓。若3號主變壓器差動保護動作，跳開112開關和1200開關，能滿足110 kV備自投裝置動作條件：Ⅰ母有壓，Ⅲ母無壓，備自投裝置確認3號主變壓器保護動作、1200開關跳位，延時合1100開關。此時2號主變壓器實際運行于Ⅰ母，應取Ⅰ號母線電壓。在圖6中，110 kV備自投動作后，2YQ1線圈勵磁、2YQ2線圈失磁復歸、1YQ2線圈復歸，回路（101至102）：101接通、QK7.8接通、2YQ2常閉、2YQ1常開、1YQ2常閉、1YQ1線圈勵磁、102接通；1YQ1線圈勵磁，2號主變壓器高壓側二次電壓取得Ⅰ號母線電壓，同時橋1200開關跳開后，2YQ2線圈復歸，致使1YQ2線圈復歸，斷開Ⅲ號母線電壓。此外1YQ1和1YQ2線圈中的常閉接點接入彼此回路，形成電氣聯(lián)鎖，有效地避免了Ⅰ母和Ⅲ母電壓的非法并列問題。

3 效果評價

3.1改進回路驗證

為驗證改進回路的可靠性和可行性，借助于昂立電氣公司ONLY A660型號微機試驗儀、上海電器公司DY-36型繼電器、福祿克公司B750萬用表、長江電器公司LW21-16/9.5711.3B2型轉換開關等設備，利用連接片模擬橋1100開關和橋1200開關的位置，搭建如圖6所示的二次電壓切換回路。

利用微機試驗儀輸出6路數(shù)值不等的電壓，模擬110 kV I號母線電壓和Ⅲ號母線電壓；通過連接片通斷，模擬橋1100開關位置和橋1200開關位置以及110 kV備自投裝置動作后橋開關位置變化，達到改變系統(tǒng)運行方式的目的。利用萬用表測量系統(tǒng)運行方式改變前后輸出電壓值，驗證回路的可行性與可靠性。

因系統(tǒng)運行方式較多，本文以100 kV擴大內橋變電站最常見運行方式進行分析。110 kV備自投裝置動作后由運行方式1（進線111開關合位、進線112開關合位、橋1100開關合位和橋1200開關分位），改變?yōu)檫\行方式2（進線111開關合位、進線112開關合位、橋1100開關分位和橋1200開關合位）。具體試驗數(shù)據(jù)如表1和表2所示，其中表1數(shù)據(jù)記錄運行方式1的狀態(tài)，表2數(shù)據(jù)記錄運行方式2的運行狀況。

表1運行方式1試驗數(shù)據(jù)記錄

表2運行方式2試驗數(shù)據(jù)記錄

通過表1數(shù)據(jù)分析可知，運行方式1中2號變壓器高壓側二次電壓通過橋1100開關合位取得I號母線電壓；通過表2數(shù)據(jù)分析可知，110 kV備自投裝置動作后，橋1100開關跳閘，橋1200開關合閘，此時橋1100開關分位，橋1200開關合位，2號變壓器高壓側二次電壓通過橋1200開關取得Ⅲ號母線電壓；通過表1和表2數(shù)據(jù)對比分析可知，110 kV擴大內橋接線變電站中系統(tǒng)運行方式改變時，2號主變壓器高壓側二次電壓得到切換，不會造成二次電壓失壓。

3.2經濟性分析

以寧夏地區(qū)某110 kV擴大內橋接線變電站為例，配置3臺60MVA主變壓器，正常運行每臺主變壓器容載比為1.8～2.1，每臺主變壓器負荷約為30MW。在極端情況下，當進線112帶3臺主變壓器運行，且1號主變壓器檢修，負荷全部轉移到2號主變壓器時，3號主變壓器因故障，跳開橋1200開關和進線112開關后，110 kV備自投裝置判定進線112無壓，進線111有壓時，合進線111開關，因110 kV備自投裝置動作改變系統(tǒng)運行方式帶來的2號主變壓器高壓側二次電壓失壓，造成2號主變壓器保護誤動，2號主變壓器保護跳開橋1100開關和橋1200開關，此時會導致Ⅱ號母線和Ⅲ號母線上負荷全停，假使工業(yè)用電按照計費單價1元/（kW·h），按事故處理恢復送電時間8 h計算，因事故減少的電量輸出為480MW·h，一次事故造成的直接經濟損失約48萬元。對于部分重要負荷用戶而言，在該故障情況下造成的間接經濟損失將無法估量。采用本文提出的改進回路，可以有效避免上述情況，最大幅度減少損失，具有顯著的經濟和社會效益。

4 結論

（1）在110 kV擴大內橋接線方式下，改進回路能滿足110 kV擴大內橋接線所有運行方式且能夠實現(xiàn)二次電壓自動切換，有效解決了2號主變壓器高壓側二次電壓失壓的問題。

（2）改進回路能夠保障110 kV擴大內橋接線的主變壓器安全穩(wěn)定運行，減少電網(wǎng)企業(yè)和用戶的經濟損失。

（3）改進方案為110 kV擴大內橋接線方式的無人值守變電站二次電壓切換回路提供了新的思路，在新建及改擴建工程中有極大的推廣作用。

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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，工學碩士，工程師，從事電力工程設計工作。

有效訪問地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.008