110kV 變電站雙電源并列運(yùn)行中存在的問題分析

李云鋒

（國網(wǎng)河南省電力公司三門峽供電公司，河南 三門峽 472000）

引言

合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，繼電保護(hù)裝置能否發(fā)揮積極的作用，與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布置的是否合理有著密切的關(guān)系，所以必須把它作為一個(gè)有機(jī)整體統(tǒng)籌考慮，全面安排。對于110kV 線路一般采用環(huán)網(wǎng)布置，開環(huán)的運(yùn)行方式。但隨著負(fù)荷變電站容量的增大，負(fù)荷性質(zhì)重要性的加強(qiáng)，局部地區(qū)某些110kV 線路難以承受變電站的所有負(fù)荷，如圖所示：當(dāng)負(fù)荷變電站電源都來自于同一個(gè)中心變電站時(shí)，如果負(fù)荷變電站的負(fù)荷較重，為了降低線損、增強(qiáng)可靠性，往往要求采用雙回線并列運(yùn)行方式，此種方式優(yōu)點(diǎn)是提高了設(shè)備利用率，但此種方式對系統(tǒng)及保護(hù)整定計(jì)算將帶來很大的困擾。

二、110kV 變電站雙電源并列運(yùn)行方式簡介

110kV 變電站雙電源并列運(yùn)行主要指的是：變電站的甲、乙線路兩側(cè)的開關(guān)都處于運(yùn)行狀態(tài)，受電側(cè)母聯(lián)開關(guān)都處于合位中，通常會(huì)將這種運(yùn)行方式應(yīng)用于受電側(cè)負(fù)荷比較大的情況下。由于單回線難以承受變電站中的全部負(fù)荷，應(yīng)用這種運(yùn)行方式，能夠保證甲乙電源線良好運(yùn)行，并且在兩條線路中都會(huì)配備全線速動(dòng)的繼電保護(hù)裝置。

三、110kV 變電站雙電源并列運(yùn)行方式中存在的問題

雙電源并列運(yùn)行方式實(shí)際上在局部形成了小的電磁環(huán)網(wǎng)，其對220 kV 變電站的運(yùn)行有著一定的影響。如圖2，當(dāng)220kV 變電站110kVI 母所帶的一條出線發(fā)生故障時(shí)，由于保護(hù)或開關(guān)自身的問題未及時(shí)切除故障，開關(guān)1 未跳開，此時(shí)應(yīng)由1#、2#主變110kV 側(cè)后備保護(hù)I 時(shí)限動(dòng)作跳開110kV 母聯(lián)開關(guān)2，再由1#主變110kV 側(cè)后備保護(hù)II 時(shí)限動(dòng)作跳開開關(guān)3，從而完成1l0kVI 母停電隔離故障，保留110kVII 母正常運(yùn)行。

但是，由于有雙電源并列運(yùn)行方式的存在，上述一系列保護(hù)動(dòng)作后，局部電網(wǎng)變成了如圖3 所示，并沒有按照事先設(shè)計(jì)的方案將故障隔離開，而是由主變通過開關(guān)4 →電源乙線→ 母聯(lián)開關(guān)5→電源甲線→1l0kVI母→開關(guān)1→故障點(diǎn)這條路徑繼續(xù)提供故障電流。由于110kV 變電站的落點(diǎn)布局越來越密，雙回電源線的長度一般不會(huì)很長，有些甚至非常短，這樣，110kV變電站內(nèi)的橋開關(guān)實(shí)際充當(dāng)了220kV變電站110kV母線的第二個(gè)母聯(lián)開關(guān)，將導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)1#、2#主變后備保護(hù)中跳母聯(lián)開關(guān)縮小停電范圍的目標(biāo)。在這種情況下，目前的繼電保護(hù)配置會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大停電范圍，而且故障類型不同，造成的影響也不盡相同。

1.兩相或三相短路故障

當(dāng)故障類型為兩相或三相短路故障時(shí)，在主變后備保護(hù)跳開開關(guān)2 和開關(guān)3 后，繼續(xù)由2#主變110kV 側(cè)后備保護(hù)跳開開關(guān)4，最終切除故障，進(jìn)而造成220kV 變電站的110kV 部分全停。

2.接地故障

當(dāng)故障類型為接地故障時(shí)，情況稍復(fù)雜一些，需考慮#1、#2 主變中性點(diǎn)接地方式。首先對1#主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式進(jìn)行簡單分析，如前所述，當(dāng)主變110kV 后備保護(hù)動(dòng)作，跳開開關(guān)2 和開關(guān)3 后，該站110kV 系統(tǒng)實(shí)際變成了中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，接地故障會(huì)使2#主變及1l0kV 變電站內(nèi)的兩臺(tái)變壓器中性點(diǎn)電壓升高，導(dǎo)致這三臺(tái)主變過電壓保護(hù)動(dòng)作，最終將這三臺(tái)主變跳閘停電，停電范圍同樣擴(kuò)大。其次對2#主變中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式進(jìn)行簡單分析，開關(guān)2 和開關(guān)3 跳閘后，繼續(xù)由2#主變沿圖3 所示的路徑給故障點(diǎn)提供零序電流，最終由2#主變110kV 側(cè)后備保護(hù)跳開開關(guān)4，至此故障隔離，但220kV 變電站的110kV 部分全停，導(dǎo)致系統(tǒng)中的停電范圍擴(kuò)大。

四、相關(guān)的解決措施

通過雙回電源并列運(yùn)行方式分析發(fā)現(xiàn)，這種運(yùn)行方式相當(dāng)于220kV 變電站110kV 系統(tǒng)有兩個(gè)母聯(lián)開關(guān)并列運(yùn)行，這與典型保護(hù)配置原則相違背，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)會(huì)擴(kuò)大停電范圍。鑒于此，可通過調(diào)整變運(yùn)行方式或增加保護(hù)配置等方法來完善。

（一）調(diào)整運(yùn)行方式

(1)將電源甲、乙線受端開關(guān)采取一主一備(熱備)方式運(yùn)行，110kV 變電站安裝備自投裝置，同時(shí)考慮線路潮流按照單回線控制。(2)如果受條件限制，必須采取雙回線并列運(yùn)行方式，可以采取將1lOkV 變電站兩回電源線倒在220kV 變電站一條母線上運(yùn)行的方式，但必須考慮兩段母線負(fù)荷平衡問題。

（二）增加保護(hù)配置

在220kV 變電站110kV 母線加裝失靈保護(hù)，當(dāng)出線開關(guān)發(fā)生拒動(dòng)時(shí)切除故障線路所在母線上所有元件，及時(shí)隔離故障。

（三）做好負(fù)荷預(yù)測工作

在變電站初期設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)景規(guī)劃時(shí)，盡可能地做好中遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測工作，盡量避免出現(xiàn)雙回電源并列運(yùn)行的局面。針對當(dāng)前義馬變雙電源并列運(yùn)行采取的措施是：將110kV Ⅰ砥義線、Ⅱ砥義線均倒至砥110kV 東母一條母線運(yùn)行，發(fā)生故障時(shí)能夠有效的縮小停電范圍。

五、結(jié)束語

今后在安排電網(wǎng)運(yùn)行方式時(shí)要充分從系統(tǒng)的角度進(jìn)行全面考慮，合理配置負(fù)荷，避免采用這種雙電源并列運(yùn)行方式。同時(shí)要盡早結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、改造等，使110kV 變電站采用一主一備電源備自投方式供電，從而確保供電端和受電端均安全可靠運(yùn)行。