110kV变电站设计论文：接入系统方式的优化改进
摘要：
本论文通过对110kV变电站原有接入系统方式的深入分析，提出了一系列的改进措施。这些改进旨在提升企业内部电网的供电可靠性，确保稳定运行。
关键词：变电站、接入系统、优化改进
0 前言
南昌长力钢铁股份有限公司（简称南钢公司）目前拥有两座110kV变电站，总变电容量为221.615 MVA。其中，第一变电站容量为90 MVA，第二变电站容量为131.615 MVA。这两个变电站通过双“T”接入110kV昌钢Ⅰ线和110kV昌钢Ⅱ线，再接入南昌供电公司220kV昌东变电站。南钢公司正常生产时，两座变电站的总用电负荷为130~150 MVA。
1 110kV变电站原接入系统方式存在的问题
钢铁企业对电力需求量巨大，对供电可靠性的要求极高。南钢公司也面临同样的挑战。然而，由于客观条件的限制，两座变电站仅能共用双回线路接入电力系统电网，这对南钢公司内部电网的运行管理工作造成了极大困扰。
1) 南钢公司唯一的受电电源是南昌供电公司220kV昌东变电站，其稳定性对南钢公司至关重要。一旦该变电站110kV母线发生故障，南钢公司将遭受巨大停电损失。
2) 110kV昌钢Ⅰ线和Ⅱ线的设计最大载流量分别为80 MVA和100 MVA，这两条线路都无法单独承载南钢公司正常生产时的全部用电负荷。任何一条线路发生故障或停电检修，变电站将被迫减负荷运行。
3) 受限于线路载流量，变电站在正常或事故状态下，必须采用限负荷方法调整110kV系统运行方式。这不仅会导致部分用户短暂中断受电，而且在事故状态下，会延长用户停电时间，扩大事故影响。
4) 南钢公司“十一五”规划期间需新增用电负荷120~150 MVA。由于受电源点和受电渠道的限制，以及受电渠道输送能力不足，现有110kV变电站接入系统方式无法满足新增用电需求，无法满足公司“十一五”发展规划。
维持现有接入系统方式不利于公司内部电网稳定运行，也不利于公司的持续发展。因此，必须利用适当机会进行优化改进。
2 110kV变电站接入系统方式优化改进方案
根据南钢公司2007年技改项目计划，自2007年6月起，开始建设南钢三变（简称三变）工程。该工程旨在解决“十一五”规划期的新增用电问题，同时改进110kV变电站原接入系统方式的可靠性。经过与省电力设计院及市供电公司的多次沟通，三变工程（包括一变、二变）按照如下要求进行接入系统设计：
1) 三变新建双回线路接入南昌供电公司220kV观田变电站，线路满足n-1运行条件。
2) 二变新建双回线路接入南昌供电公司220kV观田变电站，线路满足n-1运行条件。
3) 一变维持原有双回线路（110kV昌钢Ⅰ线和110kV昌钢Ⅱ线）接入南昌供电公司220kV昌东变电站，线路满足n-1运行条件。
4) 一、二、三变之间新建35kV联络线路，形成各变电站之间互供保安负荷的电力通道。
3 实施改进方案后的效果
目前，三变工程已进入收尾阶段。投运后，南钢公司110kV变电站的接入系统方式将形成：三个变电站分别从两个220kV变电站受电；每个变电站均有双回且满足n-1运行条件的受电线路；三个变电站之间新建了相互提供保安电源的35kV联络线。这样的接入系统方式设计相对合理，能显著提高受电的稳定性和可靠性。
1) 缩小了电气故障的影响范围。单个220kV变电站停电不会导致三个变电站同时停电；单条110kV线路停电不会造成相应变电站全站停电；即便某个110kV变电站全站停电，亦可通过35kV联络线路向该变电站输送保安负荷。同时，选择的停电事故应急预案相应增多，能将单条110kV线路或单个220kV变电站停电对公司生产造成的影响限制在尽可能小的范围内。
2) 解决了南钢公司内部电网无法继续电力增容问题。不考虑上级220kV变电站变电容量的限制，仅以二变、三变受电线路设计载流量估算，这两个变电站共具备继续电力增容100 MVA的能力，基本上可以满足南钢公司一个五年规划期的新增用电需求。三变投运后，还可以考虑将一台长期由南昌供电公司35kV罗钢线单独供电的偏心炉变压器转由三变供电。这样做既提高了三变主变的负荷率，又降低了公司的用电成本。
3) 如果对一变、二变进行局部的完善化改造，还能实现：
① 对二变的110kV母联开关进行改造（用母联断路器取代母联隔离开关）。改造后，三个变电站都能够灵活改变110kV系统运行方式而不影响用户正常用电。
② 在一、二变配置110kV备自投装置。完成后，三个变电站的事故反应速度都能同步提高。
4 采用新的接入系统方式必须注意的问题及应对措施
1) 如何防止形成环网（指电力系统的两个220kV变电站在南钢公司内部电网形成电气环网）运行问题。电网能否环网运行必须具备两个条件：一是保证对电力系统的稳定运行无影响；二是要求监控到位，组织、技术措施齐全。作为电网终端用户的南钢公司并不具备环网运行的掌控能力，如盲目进行环网运行可能会出现无法预测的严重后果。为此，公司必须对35kV保安线路及配置了两路独立电源的35kV、6kV重要用户加强运行管理（如完善规程、落实制度、加装电气及机械闭锁装置等），杜绝出现环网运行。
2) 如何防止内部电网小发电机组与系统电网非同期并列问题。根据国家产业政策及能源法要求，南钢公司已经建成并投运了2台小型发电机（1台煤气热电联产发电机及1台TRT发电机）。今后根据需要还将继续建设若干台能源综合利用发电机。在正常情况下，内部电网小发电机组与系统电网不可能出现非同期并列问题，但在特殊情况下（比如110kV受电线路故障跳闸，内部电网小发电机组未能跟随紧急切机，而上级变电站又无检压自动重合闸）就可能会出现非同期并列问题。对于上述问题必须采用如下技术措施进行防范：
① 上级变电站的线路重合闸装置（一、二、三变的110kV备自投装置）必须投用检压闭锁，如不具备上述条件，线路重合闸装置（一、二、三变的110kV备自投装置）不得投入运行。
② 内部电网的小发电机组必须加装低压低频切机装置。
3) 如何对南钢公司一、二、三变的用电负荷进行调整问题。三变建成投运后，南钢公司3个110kV变电站的用电负荷必须进行调整。负荷调整的目的主要有两个：一是让重要用户都能获得两路独立的电源，以提高重要用户受电的可靠性及运行的灵活性；二是根据每一个110kV变电站的实际承载能力及该站今后负荷的增长趋势进行负荷合理分配，以利于变电站经济运行、安全供电。进行负荷调整必须充分考虑公司内部电网的结构情况和供电现状，按照新建工程由三变供电、负荷就近转移（二变和三变之间的负荷转移），利用现有线路进行负荷转移等实施原则，分期分步地开展这项工作，力争做到实施方便，投资最省。
5 结语
南钢公司接入系统方式的优化改进，使得昔日脆弱的受电渠道变得既强大又顺畅。这对于公司内部电网运行质量的提高和保供能力的增强起到有力促进作用。如何顺应接入系统方式的改变，进一步梳理公司内部电网结构，使电网运行更趋于稳定，供电更为可靠，仍需在今后的工作中作进一步的研究与探索。
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