04220kV接线形式优化研究Word下载.docx
- 文档编号:20280908
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:49.81KB
04220kV接线形式优化研究Word下载.docx
《04220kV接线形式优化研究Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《04220kV接线形式优化研究Word下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
无功补偿
每台主变设2组20Mvar电抗器
每台主变设3组20Mvar电抗器
2.2可研阶段接线方案
可研阶段本工程220kV本期采用双母线接线,远期采用双母线单分段接线,110kV本期采用单母线分段接线,远期采用单母线三分段接线,35kV本期采用单母线分段接线,远期采用单母线分段+单母线接线。
2.3本工程优化方案
本次拟对220kV接线进行优化,由双母线单分段接线优化为双母线单分段接线。
110kV接线和35kV接线与可研保持一致。
3GIS元件配置简化方案
3.1国内外发展概况
目前,世界上很多国家的高压组合电器产品都在推广使用更为简化的接线方式:
一台断路器配一组隔离开关,改变以往一台断路器两端各配一组隔离开关的固定模式。
目前国内很多电力公司已经接受了这种概念,实践已经证明这种接线能够适应绝大多数应用范畴。
断路器两端装设隔离开关的初衷是为敞开式(AIS)断路器现场检修提供必要的安全隔离,以保证在周围设备带电运行的环境下,断路器的正常检修维护。
GIS组合电器为断路器、隔离接地开关、电流电压互感器高度集成的设备,采用气体绝缘,结构紧凑,即使断路器两侧隔离开关都打开,检修部分与带电部分间仅有一个隔离开关断口,也不能在线解体检修。
且断路器气室打开后,相邻气室也需降压或放气,相邻气室内设备需退出运行。
GIS的组合隔离开关是为外部设备(例如线路、主变等等)提供安全隔离的,对GIS内部也就是为调试断路器提供安全隔离而已。
设备制造水平的提高为新的开关组合带来了生命力。
很多制造厂明确指出自己生产的断路器在规定的运行环境下25年内没必要解体维护或检修。
因此为断路器检修设计的两侧隔离开关就失去(或者说极大地削弱)了存在的必要性和实际应用价值。
双母线∕单母线接线方式下,出线侧隔离开关总是与断路器同时退出、投入运行,仅起到为断路器检修提供安全隔离的作用,取消后并不影响系统安全运行。
3.2简化方案
GIS元件配置简化具体设想如下:
线路间隔,取消线路侧隔离开关,仅保留线路侧快速接地开关,同时在原隔离开关位置设置隔离断口。
隔离断口平时作为回路导体的一部分,检修时手动拉开形成一个断口,起隔离保护作用。
3.3方案适应性分析
线路间隔简化方案见图3–1。
图3–1出线间隔取消线路侧隔离开关
(1)线路参数测量
当为电缆出线时,要求GIS接地开关导电杆与外壳绝缘,可临时解开接地连接线,利用线路接地开关导电杆关合到测量回路上进行测量。
(2)调度操作任务含义变更
一般调度规程中规定了电气设备的四种状态,分别为:
1)运行状态——指设备的隔离开关、断路器都在合上位置,将电源端至受电端的电路接通;
所有的继电保护及自动装置均在投入位置(调度有要求的除外);
控制及操作回路正常。
2)热备用状态——指设备只有断路器断开,而隔离开关仍在合上位置,其它同运行状态。
3)冷备用状态——指设备的断路器、隔离开关均在断开位置,取下线路压变次级熔丝及母差保护、失灵保护压板。
4)检修状态——指设备的所有断路器、隔离开关均断开,挂上接地线或合上接地刀闸,挂好工作牌,装好临时遮栏。
根据不同的设备分为“开关检修”、“线路检修”等:
a)线路检修——指线路的断路器、母线及线路隔离开关都在断开位置,如有线路压变,应将其刀闸拉开或取下高低压熔丝。
线路接地刀闸在合上位置(或装设接地线),取下母差保护和失灵保护压板;
b)开关检修——指断路器两侧刀闸均拉开,断路器操作回路熔丝取下,母差CT脱离母差回路(先停用母差,母差流变回路拆开并短路接地,测量母差不平衡电流在允许范围,再投母差保护)。
母差保护具备母差CT按母线闸刀位置自动切换的,应检查切换情况,然后在断路器两侧或一侧合上接地刀闸(或装设接地线)。
取消线路隔离开关,“开关检修”就等于“线路检修”,在调度指令含义和操作习惯上要进行更改和适应。
(3)工程启动职责区分
送电线路的启动试运行:
DL∕T782–2001《110kV及以上送变电工程启动及竣工验收规程》6.4.1条要求:
“系统调试完成后经连续带电试运行时间不少于24h,并对线路以额定电压冲击合闸3次(如冲击合闸在系统调试时已做,试运行不必重复进行),线路的启动试运行宣告结束”。
由于没有线路隔离开关,线路将直接冲击至断路器处,如果存在缺陷和异常情况,对于线路两侧属于不同运行单位的情况,需要区分线路设备和变电设备职责。
(4)运行操作复杂性
由于没有线路隔离开关,运行人员在线路改检修操作时,需要先将开关的母差CT脱离母差回路;
母差保护具备母差CT按母线闸刀位置自动切换的,应检查切换情况,然后再合上线路接地闸刀。
3.4经济性分析
220kVGIS的1组隔离开关加1组接地开关,国内大多数GIS生产厂家的报价在10万元左右;
110kVGIS的1组隔离开关加1组接地开关国内大多数GIS生产厂家的报价在6万元左右。
也就是说当220kVGIS采用简化接线后每个出线间隔将节省约10万元投资,110kVGIS采用简化接线后每个出线间隔将节省约6万元投资。
3.5本工程推荐方案
通过以上技术分析和经济性比较,本工程推荐采用简化的接线方式,即:
220kVGIS取消出线侧隔离开关,仅保留快速接地开关,较可研接线方案,节约本期工程设备投资约40万元,节约远景工程设备投资约80万元。
由于110kV侧有T接线路,故考虑保留线路侧隔刀。
4220kV接线方案
4.1双母线接线
沙南变本期240MVA主变两台,远景240MVA主变三台;
220kV出线4回,预留出线4回。
根据2025年系统规划图,沙南变截至2025年暂无扩建4回预留出线的规划。
沙南220kV变电站可研方案采用双母线单分段接线,由于远景220kV8回出线,均为同名双回出线,本期新建4回也是同名双回出线,出线本身可靠率就较高,因此本工程优化为220kV采用双母线接线。
接线如图5–1所示。
在满足线路试验及检修需要的前提下,取消220kV出线侧隔离开关,仅保留快速接地开关。
图4–1220kV电气接线方案
经过220kV接线方案对比分析,双母线接线相关指标仅比双母线单分段接线略低,但是本工程方案较可研方案节省了一个母联间隔、一个分段间隔和一个分段间隔。
一个断路器间隔报价约在100万左右,一个PT间隔报价约在80万左右,因此接线优化节约了约280万元左右。
4.2可靠性分析
4.2.1定性分析
对于GIS设备,双母线接线由于将所有开关设备封闭在充有SF6气体的密闭壳体内,如母线检修,则需将检修母线所在气室SF6气体全部回收,目前各设备厂商的气室分隔方式主要有两种,见图4-3。
图4–2GIS设备气室分隔方式
方式一中两组母线隔离开关各在一个气室,母线单独成气室,如一条母线检修,与此母线相连的隔离开关所在气室需要减压,电气绝缘水平已不能满足要求,间隔内带电部分与检修部分之间仅有一个隔离开关断口,为防止发生安全事故,实际生产中往往全部间隔停电后才进行母线检修工作。
方式二中每组母线隔离开关与所在母线联合为一个气室,如母线检修,相应的母线隔离开关所在气室SF6气体也一并回收,隔离开关断口处在真空环境中,电气绝缘水平不能满足要求,因此连接在此母线上的全部间隔都需停电。
对于双母线接线型式,如进行母线检修,根据前述GIS的特点,间隔全部需要停电。
同样,若采用双母线单分段接线,则只有在检修一段分段母线的前提下,另一分段母线可投入运行,其他情况下也均需母线全停。
根据现有GIS母线投运情况来看,由于GIS母线均封闭在金属壳体内,母线上无活动连接点,目前多见的母线故障大多为厂家设备生产瑕疵造成,如盆式绝缘子中有气泡导致的局部放电等,此类问题大多在投运前的设备试验及试运行中即可发现,正式运行中出现母线故障的概率极低,某供电公司统计近十年来管辖区内GIS变电站的139条设备缺陷中,仅1条与母线有关,且为设备厂制造缺陷。
因此,对于GIS设备,双母线单分段在提高供电可靠性方面优势不十分明显。
GIS设备出线停电主要问题还是在线路问题上。
本工程220kV出线均为同名双回出线,即远景时沙南变仅与四个220kV变电站在220kV侧进行连接,采用双母线接线能满足出线可靠性要求。
且采用双母线接线,相对于双母线单分段接线,大大减少了投资,节省了一个分段间隔、一个母联间隔和一个母设间隔,因此采用双母线接线是220kV主接线的最优选择。
4.2.2定量分析
本专题使用清华大学的发电厂及变电站电气主接线可靠性评估软件(SSRE–TH)对待选的主接线方案进行了可靠性评估。
(1)可靠性分析指标及判据:
本报告所计算的可靠性指标涵盖了连续性、充裕度和安全性三个方面,具体包括:
1)连续性指标:
给出了任一回出线、任二回出线判据下的故障率(次∕年)、年平均故障停电时间(小时∕年)、故障概率、可用率、不可用率。
2)安全性指标:
给出了任一台、二台、三台、四台及所有机组停运的故障率(次∕年)、年平均故障停电时间(小时∕年)、故障概率、可用率、不可用率。
3)充裕度指标:
给出了系统的期望故障受阻电力EPNS(MW∕年)、期望故障受阻电能EENS(MWh∕年)。
根据计算得到的可靠性指标结果,进行分析比较,从而为220kV电气主接线方案的选择提供参考依据。
(2)采用的主要可靠性判据:
1)任一个回路(进、出)发生故障停电;
2)任二个回路(进、出)发生故障停电;
3)全站发生故障停电。
(3)计算采用的原始数据:
计算的可靠性指标涵盖了连续性、充裕度和安全性等三个方面,包括各种状态下的故障概率、故障频率、故障平均停电时间、期望故障受阻电力、期望故障受阻电能。
并根据计算得到的可靠性指标结果,进行分析比较,从而为220kV接线方案选择提供科学决策的参考依据。
选择设备可靠性参数的基本思路是,220kV平均数据作为基础,确定计算用到的变压器、断路器、隔离开关、电缆线路、母线等五类设备的4个基本参数:
故障率、平均修复时间、计检率、计检平均时间。
主要参考的资料包括:
(1)中电联电力可靠性管理中心,中国电力可靠性管理年报,2000~2004;
(2)水电水利规划设计总院,水电厂电气主接线可靠性计算导则(报批稿),1992年12月。
(3)郭永基,苏联若干电工产品可靠性指标统计,电工技术,1989年3月,pp:
8~13。
(4)CIGREWG13.06.StudiesontheReliabilityofSinglePressureSF6–GasHigh–voltageCircuitBreakers,1996
(5)CAE.ForcedOutagePerformanceofTransmissionEquipment,1996
表4-1列出了1992年的水电厂电气主接线可靠性计算导则(报批稿)(以下简称《导则》)的附录中提供的元件可靠性统计数据,该数据综合了80年代的国内统计数据、前苏联的统计数据和CIGRE的断路器统计数据,数据比较完整,在锦屏一级水电站、溪洛渡水电站、三峡水电站等多项工程中,都部分或全部采用了该系列的数据。
表4–1《导则》提供的元件可靠性统计数据
电气设备
(kV)
故障率
[1∕(百公里)台年]
强迫停运修复小时
(小时∕次)
计划检修时间
(小时∕年)
输电线路
220
0.9335
330
0.7386
500
0.3250
水轮发电机组
≥100MW
4.82
73
720
<100MW
3.5
50
530
主变压器
0.0304
200
100
0.0542
250
120
0.0205
300
160
AIS高压母线
0.311
16
0.2778
20
0.0284
24
GIS高压母线
0.002
10
0.015
12
AIS高压断路器
0.0186
60
0.0471
0.0111
GIS高压断路器
80
综上所述,以《导则》数据为基础,综合考虑全国平均统计数据,整理得到本工程采用的各类设备可靠性参数,如表4-2所示。
表4-2计算用元件可靠性参数表
元件名称
元件代号
修复时间
检修率
检修时间
元件价格
母线
1
0.25
48
隔离开关
3
0.008
14
断路器
4
0.04
0.5
240
变压器
5
电缆线
6
0.65
25
90
为了分析元件故障后的后果(即停运时间),需要详细分析各个元件故障后各个断路器的操作过程,因此,需要知道故障判定时间和隔离开关操作时间两个参数。
在本工程中,故障判定时间为0.5小时,隔离开关倒闸操作时间为0.1小时∕组。
按此基本数据计算各个元件故障后的修复停运时间和倒闸停运时间。
计算充裕度指标时需要主变和线路潮流功率数据。
沙南220kV变电站远景规模3台主变8回馈线,考虑3回主变进线,馈线平均分配功率,主变进线功率各取240MW(MVA)。
潮流功率数据汇总如表4–3所示。
表4–3潮流功率数据汇总
方案说明
进线功率(MW∕回)
变压器功率(MVA∕回)
远景
30
(4)计算条件
1)复杂断路器模型,考虑开关动作次数及线路、变压器故障率对其可靠性数据的影响;
2)考虑线路故障对可靠性数据的影响;
3)断路器故障判定时间(小时):
0.5;
4)隔离开关重合闸时间(小时):
0.1;
5)断路器拒动和继电保护误动概率:
0%;
6)高压断路器操作次数:
24次∕年;
7)出线断路器操作次数:
10次∕年。
按照可靠性参数计算得到双母线接线和双母线单分段接线2种方案的连续性、充裕度、安全性指标分别在表4–4~4–7中列出。
表4–1沙南220kV变电站220kV接线的连续性指标
方案描述
判 据
故 障 率
(次∕年)
年停运时间
(小时)
不可用率
故障频率
双母线接线
累计系统停运指标
1.386312e+000
1.667757e+002
2.066948e-002
1.407068e+000
累计任意1回出线停运指标
9.504240e-001
1.107509e+002
9.285580e-001
0.000000e+000
累计任意2回出线停运指标
8.458879e-001
8.602486e+001
9.624691e-003
8.677592e-001
双母线单分段接线
1.313578e+000
1.566254e+002
1.985523e-002
1.305247e+000
9.494240e-001
1.095687e+002
9.158852e-001
8.438879e-001
8.489752e+001
9.456233e-003
8.588652e-001
表5–2沙南220kV变电站接线的安全性指标
累计任意1回进线停运指标
7.358879e-001
7.602486e+001
8.724691e-003
8.277592e-001
累计任意2回进线停运指标
7.789234e-002
7.948821e+000
6.020566e-004
3.144892e-002
7.174556e-001
7.503302e+001
8.543020e-003
8.122547e-001
7.522133e-002
7.860223e+000
6.045568e-004
3.058874e-002
表5–3沙南220kV变电站220kV接线的充裕度指标
方案
全系统期望故障受阻电力指标
EPNS(MW∕年)
全系统期望故障受阻电能指标
EENS(MWh∕年)
2.620334e+003
1.881794e+005
2.543022e+003
1.456604e+005
表5–4沙南220kV变电站220kV接线的全站停运可靠性指标
故障率(次∕年)
平均修复时间(小时)
年停运时间(小时)
故障频率(次∕年)
4.890986e–002
2.847208e+000
1.392565e–001
1.589661e–005
1.890986e–002
8.564058e–003
2.260274e+000
6.753170e–002
3.142887e–007
4.564057e–003
4.3结论
5结论
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 04220 kV 接线 形式 优化 研究