1 当前普遍存在的运行方式
电网建设初期,110 kV变电站是作为枢纽变电站运行的,35 kV变电站依托110 kV变电站运行,是末端也是地区的框架变电站。这样的运行状况一直持续了很长时间,为电网建设和发展奠定了坚实的运行基础。但随着电网的不断发展,用户对电压质量要求的不断提高,110 kV电压等级的变电站逐渐替代了现有的35 kV变电站,成为供电的主框架。110 kV电压直接带10 kV用户电压运行,在电能量损失、电压调整、投资建设等方面均有较大优势,逐渐在电网中得到了推广。
最初的110 kV变电站运行方式比较单一,受电网建设不足的局限,110 kV变电站通常只有一路进线电源,110 kV I,II段母线并列运行,分段断路器一直在运行状态。由于长期并列运行,有些变电站甚至没有设计分段断路器两侧的隔离开关,或是只设计了一组隔离开关。因为110 kV进线仅有一条,保护装置等设备水平也相对落后。这样的运行方式存在诸多隐患,单是电源故障就会引起全站停电,造成周边大面积停电事故,甚至连变电站内部自用电都无法保证。
经过一段时间发展后,110 kV变电站在数量上有了很大提高。在农村,基本上每个乡镇都拥有至少1座110 kV变电站,各开发区等用电较为集中的地方也实现了110 kV变电站的直供,这使得电压质量有了明显提高。此时的110 kV变电站基本全部实现了双电源供电,即每座110 kV变电站均拥有两条来自不同电源地的电源,供电可靠性有了本质的提高,运行方式也随之发生了改变。但由于条件的不同及用户对电能质量要求的差异,变电站的运行方式也随之不同,较为普遍的运行方式为:两条 110 kV进线电源互为备用,其中一条110 kV电源带全站110 kV I,II段母线运行,合上110 kV母线分段断路器,解除分段断路器保护,投人110 kV进线断路器的备用电源自投装置。这种运行方式极大地提高了电网的运行可靠性,当站内较大设备故障造成断路器跳闸时,进线电源的备自投装置会迅速启动,使作为备用的另一条110 kV电源及时投入,避免造成110 kV变电站全站失压事故,维持供电的连续性。由于该种运行方式经济可靠、维护方便,因此得到了长期的推广和使用。但此种运行方式也存在一定的弊端,如一些电压质量要求高的高压电动机、空调器等,这些设备对供电的连续性要求很高,变电站电源备自投装置动作瞬时断电时,这些设备便需要人工手动重新开启,对一些装备有大型高压电动机等设备的用户影响较大。但这种方式优化了电网结构,很大程度上解决了以往电网运行中存在的诸多问题。
为方便设备检修等工作或是用户有特殊要求,有时会对110 kV变电站的运行方式进行临时调整,即恢复单电源运行方式,或是临时将110 kV变电站I,II段母线分列运行。有的110 kV变电站配置有110 kV旁路母线,极大地提高了电网方式调整的灵活性,在特殊情况下,可以通过旁路母线将110 kV变电站I,II段母线中某一段进行停电检修,或是将两段母线都退出,而不影响变电站的正常供电。
2 对110 kV变电站的运行方式进行调整
基于各种运行方式存在的弊端,对110 kV变电站一次设备的运行方式进行调整变得非常必要,即在原有设备的基础上,不再进行额外的电网投资,在当前条件下将运行方式优化到最佳。
目前基本上所有的110 kV变电站都实现了双电源供电,基于这个优势,可以进行如下调整:110 kV设备采用分列运行,两条110 kV进线分别带110 kV变电站I,II段母线运行,拉开110 kV I,II段母线分段断路器,该断路器两侧隔离开关保持在原有的合闸状态,使分段断路器处于热备用状态,并投人该断路器的备自投装置,解除原来投入的进线电源互投装置。
原来配置有旁路母线的110 kV变电站,其旁路母线的运行方式维持不变,即依旧处于备用状态,并按规定进行充电试验,使其始终处于可用状态。
3 运行方式改变后的优势
(1)避免了用户停电风险。当变电站发生足以引起进线跳闸的大型故障时,由于110 kV母线采用了分列运行的方式,该故障会引起该母线上的进线电源断路器跳闸,使该段母线失压,而不会是两段母线同时失压。此时母线分段断路器的备自投装置会迅速启动,将110 kV母线的分段断路器合上,恢复故障母线的供电。备自投装置动作造成的故障母线瞬间失压仅会影响到故障母线所带的设备,而另一段母线丝毫不受影响。对于整个110 kV变电站来说,电源故障并没有造成变压器或是其他主设备的失压,所以对用户供电没有丝毫影响,运维人员甚至只能从保护信息上看出故障情况。此时即便是用户对电压质量要求高的高压电动机,因为没有中断供电,依旧对变电站内发生的故障“一无所知”,从根本上减少了用户的停电风险,在优质服务等方面具有非常积极的作用。
(2)方便设备检修。分列运行的两段110 kV母线将变电站I,II段母线进行了有效分离,将110 kV设备分为两部分,其中包括主变压器、母线互感器等,当需要对某一段母线上的设备进行检修时,不再像以前那样进行繁琐的倒闸操作,既从根本上降低了误操作的概率,又减轻了运维人员的工作量,使操作变得更简单灵活。
(3)运行方式调整更灵活。由于供电单元相对变小,使变电站运行方式的调整更灵活,操作也更简单、快速。
(4)变电站运行方式变得统一、规范。所有110 kV变电站均采用这种运行方式后,使原来各地区不同运行方式的变电站在110 kV设备运行方式上变得统一,更利于设备管理及电网调度等。