摘要：隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，配置1500MVA大容量變壓器的500kV變電站將會得到廣泛應(yīng)用，本文結(jié)合500kV水鄉(xiāng)變電站的情況，對此類變電站中220kV配電裝置的電氣接線進(jìn)行論述。
　　關(guān)鍵詞：大容量變壓器，220kV配電裝置，電氣接線
　　
　　隨著廣東省國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速發(fā)展，廣東電網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)大容量、高密度供電需求的新形勢，特別在“十五”期間，廣東電網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)超大變電容量的趨勢更加突出。根據(jù)廣東電網(wǎng)公司的“十一五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，至2010年，廣東電網(wǎng)將出現(xiàn)多個配置1500MVA大容量變壓器的變電站。
　　為適應(yīng)東莞西北部地區(qū)負(fù)荷增長，協(xié)調(diào)電網(wǎng)發(fā)展和城市建設(shè)的用地矛盾，500kV東莞水鄉(xiāng)變電站是廣東省首批安裝四組1500MVA變壓器的樞紐變電站，也是1500MVA變壓器首次在國內(nèi)500kV樞紐變電站中應(yīng)用，容量最終規(guī)模按6000MVA考慮，共建設(shè)4組1500MVA變壓器，這和國內(nèi)現(xiàn)有的配置4組1000MVA變壓器的樞紐變電站應(yīng)用有區(qū)別，主要在于：
　　1）變電容量大大增加。之前，國內(nèi)500kV樞紐變電站最大規(guī)模為4組1000MVA，500kV水鄉(xiāng)變電站的容量增大150%，達(dá)到6000MVA，如果不采取相應(yīng)措施，220kV側(cè)的短路電流將隨之同步增長。目前，我國500kV變壓器中壓側(cè)電壓一般為230kV，短路電流水平為50kA。根據(jù)短路電流計算，500kV水鄉(xiāng)變電站在2臺主變并列時220kV母線短路電流約為43kA，在3臺主變并列時，短路電流將達(dá)到約62kA，額定短時耐受電流50kA的設(shè)備將不能滿足短路電流的要求，因此正常運(yùn)行時220kV母線需分列運(yùn)行，并避免三臺主變并列的情況。
　　2）根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器要滿足短時帶130%的過負(fù)荷要求。1500MVA變壓器的220kV側(cè)額定電流為3870A，當(dāng)變壓器帶130%過負(fù)荷運(yùn)行時，主變220kV回路的工作電流將達(dá)到4790A。
　　由于上述的原因，1500MVA變壓器在500kV樞紐變電站的應(yīng)用，220kV配電裝置在設(shè)計上需解決主變并列運(yùn)行時短路電流超標(biāo)以及回路大電流的問題，以下就220kV配電裝置的電氣接線探討相關(guān)問題。
　　500kV水鄉(xiāng)變電站最終規(guī)模為4組1500MVA變壓器，220kV出線達(dá)到16回，規(guī)模大，出線元件多，要求接線可靠性高。因此，擬采用雙母線雙分段接線(主變單斷路器進(jìn)線)、雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進(jìn)線)或3/2斷路器接線。
　　1）方案一：雙母線雙分段接線(主變單斷路器進(jìn)線)，接線見圖1。
　　采用雙母線雙分段接線，主變進(jìn)線采用單回路進(jìn)線，帶專用母聯(lián)和專用分段斷路器，每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上，兩段母線間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接，根據(jù)需要，每一元件可通過母線隔離開關(guān)連接到任一條母線上，雙母線的兩組母線同時工作，并通過母聯(lián)斷路器并列運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在每組母線上。主變N-1時，可根據(jù)負(fù)荷情況，利用分段及母聯(lián)回路的倒換操作，避免3臺主變并列運(yùn)行短路電流過大的情況。為滿足主變過負(fù)荷運(yùn)行的要求，其中主變進(jìn)線、母聯(lián)間隔需要采用5000A的大電流設(shè)備。220kV配電裝置按最終規(guī)模需建設(shè)24組斷路器（出線16組，主變進(jìn)線4組，母聯(lián)2組，分段2組)。
　　這種接線方式在廣東大量采用，具有供電可靠、調(diào)度操作靈活性、擴(kuò)建方便等特點，并有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗。
　　                        
　　                               圖1雙母線雙分段接線(主變單斷路器進(jìn)線)                                              圖2雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進(jìn)線)
　　
　　2）方案二：雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進(jìn)線)，接線見圖2。
　　采用雙母線雙分段接線，主變回路經(jīng)雙斷路器分別進(jìn)雙母線，兼作母聯(lián)回路，出線回路仍采用單斷路器接線，帶專用分段斷路器。其中主變進(jìn)線間隔利用雙回路的分流作用以滿足主變過負(fù)荷運(yùn)行的要求，采用4000A的設(shè)備，對比方案一，在4組主變時增加2組斷路器和2組電流互感器，運(yùn)行方式較多，二次接線較復(fù)雜，主變N-1時，需根據(jù)負(fù)荷情況，利用分段回路及主變回路雙斷路器的倒換操作，避免3臺主變并列運(yùn)行短路電流過大的情況。220kV配電裝置按最終規(guī)模需建設(shè)26組斷路器（出線16組，主變進(jìn)線8組，分段2組)。
　　這種接線方式在廣東增城、汕頭等變電站有應(yīng)用，具有較高的可靠性及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗。
　　3）方案三：3/2斷路器，母線分段接線，如圖3。

                          
　　圖33/2斷路器母線分段接線
　　該接線方式具有高度的可靠性，每一回路由兩臺斷路器供電，運(yùn)行時，兩組母線和全部斷路器均投入工作，從而形成多環(huán)形供電，運(yùn)行調(diào)度靈活。
　　根據(jù)華東電力試驗研究院做的《500kV變電站串內(nèi)電流分布特性研究》所做的試驗和研究的結(jié)論：若能保證串內(nèi)的2個出線的潮流相反，其串內(nèi)設(shè)備的額定電流可以比串內(nèi)出線的最大額定電流小一個檔次。若潮流方向相同，建議串內(nèi)設(shè)備選取與線路相同的額定電流。如果將主變和負(fù)荷線配在同一串內(nèi)，則兩出線的潮流方向相反，即使考慮主變過負(fù)荷1.3倍，串內(nèi)電流仍可以控制在4000A以內(nèi)，串內(nèi)元件額定電流按4000A選取即可。當(dāng)線路的潮流方向改變，即主變回路和電源線在同一串時，如主變過負(fù)荷1.3倍，串內(nèi)電流有超過4000A的可能，串內(nèi)元件電流將超過4000A，仍需滿足串內(nèi)電流“需考慮斷路器事故或檢修時，一個回路加另一回路最大負(fù)荷電流的可能”的規(guī)定，因此應(yīng)避免將主變回路與電源線配在同一串。主變N-1時，利用分段回路及串中斷路器的倒換操作，避免3臺主變并列運(yùn)行短路電流過大的情況。
　　這種接線方式增加了設(shè)備數(shù)量，造價較高，同時運(yùn)行方式較多，二次接線較復(fù)雜，220kV配電裝置按最終規(guī)模需建設(shè)32組斷路器（10串30組，分段2組)。
　　在廣東省內(nèi)220kV尚未使用3/2斷路器接線，但在華東地區(qū)的500kV變電站的220kV側(cè)已有采用，并也取得了良好的運(yùn)行效果。
　　4）220kV設(shè)備的選擇
　　目前220kV配電裝置可選擇三類設(shè)備。
　　1、敞開式常規(guī)開關(guān)設(shè)備（AIS）：AIS設(shè)備價格便宜，但占地面積大，可靠性與封閉電器比相對較差。
　　2、SF6復(fù)合型開關(guān)設(shè)備(HGIS)：介于AIS和GIS之間的一種復(fù)合型氣體絕緣開關(guān)設(shè)備，它結(jié)構(gòu)與GIS基本相同，但不含母線，可按不同的主接線及平面布置的要求將有關(guān)元件聯(lián)成一體，構(gòu)成一種沒有母線的組合式高壓電器。它與GIS一樣具有小型化，可靠性高，安裝周期短，維護(hù)工作量小等優(yōu)點，而且由于它母線敞開，比GIS擴(kuò)建更方便，設(shè)備造價也比GIS低，但由于母線需單獨設(shè)置，因此占地面積較GIS設(shè)備大。
　　3、SF6全封閉組合電器（GIS）：將包括母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、快速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、架空套管等，按電氣主接線的要求依次連接，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機(jī)地組合成一個整體，并且全部封閉于接地的金屬管內(nèi)，管內(nèi)充SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質(zhì)。它具有占地面積小，運(yùn)行可靠性高，防污及抗震性能好，安裝周期短，維護(hù)工作量小等優(yōu)點。
　　500kV水鄉(xiāng)變電站占地面積狹小，220kV配電裝置無法采用AIS或HGIS設(shè)備，只能考慮采用GIS設(shè)備。根據(jù)調(diào)研收資，目前220kVGIS設(shè)備的額定電流一般為4000A，很少有超過4000A的產(chǎn)品。但國內(nèi)外多個生產(chǎn)廠家在更高電壓等級的設(shè)備中（如330kV、500kV）均有5000A以上的產(chǎn)品，部分廠家正在進(jìn)行220kV大額定電流設(shè)備的研制，并有計劃利用現(xiàn)有的更高電壓等級的設(shè)備進(jìn)行改造，可在短時間內(nèi)完成220kV大電流產(chǎn)品的開發(fā)。
　　5）方案比較及結(jié)論
　　方案一采用雙母線雙分段接線，主變單回路進(jìn)線，帶專用母聯(lián)和分段斷路器，運(yùn)行靈活，具有豐富運(yùn)行經(jīng)驗。
　　方案二采用雙母線雙分段接線，主變回路經(jīng)雙斷路器分別進(jìn)雙母線，兼作母聯(lián)回路，運(yùn)行方式較多，二次接線較復(fù)雜。
　　方案三利用3/2斷路器接線的特點，當(dāng)線路潮流方向固定為負(fù)荷線時，更容易解決回路大電流和母線大電流問題，但220kV出線回路數(shù)多，會造成配串較多，布置復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，造價高，而且220kV的3/2斷路器接線在廣東缺乏運(yùn)行經(jīng)驗。
　　設(shè)備方面，受場地用地限制，只能考慮采用GIS設(shè)備，雖然設(shè)備廠家尚未有5000AGIS現(xiàn)成產(chǎn)品，但國內(nèi)外多個廠家均能在較短時間內(nèi)開發(fā)出該產(chǎn)品。
　　因此，綜合設(shè)備的研發(fā)水平和運(yùn)行經(jīng)驗，500kV水鄉(xiāng)變電站采用1500MVA變壓器，220kV配電裝置的電氣接線推薦采用方案一，即采用雙母線雙分段接線，主變單回路進(jìn)線，帶專用母聯(lián)和分段斷路器，采用GIS設(shè)備，主變進(jìn)線、母聯(lián)回路選用額定電流5000A的設(shè)備。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]祝瑞金，蔣躍強(qiáng)，李建平.500kV變電站串內(nèi)電流分布特性研究.華東電力.2006.9