自耦變壓器在110千伏電力系統二次升壓中的研究

[[摘要]本文基于輸電線(xiàn)路距離長(cháng)、電壓降和線(xiàn)損過(guò)大，導致直供大負荷工業(yè)用戶(hù)母線(xiàn)電壓低的事實(shí)，提出了采用非常規自耦變壓器在輸電線(xiàn)路中間進(jìn)行二次升壓的方法，以提高電壓質(zhì)量，降低損耗，節約能源。[關(guān)鍵詞：自耦變壓器，輸電線(xiàn)路，電壓質(zhì)量，升壓，降損：淅川縣位于南水北調中線(xiàn)工程渠先所在的豫鄂陜交界丹江口水庫主淹沒(méi)區。通過(guò)20多年的改革開(kāi)放發(fā)展和家對庫區移民優(yōu)惠政策的實(shí)施，淅川電網(wǎng)基本形成了優(yōu)勢互補、運行靈活的電網(wǎng)結構，南靠華中、南靠丹江、西靠西北，三網(wǎng)供電。目前年供電能力達到22.5億千瓦時(shí)。但由于歷史原因和地理環(huán)境的特殊性，我縣部分重型工業(yè)用戶(hù)集中在縣城附近，導致傳輸距離過(guò)長(cháng)，用戶(hù)端電壓負偏差大的現象。特別是我局管轄的110千伏丹鋁線(xiàn)，導線(xiàn)型號LGJQ-300，全長(cháng)87.5公里.就拿我縣年產(chǎn)5萬(wàn)噸鋁制品的電解鋁廠(chǎng)的負荷來(lái)說(shuō)。丹江口水電廠(chǎng)供電時(shí)，受電端母線(xiàn)電壓約為88-93 kV，在一定程度上造成廠(chǎng)內電解鋁槽出力不足，影響正常生產(chǎn)。同時(shí)，由于丹鋁線(xiàn)過(guò)度虧損，我局營(yíng)銷(xiāo)成本增加。丹江口水電站汛期西川電網(wǎng)如何在優(yōu)惠供電期提高電壓質(zhì)量，較大限度降低損耗，節約能源，提高供電可靠性，已成為我局亟待探索和解決的課題。鑒于丹江口水電站汛期投入運行的機組較多，電解鋁廠(chǎng)無(wú)功不足較少。經(jīng)過(guò)認真的技術(shù)論證和經(jīng)濟對比分析，并經(jīng)有關(guān)方面同意，我局決定在丹鋁110千伏線(xiàn)路中間46公里處建設一座150兆伏安自耦變壓器升壓站，自籌資金在中間進(jìn)行兩次升壓，以保證兩個(gè)電網(wǎng)在豐水期和枯水期回送時(shí)的電壓質(zhì)量。本文簡(jiǎn)要介紹了改造后的技術(shù)方案和經(jīng)濟效益，供同行參考，望指正。2.經(jīng)濟技術(shù)比較：1。丹鋁110KV線(xiàn)路升壓前末端電壓和功耗：已知閾值：導線(xiàn)型LGJQ-300，線(xiàn)路長(cháng)度L=87.5km，導線(xiàn)電阻R=0.11/km，導線(xiàn)電抗X=0.382/km，丹江口水電廠(chǎng)110K V母線(xiàn)電壓UN=110KV， 和線(xiàn)路的平均負荷P(1)電壓損失為：從cos=P/=100/=0.894從sin=Q/=50/=0.447 從I=P/UN cos10-3=100/1120.89410-3=576 a到U==576 (0.1187.50.8940.3820.382 功率損耗：按丹江口水電廠(chǎng)至淅川電解鋁廠(chǎng)年較大供電時(shí)間系數0.75計算，則：p=87600.759580=62940600 kw . h(4)經(jīng)濟損耗：按丹江口水電廠(chǎng)至淅川電網(wǎng)平均電價(jià)每千瓦時(shí)/0.215元計算：則每年I

2.升壓改造后呂丹110千伏線(xiàn)路末端的電壓和電能消耗：(1)丹江至鳳凰升壓站線(xiàn)路的電壓損失和電能消耗：線(xiàn)路長(cháng)度L=46km公里。其他已知閾值不變：從u=in(rlcosxlsin)=576(0.11460.894 0.382460.447)=12349v 110kv鳳凰升壓站母線(xiàn)電壓：UF=112000-12349=99651V功率損耗：從P1=32r 10-3=35762 鳳凰至鋁廠(chǎng)線(xiàn)路長(cháng)度L=41.5km的電壓損耗和功耗為：in=p/un clos=100/1190.894103=542 a； u=in(rlcoslsin)=542(0.11=10483V鋁廠(chǎng)站110母線(xiàn)實(shí)際電壓：UL=119000-10482=108518V功率損耗：a .線(xiàn)路功率損耗：p2=3I2r10-3=354220.1141.510-3視在功率自耦變壓器功率損耗：Pb=P0 PD(S/Sb)2=59 140(11856/150000)2=136.8 KW(4)總功率損耗：P1=4498 KW從丹江到鳳凰；Pb=136.8 KWp2=4325 KWp=P1Pbp2=5036 136.8 4023=9196 KW(5)電能損耗：計算閾值同上： Wh/年(6)竣工后節電： pj。y=ph=62940600-60240330=2700270 kw . h/年(7)增加經(jīng)濟效益：27002700.215=580558元/年 #p#分頁(yè)標題#e#

耦電力干式變壓器在運行中涉及的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題1、電源側星形繞組中性點(diǎn)是否需要接地：根據《電力工程電氣設計手冊》電氣一次部分“主干式變壓器中性點(diǎn)接地方式章節中”“凡是自耦干式變壓器中性點(diǎn)須要直接接地或經(jīng)小阻抗接地”的規定，我局?zhù)P凰110KV電力自耦干式變壓器的中性點(diǎn)則需必須接地。這樣一來(lái)，將會(huì )改變對該臺干式變壓器供電的110KV電網(wǎng)系統中的零序電流分布，導致整個(gè)所接110KV電網(wǎng)系統中所有輸電線(xiàn)路零序保護需重新計算校核整定。且涉及不同產(chǎn)權的多家供電單位。協(xié)調工作量相當繁雜，保護計算費用支出較大.我局經(jīng)過(guò)技術(shù)論證，提出該臺主變中性點(diǎn)除主變進(jìn)行倒閘操作時(shí)短時(shí)間合上外，平時(shí)采用不接地方式。其論證觀(guān)點(diǎn)是：電力設計手冊或教課書(shū)中所規定的自耦電力干式變壓器中性點(diǎn)必須接地或經(jīng)小阻接地，主要是考慮到常規電力自耦干式變壓器其串聯(lián)繞組和共用繞組是由兩個(gè)不同電壓等級的高中壓繞組所組成。為降低工程造價(jià)，制造廠(chǎng)大多采用分級絕緣結構。運行中一旦高壓電網(wǎng)內發(fā)生單相接地故障時(shí)，將會(huì )在其中壓繞組上出現危險的過(guò)電壓而對中壓繞組的絕緣造成危害。為降低繞組對地電位，其中性點(diǎn)必須接地。而我局的鳳凰調壓變是一臺進(jìn)出側都是110KV電壓等級的并在副邊進(jìn)行升壓的自耦電力干式變壓器，主要是為保證我縣電解鋁廠(chǎng)正常負荷（10萬(wàn)KW）時(shí)的電壓質(zhì)量，而在線(xiàn)路中間進(jìn)行110KV小范圍二次升壓的特殊用途干式變壓器。其一次輸入電壓90—110KV，調壓范圍在90—121KV之間，因其串聯(lián)繞組和公共繞組運行電壓都是110KV電壓等級，并按全部加強絕緣水平設計，絕緣耐受水平為154KV，且平時(shí)運行中中性點(diǎn)又采用不接地方式，即是運行中110KV系統發(fā)生單相接地故障而引起對地電位的瞬時(shí)升高，因零序繼電保護的快速動(dòng)作，其影響要比常規高中壓分級絕緣的自耦電力干式變壓器所造成的影響小的多。2、干式變壓器的防止過(guò)電壓措施：（1）在主干式變壓器進(jìn)、出線(xiàn)兩端各裝設一組氧化鋅避雷器，防止雷電感應過(guò)電壓。（2）因主變10KV側繞組平時(shí)不帶負荷而無(wú)出線(xiàn)，為防止該繞組靜電感應過(guò)電壓，將套管引出線(xiàn)一相直接接地層。（3）為防止高壓繞組高端高壓懸浮電位對主變繞組絕緣的影響，由制造單位采用下列措施，即：①干式變壓器調壓裝置采用貴州長(cháng)征電器股份有限公司生產(chǎn)的ZY1A—I1200A（MT1200—252/18180）型有載分接開(kāi)關(guān)，電壓等級252KV，18個(gè)檔位，17級線(xiàn)性調壓。① 線(xiàn)卷端部油道加大幾何尺寸，便利油流散熱。② 加強加厚絕緣和增大線(xiàn)圈層匝間及引線(xiàn)電氣距離。③ 改善繞組匝間電容分布，在線(xiàn)圈端部加裝靜電板。3.運行結線(xiàn)方式：丹江水電廠(chǎng)豐水期間向淅川電網(wǎng)供電，枯水期間由淅川電網(wǎng)向丹江口市部分用戶(hù)倒供電。鳳凰站設計了靈活方便的運行結線(xiàn)方式，如下圖所示： 4、鳳凰升壓站的繼電保護配置：（DCAP系列微機保護）（1）主變保護配置：（非電量保護主變本體已帶）① 防御干式變壓器繞組和引出線(xiàn)相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護。② 防御主變在需進(jìn)行倒閘操作時(shí)，中性點(diǎn)地刀短時(shí)合上期間繞組和進(jìn)出線(xiàn)兩側單相接地短路的零序縱聯(lián)差動(dòng)保護。③ 防御主變兩側母線(xiàn)對稱(chēng)或不對稱(chēng)短路的110KV復合電壓閉鎖過(guò)電流保護。④ 防御主變對稱(chēng)過(guò)負荷時(shí)的過(guò)負荷保護。⑤ 防御主變及兩側單相接地的零序電流保護和中性點(diǎn)間隙放電的零序電流、電壓保護。⑥ 防御系統重負荷線(xiàn)路突然切除時(shí)電源電壓異常升高的過(guò)電壓保護。該保護預設兩個(gè)門(mén)檻值，電壓突變量達到較好門(mén)檻值時(shí)121KV時(shí)，報過(guò)壓告警信號在，達到第二門(mén)檻值時(shí)126KV時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于兩側斷路器跳閘，并用延時(shí)重合閘來(lái)補救。（2）根據系統供電運行方式的需要,考慮到在互相倒供電時(shí)的線(xiàn)路保護,其兩側線(xiàn)路保護配置:①三段式距離保護:  ②三段式零序方向電流保護:  ③三段式相間過(guò)流保護:四、經(jīng)濟效益評價(jià)：未建前，丹鳳線(xiàn)每年線(xiàn)路損耗約1353萬(wàn)元，且我局每年有五個(gè)月需從華中電網(wǎng)高價(jià)購入約2.8億KW.h電量以維持該廠(chǎng)生產(chǎn)需要。其電價(jià)每KW. h/0.315元，則支出電費2.8×0.315=882.0萬(wàn)元。與由丹江水電廠(chǎng)供電時(shí)電價(jià)每KW.H/0.215相比，2.8×0.215=602.0萬(wàn)元。僅此項每年我局少支出電費：882.0—602=280萬(wàn)元.再與線(xiàn)路降損效益相加，降損效益為280+580558=338.055萬(wàn)元。鳳凰110KV自耦變壓升壓站，我局共投資600萬(wàn)元建成，該線(xiàn)路電壓和輸出功率得到明顯的提高，較大可輸出120000KW電量，丹江水電廠(chǎng)每年對淅川電網(wǎng)在原有供電量的基礎上又可多供1.05億KW電量來(lái)帶城區部分用電負荷。丹江水電廠(chǎng)直供區電價(jià)與華中電網(wǎng)電價(jià)平均低0.1元，則建成后，此項我局年直接降低購電成本為：1.05（億）×0.1（元）=1050萬(wàn)元總經(jīng)濟效益：（減少購電成本1050+280）+（該線(xiàn)路降低損耗58.05）=1388.05萬(wàn)元。設備投資回收期/年=設備投資額（元）/采用新設備的年節約額（元/年）=600/1388.05=0.45/年。結語(yǔ)：我局?zhù)P凰110KV自耦升壓變自2004 年 6 月 28 日投運至今，經(jīng)過(guò)兩年多的運行實(shí)踐證明，我縣電解鋁廠(chǎng)的110KV母線(xiàn)電壓達到家規定標準，由投運前的90KV左右升至現在的108KV左右，增大了該廠(chǎng)的設備出力，減少了輸電線(xiàn)路的功率損耗，提高了供電可靠性，其運行效果基本與經(jīng)濟技術(shù)分析相一致。取得了較大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。但是，該站作為在全電網(wǎng)中一種較為罕見(jiàn)的升壓運行模式，目前運行及管理經(jīng)驗較為貧乏。我局在做好電網(wǎng)無(wú)功補償裝置科學(xué)規劃合理配置安裝的同時(shí)，將繼續強化管理、積極探索、構筑和諧電力，服務(wù)和諧社會(huì )，力爭達到供用電雙方利利益雙贏(yíng)的目的。#p#分頁(yè)標題#e#