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220~500kV电网输变电工程启动调试方法解析

2020-04-17 来源:钮旅网
14 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 220~500 kV电网输变电工程启动 调试方法解析 李远卓 ,王 征 (1.国网冀北电力有限公司,北京100053; 2.国家电网公司华北分部。北京100053) 摘 要:介绍了榆变电工程启动调试的重要性以及调控中心在启动调试过程中的技术准备工作,总结了华北 电网220~500 kV输变电设备启动调试的典型方法,并以500 kV唐山东变电站为综合案例进行说明。 关键词:输电线路;变压器;串补;变电站;启动调试 中图分类号:TM732 文献标识码:B 文章编号:1003—9171(2014)07-0014-06 The Starting and Commissioning Methods of 220—。500 kV Power Transmission and Transformation Project Li Yuanzhuo ,Wang Zheng (1.Jibei Electric Power Dispatch Center,Beijing 100053,China; 2.North China Branch,State Grid Corporation of China,Beijing 100053,China) Abstract:The importance of starting and commissioning work of power transmission project,and technical prepara— tions for the control center to start the debugging process were introduced in this paper.Taking the 500 kV Tangshan— Dong substation for example,the start debugging typical methods of 220—500 kV power transmission and transforma— tion equipment in North China Power Grid were summarized. Key words:transmission lines,transformers,series compensation,substation,starting and commissioning 0 引言 输变电工程启动调试工作是各级调控、科 研、设计、基建、运维等部门特别关注的重要课 题,是一项集科研、运行、施工于一体的复杂系统 1 启动调试的目的和条件 输变电设备启动调试的主要目的是: (1)检验设备在工作电压下能否安全、稳定 运行。 性工程,它不仅包括工程投运前为掌握系统、设 备运行特性而进行的系统性试验,还涵盖了系统 (2)验证仿真结果,掌握系统运行规律。 (3)测量设备参数、特性。 (4)检查设备相序、相位是否正确。 (5)检查继电保护装置接线是否正确。 (6)检验通信、远动装置能否正常运行。 输变电设备启动调试前应具备如下条件: (1)设备安装、调试完成。 (2)按照《电气装置安装工程电气设备交接 试验标准》要求,设备电气交接试验完成且全部 合格。 试验前的运筹组织、技术准备工作,以及保证系 统安全稳定的技术措施等工作,所有这些筹备工 作既决定了工程系统调试能否顺利完成,又影响 着工程投运后电网安全、稳定运行。 输变电工程启动调试工作是在启动调试启 动委员会的指挥下,由调控、科研、设计、基建、运 维、施工等单位共同努力、密切配合才能圆满完 成。本文总结、列举了几类输变电设备的启动调 试典型方法,可作为各级调控、科研、运维等专业 技术人员工作参考。 (3)设备通过运行维护单位验收。 (4)新设备的所有保护、安自装置定值核对 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 15 无误,装置正常投入;新设备所在母线的母差保 护正常投入。周边厂、站运行方式满足启动调试 需求。 (5)新设备接地刀闸全部断开,临时地线全 部拆除,处于冷备用状态。 2启动调试的技术准备工作 调控中心在输变电工程启动调试工作中起 主导作用,每一项大型工程的启动调试,调控中 心各专业都需进行大量的技术准备工作,主要 包括: (I)收集工程资料 在工程投产前三个月完成工程资料收集,各 技术专业开展投产准备工作。 (2)发布调度编号 确定厂站调度命名,编制调度编号,中心其 它专业、科研、运维单位据此开展投产准备工作。 (3)确定停电方案 与基建部门共同审查停电施工方案,综合考 虑施工进度、光缆接人、停电风险等因素,确定整 体停电方案,优化停电切改顺序及工期,明确每 一阶段的停电、送电设备。 (4)开展方式计算 对新设备投运后的网络结构进行系统性仿 真计算分析,研究电网正常及检修方式下的潮 流、稳定、电压和短路水平等问题。参考科研部 门编制的输变电工程系统调试《潮流、稳定计算 报告》和《过电压计算报告》,针对影响电网运行 的重大技术问题开展深层次探讨。根据工程具 体情况,与科研部门协商确定启动调试的具体试 验项目,明确停电切改期间和工程最终投产后的 电网运行方式及相关控制要求。 (5)开展保护整定计算 (6)编制调度运行规定 调度运行规定包括正常及检修方式下的电 网运行方式、电压控制要求、潮流稳定极限,以及 设备停电要求、安自装置使用规定、继电保护运 行规定、特殊倒闸操作要求等内容。 (7)编制启动调试方案 根据科研部门提供的《系统启动调试项目建 议书》,编制启动调试方案。编制方案时,需综合 考虑以下问题: (a)调试期间500 kV及220 kV电网一、二次 系统的运行方式。 (b)调试过程中电网潮流、稳定、电压控制 要求。 (c)电厂开机方式及出力控制要求。 (d)继电保护措施及要求。 (e)检查设备相序相位。 (f)继电保护装置测向量。 (g)优化倒闸操作,减少不必要的操作。 (h)当试验系统发生异常时,不应影响主系 统正常运行。应设置总后备措施,确保试验系统 能与主系统可靠分离。 (i)调试过程中电网运行存在的风险及其应 对的安全技术措施。 (8)二次设备调试 在通信通道开通后,开展远动设备、继电保 护、安全自动装置调试工作。 (9)系统启动调试试验 3 500 kV输变电设备启动调试 3.1 500 kV架空线路 500 kV线路启动调试的主要工作包括:测量 线路的工频参数;检查线路相序、相位是否正确; 冲击合闸试验;检查线路绝缘状况;差动保护向 量检查。 典型500 kV线路启动调试示意图见图1。 A、B变电站均采用3/2接线方式;线路两端均配 置高压电抗器,高压电抗器未配置专用断路器, 仅通过DK-6刀闸接于线路。假设先从A侧投切 空载线路,再从B侧投切,主要启动步骤如下: 图1线路启动调试示意图 16 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER (1)线路两侧高抗由冷备用转运行。 (2)A站5011、5012开关由冷备用转热备用。 (3)从A侧用501 1、5012开关投切空载 线路。 在额定电压下对空载线路的冲击合闸试验, 应进行3次,合闸过程中线路绝缘不应有损坏。 对于电厂送出线路,应避免发电厂侧向线路充 电,以减小线路故障时对发电机的冲击损坏。按 照华北电网调度规程规定,线路核相正确前,在 合环点应有明显断开点,因此从A侧投切空载线 路时,B侧至少保持5021.2、5022—1刀闸在断开 状态。 由于500 kV线路的充电功率较大,通常可利 用容性无功电流检查差动保护向量是否正确。 为防止线路差动保护二次回路接线错误导致的 保护拒动,需分别用5011、5012开关对线路进行 投切,在保护测向量正确前,不得将5011、5012开 关同时合人。 空载线路带电后,在B侧通过线路CVT进行 核相,检查线路相序是否正确。 (4)从A侧投切完成后,拉开5011、5012开 关,拉开5011-2、5012-1刀闸。 (5)B站5021、5022开关由冷备用转热备 用。从B侧用5021、5022开关投切空载线路。 (6)线路合环。 需注意合环点的选择问题。线路合环运行 后,差动保护带负荷测向量。 上述过程为线路启动的常规步骤。此外需 考虑如下问题: (1)投切空载线路时,充电侧变电站的母线 电压有无控制要求。 (2)线路合环点的选择有无要求。 如果线路单侧配置高压电抗器,应从无电抗 器侧充电,在有电抗器侧合环,以减少合环点两 侧电压差。 (3)变电站“五防”闭锁设置对刀闸操作顺序 的要求。 (4)线路如果配置了电抗器,还需进行电抗 器差动保护测向量。 (5)500 kV线路充电功率大小能否满足差动 保护测向量需求。 可能会出现两种情况:一种情况是线路过 短,容性无功电流过小,或表计灵敏度较低,无法 测出读数。另一种情况是线路足够长,但线路带 高压电抗器充电后,线路自身产生的容性无功功 率和高压电抗器相补偿,导致线路充电电流过 小。因此在编制方案时,需先计算线路充电功率 是否满足要求,必要时可不带电抗器充电。 3.2 500 kV变压器 500 kV变压器启动调试的主要工作包括:冲 击试验;空载试验;参数实测;保护向量检查。 2号母线 l号母线 图2变压器届动蒯试不意 典型500 kV变压器启动调试示意图见图2。 变电站500 kV侧采用3/2接线方式,220 kV侧 采用双母线接线方式。主要启动步骤如下: (1)变压器5011、5012开关由冷备用转热备 用;35(66)kV侧母线及电容器、电抗器转热 备用。 (2)从500 kV侧分别用5011、5012开关投切 空载变压器。 新建变压器的冲击试验需进行5次,每次间 隔时间宜为5 min。 从500 kV侧给空载变压器充电后,投入若干 数量的无功补偿设备,进行差动保护测向量工 作。与投切线路相同,在保护测向量正确前,不 得将5011、5012开关同时合入。 (3)拉开5011、5012开关,拉开5011.2、5012. 1刀闸。 (4)220 kV 4号母线转备用,将2201开关转 运行,接于4号母线。 (5)从220 kV侧用母联2245开关投切空载 变压器。 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 17 500 kV变压器仅在500 kV侧配置专用 CVT。在从220 kV侧向变压器充电后,需在 500 kV侧CVT进行二次核相,检查设备一、二次 回路是否正确。 (6)变压器合环运行,差动保护带负荷测 向量。 上述过程为变压器启动的常规步骤。此外, 还需考虑如下问题: (1)变压器充电过程中会产生励磁涌流,应 采取防止保护误动的措施。 (2)投切过程中会产生较高的操作过电压, 投切前必须保证变压器中性点可靠直接接地。 变压器中性点经小电抗接地时,首次投切变压器 前应合入小电抗的并联接地刀闸。 3.3 500 kV串补装置启动 采用串联电容补偿技术可提高超高压远距 离输电线路的输送能力和系统稳定性,且对输电 通道上的潮流分布具有一定的调节作用。华北 电网目前共有20条500 kV线路加装了串补 装置。 加装串补在提高电网输送能力的同时,也给 电网运行带来了谐振问题。大型汽轮发电机组 经串补线路接人系统时,在某种运行方式下,很 可能在机械与电气系统之间发生谐振,其振荡频 率低于电网的额定频率,形成次同步谐振。华北 电网托克托电厂、上都电厂均存在此问题。 此外,在风电集中并网的沽源地区,曾多次 发生500 kV主变和220 kV主变异常谐振现象。 研究表明,沽源站串补装置与500 kV母线高压电 抗器构成了低频串联谐振回路,且沽源地区 220 kV系统所带风机和动态无功补偿设备很可 能对该谐振起到了助增作用,进而造成低频分量 的持续存在。 因此,加装串补装置的发电厂送出线路启动 调试时,应考虑发电机组与串补运行方式的机网 配合问题,先进行系统仿真计算,然后进行机网 联合试验。通过试验,既可对仿真结果进行验 证,又能为调控中心确定电网运行方式,制定稳 定控制极限提供宝贵的依据。 500 kV串补启动调试的主要工作包括:串补 平台带电;串补电容轻载试验;串补电容正常负 载试验;机网联合试验;人工短路试验。 500 kV串补启动调试示意图见图3。图中C 表示串补电容器组;MOV为金属氧化物限压器, 作用是在线路短路时限制电容器组过电压;S为 火花间隙,作用是保护MOV;5011DR为旁路开 关,主要作用是投入和切除电容器组,并保护 MOV和火花间隙;5011DR.6刀闸为串补旁路 刀闸。 5Ol1DR一6 线路 5011DR 图3 串补装置示意图 500 kV串补装置的主要启动步骤如下: (1)串补平台带电 先合入5011 DR一6、-1、-2刀闸,再合入 5011DR开关,然后从线路一侧对空载线路充电, 对串补平台进行加压,检查平台绝缘情况。此时 电容器组处于被旁路状态。对于电厂送出线路, 应从变电站侧给线路充电。 (2)串补电容轻载试验 依次拉开5011DR一6刀闸、5011DR开关,投 入串补电容器组,检查电容器组轻载运行情况。 试验结束后,依次合人5011DR开关、5011DR_6 刀闸。 (3)串补电容正常负载试验 先将线路合环运行,再依次拉开5011DR.6 刀闸、5011DR开关,投入串补电容器组,检查电 容器组正常负载运行情况。试验结束后,依次合 人5011DR开关、5011DR一6刀闸。 (4)机网联合试验 针对次同步谐振问题有多种解决方案。托 克托电厂采用的是机组加装阻塞滤波器(BF)和 轴系扭振保护(TSR)方案,上都电厂采用的是附 加励磁阻尼控制(SEDC)和轴系扭振保护(TSR) 方案。机网联合试验应根据问题具体情况制定 试验方案,尚无固定模式。试验的基本思路是: 在不同的机组开机方式下,通过投退串补或断开 线路等人工扰动,激发出机组次同步谐振,据此 验证仿真计算得到的谐振产生原因是否正确,同 18 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 时检验谐振抑制措施是否可行。 (5)人工短路试验 在串补正常投入方式下,制造人工单相瞬时 接地故障,检查串补保护装置能否正确动作,同 时验证机组的次同步谐振问题。 4 220 kV输变电设备启动调试 与500 kV启动调试相比,220 kV输变电设 备启动调试通常不存在过电压问题,稳定问题也 不突出,但因网架密集、变电容量大,需重点考虑 潮流过载、短路水平超标等问题。 4.1 220 kV线路 220 kV变电站多采用双母线接线方式,通常 采用“A站母联开关一A站母线一新线路一B站 母线一B站母联开关”的串联方式,将新线路开 关所在母线转热备用,合人新线路开关后,母联 开关投入过流保护,再用母联开关向新间隔充 电。采用这种方式的原因为: (1)变电站的220 kV线路通常仅配置单相 CVT,而220 kV母线均配置三相CVT,需借用母 线的三相CVT检查新线路的相序是否正确。 (2)新线路差动保护和母线差动保护向量未 经检测,不能保证正确动作。用母联开关串带空 母线给新线路充电时,即使线路存在预伏故障且 新线路差动保护二次回路接线错误,至多只会造 成腾空母线和新线路掉闸,而不会造成其它正常 运行的线路掉闸。母联开关起到了后备作用,同 时将试验系统和主系统进行可靠隔离。 典型220 kV线路启动调试示意图见图4。 A、B两变电站均采用双母线接线方式,假设先从 A侧投切空载线路,再从B侧投切,主要启动步 骤如下: (1)A站将4号母线转热备用。 (2)B站先将4号母线转热备用,拉开2245-4 刀闸(线路核相正确前,应有明显断开点)。 (3)A站2211开关和B站2212开关分别由冷 备用转运行,母线侧刀闸合入2211-4、2212-4刀闸。 (4)A站2245开关投入过流保护 (5)A站用2245开关投切空载线路。 在额定电压下对空载线路的冲击合闸试验, 应进行3次,合闸过程中线路绝缘不应有损坏。 空载线路带电后,在B侧通过母线CVT进行二次 核相,检查线路相序是否正确。 (6)与上述过程类似,B站用2245开关投切 空载线路。 (7)投切完成后,线路合环运行。 线路 A站 B站 图4 220 kV线路启动调试示意图 由于220 kV线路充电功率较小,一般情况下 无法满足保护测向量需求。因此只能在线路合 环运行带负荷后进行保护向量检查。 4.2 220 kV变压器启动 220 kV变压器启动调试与线路方法类似,需 在220 kV侧和110 kV侧各倒空一条母线配合 启动。 与500 kV变压器不同的是,220 kV变压器 三侧均未配置专用CVT,核对相序时只能借助母 线CVT。 5综合案例解析 以500 kV唐山东变电站为范例说明,示意图 参见图5。原500 kV姜安双回线破口接人唐山 东变电站。唐山东站500 kV侧采用3/2接线方 式,220 kV侧采用双母线双分段接线方式,同期 配建两台变压器。因220 kV配套切改工作晚于 500 kV,在此不再讨论。 首先,从光缆接入角度考虑,原500 kV姜安 一线配置了光缆,姜安二线无光缆,因此需先将 姜安一线切人唐山东站。而姜安二线位于姜安 一线和新建的唐山东站之间,因此姜安一线光缆 接人唐山东站时,姜安二线需同时停电。 从停电切改期间的电网运行风险考虑,姜安 双回线为重要输电通道,应尽可能缩短双回线同 停时问。此外,还要根据变电站的接线情况,具 体问题具体分析。 根据姜家营站接线情况,在姜安双回线同时 停电期间,若姜家营站500 kV 1号母线掉闸,则 会导致500 kV承姜双回线停电。 根据安各庄站接线情况,若安各庄站500 kV 1号母线事故掉闸,则会导致1、2号主变同时停 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 19 3 图5 姜安双回线破口接入盾山东不意图 电;若安各庄站500 kV 2号母线事故掉闸,则会 导致3、4号主变同时停电。 为减少上述事故发生时对电网运行方式的 破坏,在姜安双回线停电期间,在姜家营、安各庄 站对姜安二线实施线路站外断引的临时措施,姜 家营站5032、5033开关和安各庄站5022、5023开 关均恢复成串运行,线路纵联保护采取自环方 式,作为短引线保护运行,且退出开关重合闸 功能。 本工程启动工作分三个阶段进行。 5.1原姜安一线破口后启动 原姜安一线破口形成姜唐一线和唐安一线, 且两条新线路均接于唐山东500 kV 2号母线。 主要步骤如下: (1)以姜家营侧为电源,在唐山东站进行 500 kV姜唐一线路CVT定相。 由于唐山东为新建站,核对相序、相位时,站 内无参考电源,因此从姜家营侧采用逐相充电的 方法,在唐山东站内逐相确定相序。操作过程 中,应退出开关非全相保护。 (2)在姜家营侧用5042、5043开关投切 500 kV姜唐一空载线路。 (3)在唐山东侧用5013开关投切唐安一空 载线路试验。 期间以姜唐一线路CVT作为参考电源,检查 2号母线CVT和唐安一线路CVT一、二次接线是 否正确,并进行5013、5023开关差动保护测向量。 (4)姜唐一线、唐安一线合环。 5.2原姜安二线破口后启动 原姜安二线破口形成姜唐二线和唐安二线, 且两条新线路均接于唐山东500 kV 2号母线。 (1)在唐山东侧用5012开关投切姜唐二空 载线路,用5022开关投切唐安二空载线路。 为避免正常运行的姜唐一线、唐安一线事故 掉闸,投切前5012、5022开关均需投入充电过流 保护。 (3)在姜唐二线由姜家营侧充电方式下,在 唐山东侧用5021开关投切唐安二空载线路。 期间,姜唐二线、唐山东1号母线、唐安二线 串联充电,进行保护测向量及核相工作。 (4)姜唐二线、唐安二线合环。 5.3唐山东500 kV变压器和220 kV母线启动 如图6所示。因唐山东站220 kV线路不能 同步投产,所以只能通过投入无功补偿装置对变 压器三侧开关和220 kV母线的母联、分段开关进 行差动保护测向量工作。这种方法在实际生产 中经常采用。 500kV 1号母线 、J  z号变s号变 66 kV I 2202 2203、 66I V t2245 zz。 线 2245 Il 5号 2255 5号乙 图6唐山东2、3号变启动示意图 (1)唐山东站从500 kV侧分别投切2、3号 空载变压器;从66 kV侧投切低容、低抗。 (2)以3号变压器为电源,唐山东站220 kV 母线系统启动,从220 kV侧投切2号空载变压器。 (下转第30页) 30 华北电力技术 NORTH CHINA ELECTRIC POWER 5 结束语 告警直传、图形浏览功能的实现解决了调控 系统大量数据信息接入管理问题,大大减少了调 控中心运维人员的工作量,提升了调控人员对设 参考文献 [1]华北电力调度通信中心.华北电网监控系统技术规 范.北京:中国电力出版社,2009. [2]华北电网生技[2011]7号,华北电网无人值班变电站 和集控中心信号采集规范(试行). [3]DL/T 516--2006电力调度自动化系统运行管理规程. [4]电监会5号令.电力二次系统安全防护规定. 收稿日期:2014-04-09 备异常的快速反应能力,为调度监控业务提供了 强有力的支撑,同时实现了变电站数据信息的资 源共享,也是调度自动化系统的一次飞跃。 告警直传和远程图形浏览功能的实现和推 广应用对于国家电网公司大运行、大检修体系的 建设具有十分重要的意义。 ,作者简介:李宏(1967一),女,工程师,主要研究方向为电力系统 规划设计,电网调度自动化系统规划、设计。 (本文编辑业j 坐业业j-}业 j-}业 Ij}坐jk业 坐盥 ,9;} 业 业j‘}j;}业季佳彬) j j r 警}—9 }’ } jk业业业j-}j-} (上接第19页) 期间,用220 kV母线CVT、2号主变500 kV 稳定运行带来的风险。所以,系统启动调试是 一项为电网运行管理提供科学技术依据的重要 侧CVT与500 kV线路CVT进行二次核相。需要 注意的是,在220 kV母联、分段开关测向量正确 工作。 启动调试方案是投产准备工作的智慧结晶, 正确编制启动调试方案是保证系统调试工作顺 利进行和调试期间电网安全稳定运行的重要综 合性技术工作。在编制大型输变电工程的启动 调试方案时,需统筹考虑各方面因素,在不影响 主系统正常运行的前提下,确保启动调试工作顺 利开展。 前,应避免母联、分段开关同时合入,因此投切过 程中会出现两种串联充电方式:在2203、2255、 2245甲、2202开关合入且2244、2245乙开关断开 状态下,进行2203、2255、2245甲、2202开关差动 保护测向量;在2203、2245乙、2244、2202开关合 人且2255、2245甲断开状态下,进行2244、2245 乙开关差动保护测向量。 (3)2、3号主变合环。 参考文献 [1]GB 50150--2006电气装置安装工程电气设备交接试 验标准. 收稿日期:2014-03—20 6 结论 系统启动调试是在周密的仿真计算和严谨 的试验方案的基础上进行的试验工作。如果不 进行系统启动调试,就无法检验和发现新设备 本身存在的问题以及新设备投运后给电网安全 作者简介:李远卓(1982一),男,本科,工程师,先后从事过电网 调度运行、新设备投运等工作,现从事电网停电计划工作。 (本文编辑季佳彬) , } 夸;}业业夸 j 业 9;}—9■} j‘}坐j— j‘} j‘} I‘}业 夸;}业业业 jI} 坐 Ikj;}宣 j ,夸 业j‘}尘 业业 ‘}业 ・电力科技信息・ 欧盟提出未来五年将制订新的能源和气候战略 在6月27日结束的欧盟夏季峰会上,欧盟领导人提出未来五年将制订新的能源和气候战略,以避免高度依赖化石 燃料和天然气进口。未来五年,欧盟的能源和气候战略将集中在三个方面,一是发展企业和民众负担得起的能源,具体 工作包括提高能源效率以减少能源需求,建立一体化能源市场,增强欧盟议价能力等;二是确保能源安全,加快能源供 应和路径的多样化;三是发展绿色能源,应对全球变暖。欧盟一直高度重视能源安全和发展低碳经济。2014年1月,欧 盟委员会公布了(2030年气候与能源政策框架》,提出减少温室气体排放、增加可再生能源使用等,旨在增强欧盟经济和 能源体系的竞争力、安全性和可持续能力。本次峰会决定,欧洲理事会将最晚于今年10月对这个战略的框架做出最终 决议。 本刊编辑部供稿 

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