110kV主变更换工程常见问题分析

110kV主变更换工程常见问题分析

曹政

(珠海华成电力设计院股份有限公司)

【摘要】随着社会经济发展，全社会用电负荷核用电量日益增长，许多城区的正在运行的变电站已经接近重载运行，但是随着城镇化的进程不断加大，土地资源越发紧张，目前在城区征地建设一座新的变电站特别的困难。因此，许多供电部门选择将正在运行的变电站更换主变来增容，以满足日益增长的供电需求。

【关键词】并列运行；设备校验；转供电；容性电流，无功补偿

0引言

本文根据我院在工程设计过程中出现过的问题进行阐述，近年来院内开展了较多的主变更换或扩建工程的设计工作，通过对主变更换工程中具体发生的问题进行分析总结，提出一些笔者的看法和预防措施，希望能够对此类工程的设计工作有一定的帮助。

1主变并列运行的问题

主变并列运行有哪些条件，相信我们绝大部分设计人员都应该知道的，无非就是以下四项要求：

a）主变高、中、低压各侧电压必须要对应相等；

b）主变的连接组别需要保持一致；

c）主变的阻抗百分比需要保持一致；

d）主变的容量比不宜超过3:1；

在主变并列的这些基本条件中，有一条是需要特别注意的，那就是主变的阻抗百分比，这个阻抗百分比不仅仅是要求主分接保持一致，极限正分接和极限负分接都要保持一致，在工程设计中，部分设计人员仅仅核对了主分接阻抗的一致性，却没有核实极限分接阻抗是否一致，导致更换后的主变不能并列运行，造成比较严重的后果。

因此我们在前期现场收资的时候，就一定要有这个意识，碰到主变更换或者主变扩建项目，一定要将主变的铭牌参数拍照保存，在初步设计阶段图纸和材料清册中就要把这些实际参数全部写上去，特别是容易忽视的极限分接阻抗，这样设备招标的时候就不会遗漏这些重要的参数。

2主变各侧设备导线校验的问题

在主变更换工程中有一项很重要的工作就是核对前期的设备、导线是否满足要求，如果不满足要求还需要更换相关的设备导线。

在主变更换后，主变容量变大，我们需要根据主变容量计算各侧工作电流，根据工作电流来核实主变各侧的断路器、隔离开关额定电流是否满足要求，同时需要核实主变高、中、低压各侧电流互感器变比是否适用。

I=1.05S/U

式中：

I—工作电流

S—主变容量

U—额定电压

除了校验工作电流外，还需要特别注意短路电流，由下方公式可知，主变更换后容量变大，主变短路阻抗百分比和基准容量不变，主变的阻抗值就变小了，那么主变变中和变低侧短路电流将会变大，因此需要补充校验设备的短路电流是否满足要求。

X*d=Ud%*Sj/(100*Se)

式中：

X*d—主变的阻抗标幺值

Ud%—主变的阻抗百分比

Sj—基准容量（100MVA）

Se—主变容量

校验完设备以后还需要校验导线、根据更换后的主变各侧工作电流来复核导线载流量是否满足要求，需要复核各侧的主变进线间隔导线和母线的载流量，复核导线载流量的时候需要考虑温度和海拔校正系数，可根据DL/T5222-2005《导体和电气选择设计技术规定》中附录表D.11裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合校正系数进行选择。

3无功补偿容量不足的问题

主变更换后，主变各侧的容量增大了，设计人员需要重新核算无功容量缺额，无功负荷一般包含：主变无功损耗、低压侧负荷的无功消耗（功率因素按0.9计算）；无功电源一般包含：高压侧的无功容量（功率因素按0.95计算），线路的充电功率，按主变轻载、重载分别计算无功缺额。一般主变轻载的时候，容性无功需求较低，甚至需要补充感性无功；主变重载的情况下主要是补充容性无功。我们必须根据计算结果合理的配置无功补偿装置

无功补偿容量确定后，还要合理的进行分组，最大一组电容器的投入引起10kV母线电压的波动不能超过母线额定电压的2.5%，否则就需要调整电容器的分组容量。引起电压波动计算如下：

△U=Ub×Q/Sk

式中：

△U—投入最大一组电容器引起的电压波动；

Ub—系统额定电压；

Q—单组电容器最大容量；

Sk—母线短路容量。

同时还需要了解系统中的主要谐波分量，电容器的分组应能躲开引起谐波放大甚至谐振的容量，因此，需要根据主要的谐波次数计算电容器的谐振容量，计算如下：

Qch=SK(1/h2-K)

式中：

410kV接地装置容量校验的问题

110kV变电站内10kV母线的接地方式一般采用不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地三种类型，其中农村地区10kV线路以架空线路为主，容性电流较小，一般采用不接地方式；城镇结合地区，一般是电缆和架空的混合线路，容性电流超过30A，这类变电站一般装设消弧线圈接地装置，根据每段母线容性电流大小，按过补偿来考虑消弧线圈容量；中心城区的110kV变电站10kV出线一般都是采用电缆线路，容性电流较大，且线路故障一般都是永久性故障，所以10kV母线一般采用经小电阻接地方式。

因负荷增长更换了主变，10kV馈线回路也相应增加，因此需要根据扩建后的出线回路数量和线路类型重新核算每段母线的容性电流，核实前期的接地装置容量是否还能满足要求。

1）电缆线路容性电流计算

IC1=(95+1.44S)UL/(2200+0.23S)

式中：

2）架空线路容性电流计算

IC2=2.7UL×10-3

式中：

3）变电站内母线容性电流

变电站内每段母线容性电流为电缆线路容性电流和架空线路容性电流之和，同时需要计及变电站内增加系数，10kV按16%考虑，计算如下：

IC=(IC1+IC2)×(1+16%)

IC—变电站内每段10kV母线容性电流

5校验原主变基础与中性点设备

更换后的主变因容量变大，其外形尺寸及重量与前期均不相同，因此我们在现场收资的时候就要先丈量主变油池、主变构架的尺寸，然后还需核实前期主变基础的类型和尺寸，在收到新主变的设备资料后，首先我们需要核实新主变放在原有油池中是否满足消防距离要求，即主变外轮廓边线至主变油池边线距离不得小于1米；然后再核实前期的主变基础是否适用，一般来说大板基础的适用性最强，如果前期是条形基础，可能本期就无法利用。

同时需要注意主变中性点设备，现有的中性点设备在主变更换后是否适用，特别是有些中性点设备没有设置放电间隙，如果低压侧存在分布式电源的接入，中性点设备就必须加装放电间隙保护。另外需要参看设备适用的年限，如果使用时间较长或者设备存在使用缺陷，建议更换新的中性点设备。

6转供电的问题

主变更换工程在施工过程中需要将主变停运，主变压器是一个最关键的供电设备，在工程施工过程中会造成该主变所带的供电负荷长时间停电，因此为了满足该部分用户的用电需求，我们在工程施工前需要做详细周密的转供电方案，保障施工期间该主变低压侧所带负荷的正常供电。

我们首先需要了解本站及周边10kV电网的供电能力，了解本站内10kV各条线路的运行情况，各条线路上个年度最高供电负荷，同时还需要了解该区域10kV供电网络的运行现状，该主变所带的10kV线路是否具备环网供电。具备环网供电的，在取得当地供电局运行部门同意的情况下，优先将负荷转移出去，暂时由其它的变电站供电，以减轻本站供电压力。

另外，没有形成环网供电的线路，就需要在本站内解决，将其转移到另外一台主变的备用回路，在没有备用回路或者备用回路数量不够的情况下，只能将转移线路并接到正在运行的负荷较小的回路，即设置一个电缆分接箱，站内一个10kV出线回路经电缆分接箱带2~3回10kV线路。转移的负荷加上现有的负荷不能超过另外一台主变的最大负载能力，长时间的过载运行将会带来极大的供电危险。

【结束语】

110kV变电站作为配电网的骨干网点，在供配电中起着至关重要的作用，110kV主变更换工程中出现的问题一部分属于设计经验不足，更多的是属于设计过重中的不够重视，因此在此类工程设计过程中需要特别注意的是细节的问题，对我们设计人员的能力也是一种较好的锻炼。

参考文献:

[1]电力工程电气设计手册电气一次部分.

[2]DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》.

[3]GB50027-2008《并联电容器装置设计规范》.