孫明剛 唐春玲
【摘要】500kV變電站采用1500MVA的大容量變壓器,將出現(xiàn)許多新的技術(shù)問(wèn)題。本專(zhuān)題針對(duì)1500MVA變壓器低壓側(cè)母線電壓波動(dòng)、變壓器短路阻抗和設(shè)備造價(jià)等方面進(jìn)行探討,推薦采用大容量變壓器的500kV變電站低壓側(cè)采用66kV電壓等級(jí)。
【關(guān)鍵詞】大容量變壓器;低壓側(cè);電壓等級(jí);選擇
1.前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程逐步加快,用電負(fù)荷快速增長(zhǎng),但是符合變電站建設(shè)的土地卻日漸稀少。采用大容量變壓器能夠增加單座變電站的輸送能力,減少變電站建設(shè)座數(shù),降低單位變電容量投資,節(jié)約土地資源,解決負(fù)荷增長(zhǎng)與城市發(fā)展的矛盾;還能有效延緩電網(wǎng)建設(shè)、優(yōu)化基建項(xiàng)目,從而對(duì)規(guī)劃新建變電站的落點(diǎn)、容量安排以及投資產(chǎn)生影響,為城市規(guī)劃與經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更好的支撐。
2.國(guó)內(nèi)500kV大容量變壓器的應(yīng)用
目前,國(guó)內(nèi)電網(wǎng)500kV變壓器主要采用容量為750MVA和1000MVA兩種形式,隨著大容量變壓器(1200MVA和1500MVA)制造技術(shù)的成熟,部分發(fā)達(dá)地區(qū)逐步試點(diǎn)采用大容量變壓器;,2006年華北電網(wǎng)采用了1200MVA變壓器;2010年4月投產(chǎn)的上海靜安地下變電站規(guī)劃3組1500MVA變壓器。這些大容量變壓器一般布置在負(fù)荷密集地區(qū)的終端變電站內(nèi)。與已有常規(guī)500kV變電站低壓側(cè)電壓等級(jí)選擇相比有差別:1)低壓側(cè)短路容量偏小,投切單組電容器波動(dòng)大;2)為提高短路容量,增加變壓器制造難度和造價(jià)。
3.擬建500kV變電站概述
擬建的500kV變電站位于我國(guó)第三大副省級(jí)國(guó)家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)-兩江新區(qū)。根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃及新區(qū)負(fù)荷發(fā)展水平,該站遠(yuǎn)景規(guī)模為:3臺(tái)1500MVA主變,500kV規(guī)劃出線10回,采用一個(gè)半斷路器接線方式。其中220kV規(guī)劃出線18回,220kV電氣主接線采用雙母線雙分段接線,使用無(wú)功補(bǔ)償:按每臺(tái)主變4組108Mvar低壓電容器,1組60Mvar低壓電抗器。
4.變壓器低壓側(cè)電壓等級(jí)的選擇
4.1 低壓側(cè)電壓波動(dòng)
電網(wǎng)2014年小負(fù)荷方式下,變壓器低壓側(cè)分別采用110kV、66kV和35kV電壓等級(jí),計(jì)算對(duì)應(yīng)的短路電流及容量。根據(jù)《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》GB/T12326-2008“變電站低壓側(cè)投切單組無(wú)功補(bǔ)償裝置引起所接母線電壓的變動(dòng)值不宜超過(guò)額定電壓的2.5%”的要求,計(jì)算投切單組108Mvar電容器下,選擇不同電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)值,如表1所示。
表1 不同電壓等級(jí)的母線電壓變化(變壓器阻抗采用常規(guī)值)
當(dāng)變壓器低壓側(cè)選用35kV電壓等級(jí)時(shí),投切單組電容器對(duì)低壓側(cè)母線波動(dòng)不滿足要求,其他情況下,電壓波動(dòng)率均能滿足規(guī)程的要求。
4.2 變壓器阻抗
低壓側(cè)采用35kV電壓等級(jí),為使低壓側(cè)母線電壓波動(dòng)滿足要求,需提高低壓側(cè)短路電流(容量)。然而,短路電流與短路阻抗成反比,提高短路電流,則需減小短路阻抗,電網(wǎng)所受的影響將會(huì)增大,系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)開(kāi)斷的短路電流也大。當(dāng)變壓器短路時(shí),繞組會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力并產(chǎn)生更高的短路溫升,給變壓器制造的結(jié)構(gòu)和造價(jià)帶來(lái)大幅度的增長(zhǎng)。一般在電網(wǎng)中很少采用小阻抗變壓器的方法來(lái)滿足電壓波動(dòng)的需求。
4.3 各電壓等級(jí)設(shè)備造價(jià)
根據(jù)我國(guó)對(duì)電壓等級(jí)的劃分,一般把110kV電壓等級(jí)稱(chēng)為高壓電網(wǎng),35kV和66kV電壓等級(jí)為中壓電網(wǎng);66kV和35kV設(shè)備在絕緣考慮上相差不大,造價(jià)也相近,110kV電壓等級(jí)由于絕緣的原因造價(jià)比66kV和35kV高不少。由最新的“電網(wǎng)工程設(shè)備材料信息價(jià)”110kV、66kV和35kV斷路器設(shè)備的信息價(jià)如表2所示。
每組變壓器需要5組配電裝置,4組電容器和1組電抗器,若低壓側(cè)采用35kV電壓等級(jí),低壓側(cè)造價(jià)約1972萬(wàn)元(5×20+1×200+4×418);采用66kV電壓等級(jí),造價(jià)約2262萬(wàn)元;采用110kV電壓等級(jí),造價(jià)約3100萬(wàn)元。綜合考慮低壓側(cè)電壓波動(dòng)、變壓器短路阻抗和設(shè)備造價(jià)等因素,變壓器低壓側(cè)采用66kV電壓等級(jí)較合理。
表2 110kV、66kV和35kV設(shè)備的信息價(jià)表萬(wàn)元
5.結(jié)語(yǔ)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速發(fā)展。電網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)大容量、高密度供電需求的新形勢(shì),特別在“十二五”期間,電網(wǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)超大變電容量的趨勢(shì)更加突出。大容量變壓器的應(yīng)用的逐步普及,為節(jié)省變電站占地面積、節(jié)省送電線路走廊,提高輸變電的可靠性,解決大容量、高密度輸變電的問(wèn)題提供一個(gè)有效、可行的解決方案。500kV兩江站采用1500MVA變壓器,綜合電壓波動(dòng)、設(shè)備電動(dòng)力和設(shè)備制造力和變壓器自身的經(jīng)濟(jì)性,變壓器低壓側(cè)推薦采用66kV電壓等級(jí)。
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作者簡(jiǎn)介:孫明剛(1979—),男,重慶人,碩士,中級(jí)工程師,現(xiàn)供職于國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院重慶有限公司,研究方向:電力系統(tǒng)規(guī)劃。