一种解决泵站变电站单电源的方案

一种解决泵站变电站单电源的方案

顿沙，陈芳

荆州市荆力工程设计咨询有限责任公司，湖北省荆州市，434000

摘要：为提高变电站的供电可靠性，通过增加1台联络变压器实现10kV与6kV母线联络，可有效解决泵站单电源供电的问题。

关键词：变电站；泵站；双电源；联络变压器；

20世纪50年代初期为满足防洪排涝的用电需求，建设有少量的泵站变电站，随着产权移交及公网配电电压的统一，除部分泵站用电电压为6kV，其余公网负荷均统一为10kV。为提高一座变电站同时为10kV公网及6kV泵站供电的可靠性，增加联络变压器实现电气联络，可有效解决单电源供电的问题。

1 建设背景及供电现状

1.1 泵站变电站建设背景

长江中游九曲回肠，丰水期“屋顶行船”，素有“万里长江，险在荆江”之称。自20世纪50年代初期，在荆州洪湖地区由水利部门出资建设有多座专为泵站供电的变电站，既有为分蓄洪区提供动力的大型防洪排涝变电站，也有小到专为农田排灌的小型泵站变电站。泵站变电站一般以110kV、35kV电压等级引入电源，以6kV出线为泵站提供电源。

1.2 泵站变电站供电现状

随着时间的推移，原本专供泵站的变电站现已基本由水利部门移交至电力部门作为公网变电站，同时承担泵站及公网负荷的供电。由于用电设备受端电压决定了变电站的送电电压，故在该类承担泵站负荷的变电站中，低压侧有10kV及6kV两种电压等级，而受制于变电站的平面大小，终期主变规模一般为两台。两台主变分别带10kV、6kV，故公网及泵站负荷均无法通过该变电站实现双电源。

1.3 当前存在的问题

1、供电可靠性不够

变电站内两台变压器低压侧分别接至10kV、6kV母线，低压两段母线之间无法实现电气联络，当一台变压器故障或检修时，相应的母线必须停电，故无法满足主变压器N-1的运行要求，供电可靠性不高。

2、变压器利用率低

泵站为季节性负荷，运行时间较短，年运行时间一般不超过2个月。在泵站非运行期，主变也跟着停运，年投运时间短利用率低。

3、无法满足供区Ⅰ级负荷的接入需求

根据《供配电系统设计规范》，Ⅰ级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。故无论是6kV或10kV重要的Ⅰ级负荷均无法通过该变电站实现双电源接入，无形中增加了周边用户接入的成本，同时也限制了供区的发展。

2 实现双电源的一种主接线改造方案

上述老式变电站的典型主接线方案为：主变终期2台，电压等级分别为110/35/10kV、110/35/6kV；高压侧110kV双电源接入，单母线接线；中压侧35kV单母线分段接线；低压
侧10kV、6kV均为单母线接线。电气主接线示意图如下：

图 2-1 电气主接线（改造前）

经过经济技术比较，拟定改造方案为：新增#3联络变压器1台，实现10kV与6kV母线的电气联络。新增联络变压器容量为10MVA，电压比为10±2×2.5%/6.3kV，高压侧采用无载调压方式接入系统。改造后电气接线示意图如下：

图 2-2 电气主接线（改造后）

正常运行时，#1、#2联络柜均断开，分别由#1主变带10kV母线、#2主变带6kV母线供电。主变压器故障或检修情况下，#3联络变压器及联络柜投入，由#1或#2主变串#3联络变供10kV及6kV母线。两台主变加一台联络变，可实现主变N-1的运行要求。

3 联络变压器参数选择及校验

3.1 电动机启动母线电压校验

泵站有6kV高压电动机4台，功率为4×1800KW，考虑到在#1主变检修或故障期间，由#2主变串#3主变供6kV时，可能会存在电动机低电压无法启动的问题。经了解，泵站电动机为同步电动机，功率因素为0.9，启动方式为全电压单台启动，不考虑成组启动。本文参照《火力发电厂厂用电设计技术规程》附录H对电动机正常启动时的电压进行计算，系统阻抗图如下图：

图 2-3 系统阻抗图

1、基准容量取10MVA、启动电流倍数Kq=6;

2、校验#1主变串#3联络变带6kV，最后一台电动机启动时的母线电压；

具体计算为：

3#联络变压器选用无载调压变压器，电压系数取1.05时，电动机正常启动时母线电压标幺值为0.908，大于《火力发电厂厂用电设计技术规程》电动机单组启动要求值0.8，同时也满足《泵站设计规范》中，电动机不频繁起动时，若电动机母线电压不低于系统额定电压的85%，电动机优先采用全电压直接起动方式。故#3联络变压器选用容量10MVA的无载调压变压器接入系统，可满足要求。

3.2 电动机启动时变压器过载倍数校验

考虑最后一台电动机启动时，最大启动负荷为9倍的电动机额定容量，联络变压器过载倍数为2.0倍，依据《电力工程电气设计手册-电气一次部分》，在2.0过负荷倍数下变压器的过载能力为10min，而电动机启动时间一般为小于10S，故变压器的过载能力可满足电动机启动的要求。

4 结论

为满足泵站及公网负荷的用电需求，提高供电可靠性，采用联络变压器解决因用电设备电压不统一无法实现双电源供电的问题，在技术上可行的同时也具有一定经济性。

参考文献

[1] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气一次部分）.北京:中国电力出版社.1996重印

[2] DL/T 5153-2014，火力发电厂厂用电设计技术规程

作者简介：顿沙（1991-），女，湖北江陵人，本科，工程师，研究方向：电气一次设计。