500kv新能源汇集站升压分步启动方案优化设计及实施

2020年第38卷第2期doi:10.3969/j.issn.1008-6218.2020.00.011

500kV新能源汇集站升压分步启动方案优化设计及实施

闫桂红，张爱军，李丹丹，刘石川，郭

凯

（内蒙古电力科学研究院，呼和浩特010020）

摘要：针对220kV新能源汇集站升压至500kV变电站启动工程，提出分步启动优化方案，即在220kV线路停电前完成主变压器启动工作，提前完成站内开关设备成串运行、站内一次新设备试验及保护向量测试，再进行500kV线路启动工作。并提出适用于分步启动的保护向量测试方案，对从220kV侧启动主变压器，提前完成站内设备启动试验进行可行性分析。该方案可从根本上解决因启动停电造成的新能源场站电力送出损失问题，并满足变电站启动期间电力用户用电需求。关键词：500kV新能源汇集站；分步启动；合环电压差；相角差；保护向量测试文献标志码：B

中图分类号：TM721.1

文章编号：1008-6218（2020）02-0018-04

OptimizationDesignofBoostStep-by-StepStartSchemeof500kVNewEnergyGatheringStation

YANGuihong,ZHANGAijun,LIDandan,LIUShichuan,GUOKai

（InnerMongoliaPowerResearchInstitute,Hohhot010020,China）

optimizationschemeofthestep-by-stepstart-up.Thestart-upofthemaintransformerhasbeencompletedbeforethetestsinthestationhavebeencompletedinadvance,andthenthestart-upof500kVlineiscarriedout.Aprotection

Abstract：Forstart-upprojectof220kVnewenergygatheringstationboostingto500kVsubstation,proposethe

poweroutageoccurson220kVtransmissionline.Theseriesoperationofswitchgear,anewequipmentandprotectionvectorvectortestschemesuitableforstep-by-stepstartingschemeisproposed.Thefeasibilityofthemaintransformerstartingupfrom220kVsideandcompletingthestart-uptestofequipmentsinthestationaheadoftimeareanalyzed.Theproblemofthelossofpowertransmissioncausedbytheblackoutofthestart-upissolvedthedemandofelectricityforpowerconsumersduringstart-up.difference;protectionvectortest

fundamentally,andtheschemecanmeets

Keywords：500kVnewenergygatheringstation;step-by-stepstartup;closedloopvoltagedifference;phaseangle

0引言

500kV系统输变电工程启动调试前，需结合电网实际情况进行相应的潮流稳定计算及系统内过电压计算分析，为制订启动方案提供依据[1]。500kV变电站启动工程的潮流稳定计算及过电压计算一般是从500kV侧系统启动展开的[2]。内蒙古BT变电站原为220kV开闭站，通过双回220kV线路与500kVDL变电站相连，随着BT变电站接入风电场的规模不断扩大，需将BT220kV开闭站升压为500kV变电站，以满足新能源电力的送出。

本文从常规启动方案存在的问题、分步启动方

案优化、现场试验可行性分析及优化前后启动方案对比4方面对BT500kV变压站升压启动工程进行分析，以缩短启动停电时间，确保用户不间断用电。

1常规升压启动方案存在的不足

常规启动方案基于对该工程投运过程及投运后电网潮流、暂态稳定计算分析，考虑工程项目不同投产顺序，针对多种运行方式进行潮流计算仿真，重点分析线路空充电压升高，线路及变压器不

2020年第38卷第2期闫桂红，等：500kV新能源汇集站升压分步启动方案优化设计及实施19同合环点合环电压差、相角差，合环后的潮流转移

以及工程投产后的电网稳定等问题。位于电网末端的新能源汇集站常规升压启动方案，220站内各类试验。一旦试验不通过，kV线路停电，然后进行500kV线路空充启动及首先需将原问题查找期间该站将继续处于停电状态，严重影响工程进度，进而影响该站用户用电及新能源场站的运营，因此需对启动方案进行合理优化，降低由此带来的损失。

2分步启动可行性分析

采用中国电力科学研究院开发的PSD-BPA潮流计算程序[3]进行计算分析，BT变电站主变压器变比为525kV/230kV/36kV。根据DL755—2001《电

力系统安全稳定导则》[4]

及DL/T1234—2013《电力系

统安全稳定计算技术规范》[5]

对母线电压及线路合环条件要求，500kV母线电压控制范围为母线电压的0~10%；220kV母线电压控制范围为母线电压的-3%~7%；合环电压差≤5%，相角差≤30°。

BT在DL—BT双回500kVDL站—变电站2台主变压器的启动，BT双回线路停运前从2台主变压器的启动工作，线路启动前，提前完成站内开关设备成220kV侧完成即在提前完成BT220变电kV串运行性能检测、保护向量测试及站内一次设备耐压水平测试等试验，确保站内新投运一次设备正常运行，进而确保500kVDL—BT双回线路能一次送电成功，减少启动停电时间。

根据以上启动条件，从BT变电站220kV侧启动3号主变压器后，对2号主变压器启动进行分析，以验证该启动方案的可行性。

2.1从220kV侧启动0.1变压器低压侧投切无功补偿设备对母线电压的影kV从，220系统节点电压未出现越限情况。为检验主kV侧空充BT3号主变压器，变电站3号主变压器

容升电压为响，在3号主变压器低压侧接60Mvar电容器进行测试。经测试，kVBT主变压器500kV现越限情况。为保证变压器，220kV侧电压为237.8kV侧电压为542.4500，系统节点电压未出kV侧电压在空充后不超过550kV，需控制空充前220kV侧电压不超过235.6kV。由于主变压器空充后500kV侧电压过高，需适当降低空充后电压升高边界条件（定为变压器500kV侧电压在空充后不超过535kV），此时需控制空充前2.2启动BT变电站220kV2侧电压不超过号主变压器

229.3kV。分别从220kV侧和500kV侧启动2号主变压器。从500220kV侧启动3号主变压器后，BT变电站越限。

kV母线带电，正常运行方式下各节点电压均不2.2.1从从220220kVkV侧空充侧启动

2号主变压器后，容升电压为-0.1kV，500kV母线及2号主变压器500kV侧合环压差为0,合环角差为0°，满足合环要求，系统节点电压均未出现越限。2.2.2从kV从500500kVkV侧空充侧启动

2号主变压器，容升电压为0为，0220，合环角差为kV母线及0°2，号主变压器满足合环要求，220kV系统节点电压侧合环压差未出现越限。

上述分析表明，从220kV侧启动BT变电站2台主变压器的方案符合要求，分步启动方案可行。

3保护向量测试可行性分析

常规启动方式下，主变压器的高、中、低压侧的保护向量需分别测试，当主变压器高压侧带电时，在主变压器低压侧接入负荷，通过检测流过主变压器高、低压侧的电流判断向量是否一致；当主变压器中压侧带电时，在主变压器低压侧接入负荷，通过检测流过主变压器低压侧的电流判断向量是否一致，具体方法如图1所示。

500kV母线220kV母线低压侧220kV低压500kV侧图1保护向量常规测量方法DL时无法进行—若先从BT双回线路还未启动，220kV侧启动主变压器，由于500kV500kV母线带电情况下的保护向量测500kV母线不带电，此试，3.1因此需要制订新的测试方案。首先，方案1

对2台主变压器启动后在任1台主变压器低压侧接60Mvar无功补偿设备进行理论分析，等效电路图见图2。

由图2可以看出，主变压器中压侧阻抗值很小，电流几乎全部从中压侧流过，500kV侧流过的电流

20

内蒙古电力技术

2020年第38卷第2期500kV侧0.2012B0.201235kV侧中3B中20.4032性性0.403235kV侧14.91点点-0.0217-0.0217220kV侧U=1图2电源在220kV侧等效电路图（图中数值为阻抗标幺值）很小，导致电流互感器无法监测到电流。具体分析时，在2号主变压器低压侧接60Mvar电容器，实际潮流图见图3。图4中潮流值可按公式S=3UI对流过主变压器的电流进行计算。其中，S为视在功率，U为母线电压，I为电流。则流过2号、3号主变压器500kV侧的电流I1I0.22+为：3.721=3SU=3×542.4×1000=3.944A。

流过3号主变压器220kV侧的电流I2I2=U

为：

U500I1=525230×3.944×1000=9.003A。

220其中，U500、U220准电压。

分别为主变压器高压侧和中压侧的基

流过2号主变压器220kV侧的电流I322为：

I0.2+65.73=3SU=3×237.8×1000=159.513A。

由计算结果可知，2台主变压器启动后，在2号

主变压器低压侧接500次侧很难监测到，kV侧的电流很小60无法准确测出保护向量。

（仅Mvar3.944电容器，A），电流互感器的二流过主变压器S20.0-j62.0B27.50.2+j3.77BT500542.4kV母线6.j3+j+2.200.2+j3.8.00.0-j02）237.8BTB3.01（.4S3P183.5+j79.631j521.3-3.0232.0DL图32号主变压器低压侧接60Mvar电容器潮流图3.2针对方案方案2

1无法测出保护向量的问题，提出将2号主变压器在220kV侧断开进行保护向量测量的方案，实际潮流如图4所示。

S20.0-j65.10B2.0J0.0-j64.36+.BT500549.0kV母线30.0-243.46j-）2T0.2（2B30.0-j0.0.238.00.0-j63.6063S3P183.4+j81.81BTj521.4-4.232.10DL图42号主变低压侧接60Mvar电容器并将220kV侧断开潮流图计算方法可得流过2号主变压器在152.673号主变压器220kV侧跳开后，220kV按照同样的

侧的电流为为66.884A，流过A，电流互感器的二次侧可监测到主变压2号、3号主变压器500kV侧的电流器高压侧电流，说明该测试方案可满足保护向量测试试验要求。但由图5可知，2号主变压器在220kV侧断开后，kV末端电压为243.4kV容量，对此可将60Mvar）2，超过电压上限242，号主变压器所带电容器换为电抗器经计算各节点电压均不越限。

100W80M/60率功4020-20

0

00:0003：0006：0009：00时刻

12：0015：0018：0021：0024：00

图5MN风电场功率送出曲线

Mvar由以上分析可知，可满足保护向量的测试要求，电抗器并将2号主变压器在2号主变压器低压侧接60该测试方案可行。

220kV侧断开方案4方案应用

首先进行2019-01-13BT变电站—01-15220kV，按照分步启动优化方案侧及500kV侧投切主变压器试验，该过程220kVDL—BT双回线路未停电，用户用电及新能源送出不受影响，从15日MN风电

（2020年第38卷第2期闫桂红，等：500kV新能源汇集站升压分步启动方案优化设计及实施

21场的功率送出情况（如图5所示）来看，可见风电场

功率可不间断送出。24—25日进行500kVDL—BT双回线路启动时，由于站内新投运一次设备已试验合格，线路一次送电成功，验证了该方案可行。

[1]侯进峰.河北省南部电网辛安500kV系统启动方案分析[2]内蒙古电力调度控制中心.内蒙古电网2018年度运行方

式[Z].呼和浩特：内蒙古电力调度控制中心，2018.北京：中国电力科学研究院，2007.

[3]中国电力科学研究院.PSD-BPA潮流程序用户手册[Z].[4]中国电力行业运行与控制标准化技术委员会.电力系统

安全稳定导则：DL755—2001[S].北京：中国电力出版社，2001.

[5]全国电网运行与控制标准化技术委员会.电力系统安全

稳定计算技术规范：DL/T1234—2013[S].北京：中国电力出版社，2013.

[J].河北电力技术，2003，6（22）：16-18.

5结语

位于电网末端的新能源汇集站升压工程，采用分步启动方案，即在220kV线路停电前完成主变压器启动工作，可提前完成站内开关设备成串运行、站内一次新设备试验及保护向量测试，再进行500kV线路启动工作。该分步启动优化方案首次成功应用于内蒙古电网，保证了启动期间的新能源功率送出，提高了500kV线路一次送电成功率，从根本上解决了由启动停电带来的损失。方案可推广应用于类似位于电网末端新能源汇集站的升压工程或其他500kV输变电工程中。

参考文献：

编辑：王红

[收稿日期]2019-11-06

事电力系统分析计算工作。E-mail：1459508874@qq.com

[作者简介]闫桂红（1991），女，河北人，硕士，助理工程师，从

􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀦂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀦂国内信息中国科学院深圳先进技术研究院发明化学刻蚀法制备多晶黑磷固氮催化剂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀦂近日，中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋团队在二维黑磷领域取得新进展，开发出了具有多边界特征的多晶黑磷纳米片，展现出较好的光催化合成氨性能，相关成果发表于国际期刊《TheJournalofPhysicalChemistryLetters》。既是地球氮循环中最重要的组成部分之一，也是现代社会必不可少的化学品。寻求高效、低耗、清洁的氨（NH3）固氮合成氨方法来替代能耗巨大的哈柏法，一直是近几年的研究热点。由于太阳能成本低廉，将太阳能转换为化学能的光催化合成氨技术是1种比较理想的方式，而实现高效的光催化固氮的材料基础是半导体光催化剂。黑磷是1种新型非金属层状直接带隙半导体材料，具有高载流子迁移率、光谱可覆盖从可见到中红外的可调带隙等独特性质。喻学锋课题组在之前的工作中，对黑磷催化与化学合成领域的应用进行了深入研究，开发了黑磷铂催化剂、黑磷直接合成有机磷化物等。本项研究中，课题组创新性地建立了球磨化学刻蚀技术，成功将红磷粉末直接转化为具有多晶边界特征的新型黑磷纳米片。传统的黑磷纳米片材料通常具有类似单晶的结构，表面平滑且边缘锐利；与之相比，这种新型的黑磷纳米片则呈现多晶的结构特征，纳米片表面布满了由互相独立的晶畴边界构成的缺陷位点，故而表面崎岖而边缘平滑。表面的这种位点对氮气分子具有明显的吸附功能，因此其对催化固氮方面的性能有着积极的作用。课题组的后续试验将这种新型黑磷纳米片作为催化剂应用到了水相光催化固氮中，相关研究表明其在水溶液体系中具有出色光催化固氮活性。在适量的电子牺牲剂的帮助下，整个体系可以在可见光的照射下实现稳定的光催化固氮反应；并且能在8h的连续光照下保持性能不衰减，其平均活性也超越了大多数已经报道的催化体系。课题组进一步对多晶黑磷催化体系的机理进行了研究，在PEC测试中，多晶黑磷纳米片在氮气氛围中的响应要明显强于在氩气氛围中；而在可信应用测试中，多晶黑磷纳米片的信号在氮气氛围中的衰减时间也明显短于在氩气氛围中，两个实验结果都证实了氮气从多晶黑磷表面夺取光生电子的过程。此外，与传统的晶体生+液相剥离法相比，本项研究中开发的球磨+化学刻蚀法大幅降低了制备黑磷纳米材料的成本和时间，这种价格低廉且高效的方法展现了黑磷纳米材料未来在工业化生产上的巨大潜力。该项目受到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划、广东省领军人才计划、深圳市基础研究布局等资助。（信息来源：http://www.china-nengyuan.com/tech/155248.html）􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀤂􀦂