0 引言

500 kV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]。500 kV变电站启动工程的潮流稳定计算及过电压计算一般是从500 kV侧系统启动展开的^[2]。内蒙古BT变电站原为220 kV开闭站，通过双回220 kV线路与500 kV DL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BT 220 kV开闭站升压为500 kV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BT 500 kV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，首先需将原220 kV线路停电，然后进行500 kV线路空充启动及站内各类试验。一旦试验不通过，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525 kV/230 kV/36 kV。根据DL 755—2001《电力系统安全稳定导则》 ^[4]及DL/T 1234—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，500 kV母线电压控制范围为母线电压的0~10%；220 kV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°。

在DL—BT双回500 kV线路启动前，提前完成BT变电站2台主变压器的启动工作，即在220 kV DL—BT双回线路停运前从220 kV侧完成BT变电站2台主变压器的启动，提前完成站内开关设备成串运行性能检测、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500 kV DL—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220 kV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220 kV侧启动BT变电站3号主变压器

从220 kV侧空充3号主变压器，容升电压为0.1kV，系统节点电压未出现越限情况。为检验主变压器低压侧投切无功补偿设备对母线电压的影响，在3号主变压器低压侧接60 Mvar电容器进行测试。经测试，BT主变压器500 kV侧电压为542.4 kV，220 kV侧电压为237.8 kV，系统节点电压未出现越限情况。为保证变压器500 kV侧电压在空充后不超过550 kV，需控制空充前220 kV侧电压不超过235.6 kV。由于主变压器空充后500 kV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500 kV侧电压在空充后不超过535 kV），此时需控制空充前220 kV侧电压不超过229.3 kV。

2.2 启动BT变电站2号主变压器

分别从220 kV侧和500 kV侧启动2号主变压器。从220 kV侧启动3号主变压器后，BT变电站500 kV母线带电，正常运行方式下各节点电压均不越限。

2.2.1 从220 kV侧启动

从220 kV侧空充2号主变压器后，容升电压为-0.1 kV，500 kV母线及2号主变压器500 kV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500 kV侧启动

从500 kV侧空充2号主变压器，容升电压为0 kV，220 kV母线及2号主变压器220 kV侧合环压差为0，合环角差为0°，满足合环要求，系统节点电压未出现越限。

上述分析表明，从220 kV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。

若先从220 kV侧启动主变压器，由于500 kV DL—BT双回线路还未启动，500 kV母线不带电，此时无法进行500 kV母线带电情况下的保护向量测试，因此需要制订新的测试方案。

3.1 方案1

首先，对2台主变压器启动后在任1台主变压器低压侧接60 Mvar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，500 kV侧流过的电流很小，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60 Mvar电容器，实际潮流图见图 3。图 4中潮流值可按公式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500 kV侧的电流I₁为：

流过3号主变压器220 kV侧的电流I₂为：

其中，U₅₀₀、U₂₂₀分别为主变压器高压侧和中压侧的基准电压。

流过2号主变压器220 kV侧的电流I₃为：

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60 Mvar电容器，流过主变压器500 kV侧的电流很小（仅3.944 A），电流互感器的二次侧很难监测到，无法准确测出保护向量。

3.2 方案2

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

2号主变压器在220 kV侧跳开后，按照同样的计算方法可得流过3号主变压器220 kV侧的电流为152.67 A，流过2号、3号主变压器500 kV侧的电流为66.884 A，电流互感器的二次侧可监测到主变压器高压侧电流，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220 kV侧断开后，末端电压为243.4 kV，超过电压上限242 kV，对此可将2号主变压器所带电容器换为电抗器（容量60 Mvar），经计算各节点电压均不越限。

由以上分析可知，在2号主变压器低压侧接60 Mvar电抗器并将2号主变压器220 kV侧断开方案可满足保护向量的测试要求，该测试方案可行。

4 方案应用

2019-01-13—01-15，按照分步启动优化方案首先进行BT变电站220 kV侧及500 kV侧投切主变压器试验，该过程220 kV DL—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500 kV DL—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。

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220 kV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500 kV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500 kV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500 kV输变电工程中。