油網(wǎng)35kV變電站電壓異常現(xiàn)象分析比較

2018-03-12 14:49:33 大云網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　　提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)首先可以充分利用電源設(shè)備容量，提高發(fā)電、變電設(shè)備利用率，其次可以減少供電線路和用電設(shè)備的電能損耗及電壓

　　提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)首先可以充分利用電源設(shè)備容量，提高發(fā)電、變電設(shè)備利用率，其次可以減少供電線路和用電設(shè)備的電能損耗及電壓損耗，從而起到節(jié)約電能和穩(wěn)定輸配電電壓的作用。

　　無功補(bǔ)償?shù)闹饕侄问遣捎猛窖a(bǔ)償機(jī)或電力電容器。與同步補(bǔ)償機(jī)相比，因并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)部分，且具有安裝簡易，運(yùn)行維護(hù)方便，有功損耗小及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。

　　由于配電網(wǎng)中不同地點(diǎn)的無功負(fù)荷和線路電阻不同，在不同地點(diǎn)裝置電容器所產(chǎn)生的效果也不同，即使同一地點(diǎn)裝置電容器的效果也是隨補(bǔ)償容量的增加而減小。在供配電系統(tǒng)中，如何取得無功補(bǔ)償?shù)淖罴呀?jīng)濟(jì)效果，是配置電容器時(shí)應(yīng)研究的問題。

　　1 放射形配電網(wǎng)中電容器的最佳配置

　　有n條配電線的10 kV放射形配電網(wǎng)如圖1所示。補(bǔ)償前，各配電線的負(fù)荷分別為P ，Q ，P ，Q：，… ，P ，Q ，各配電線的等效電阻為R 、R。… R 。現(xiàn)需把總?cè)萘繛?Sigma;Q 的電容器配置于各配電線，并使其取得最大降損效果。

　　當(dāng)系統(tǒng)有功潮流ΣP 、P 不變時(shí)，各配線和系統(tǒng)的有功功率損耗只隨無功潮流變化而變化。因此，只要把所需配置的ΣQ 容量的電容器合理地配置給n條配電線，就能使整個(gè)配電系統(tǒng)的有功損耗最小，即使補(bǔ)償后系統(tǒng)的有功損耗Σap;對(duì)Q 的一次導(dǎo)數(shù)才能取得最大降損效果。

　　綜上所述，在放射形配電系統(tǒng)中實(shí)行電容器最佳配置的條件是，經(jīng)過補(bǔ)償使整個(gè)配電系統(tǒng)具有相等的無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。

　　若在用上述方法計(jì)算某些線路的Q 時(shí)出現(xiàn)負(fù)值，則表明這些線路原來的無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量小于該配電網(wǎng)補(bǔ)償后的無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，不需再裝補(bǔ)償電容器。

　　2 實(shí)例證明

　　1 引言

　　中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)稱小電流接地系統(tǒng)。目前油田35kV變電站均采用小電流接地運(yùn)行方式。35kV變電站電壓異常情況較多，如何準(zhǔn)確的分析判斷，對(duì)提高運(yùn)行水平至關(guān)重要。

　　2 系統(tǒng)單相接地時(shí)電壓變化情況

　　2．1 金屬性接地

　　單相金屬性接地時(shí)，接地相對(duì)地電壓為零，非接地相對(duì)地電壓升高為線電壓，且線電壓保持對(duì)稱。

　　2．2 經(jīng)過渡電阻接地

　　中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)任何一相，例如c相經(jīng)過渡電阻R接地時(shí)的電網(wǎng)接線如圖1所示。

　　點(diǎn)擊打開原圖

　　正常運(yùn)行時(shí)，三相系統(tǒng)完全對(duì)稱，電源電勢分別為Ea=E∠00、Eb=a2Ea、Ec=aEa。各相導(dǎo)線對(duì)地的電容用集中電容Ca、Cb、Cc代替，且數(shù)值均為C。每相的對(duì)地導(dǎo)納為Ya、Yb、Yc等于jωC。各相對(duì)地電壓分別為Ua、Ub、Uc,系統(tǒng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓為UNN’。

　　當(dāng)C相經(jīng)過渡電阻R接地時(shí)，Yc’=jωC根據(jù)彌爾曼定理中性點(diǎn)對(duì)地電壓

　　 UNN’=－＝－＝－

　　由KVL得各相對(duì)地電壓：Ua=Ea UNN’， Ub=Eb UNN’， Uc=Ec UNN’。當(dāng)R（0~∞）時(shí)，即電網(wǎng)經(jīng)任意數(shù)值過渡電阻單相接地時(shí)，將不同的R值代入上面公式，計(jì)算出各相對(duì)地電壓及電網(wǎng)中性點(diǎn)對(duì)地電壓的變化如圖2所示。通過該圖可以得出如下結(jié)論：

　　1）R趨向∞時(shí)，各相對(duì)地絕緣良好，對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)

　　2）R＝0時(shí)，對(duì)應(yīng)于金屬性接地（又稱接地接死）。接地相對(duì)地電壓為零，非接地相對(duì)地電壓升高為線電壓。

　　3）R大于0小于∞時(shí)，各相對(duì)地電壓由系統(tǒng)對(duì)地電容及過渡電阻大小決定。非故障相對(duì)地電壓最高可達(dá)1.82倍相電壓，最低達(dá)0.823倍相電壓。同時(shí)，對(duì)地電壓最高相的下一相，一定是接地相。這一點(diǎn)無論是高阻接地還是低阻接地均適用，而對(duì)地電壓最低相是接地相的結(jié)論僅適用于低阻接地的情況。

　　3 電壓互感器熔斷器熔斷

　　在小電流接地系統(tǒng)中，電壓互感器一、二次側(cè)都是通過熔斷器和系統(tǒng)及負(fù)載連接的，在日常運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生熔斷器熔斷現(xiàn)象，就這種情況進(jìn)行分析。

　　3．1 PT熔斷器熔斷與系統(tǒng)單相接地現(xiàn)象對(duì)比

　　表1 6kV系統(tǒng)單相接地和PT熔斷器熔斷現(xiàn)象對(duì)照表

現(xiàn)象故障

相電壓表指示

有無接地信號(hào)

6kV系統(tǒng)PT表計(jì)變化

A相完全接地

零

線電壓

有

同一系統(tǒng)所有表計(jì)變化

A相不完全接地

低于相電壓

與過渡電阻及對(duì)地電容大小有關(guān)

高于相電壓小于1.82倍相電壓

接地程度有關(guān)

同一系統(tǒng)所有表計(jì)變化

A相高壓熔斷器熔斷

低于相電壓

相電壓

有

僅PT故障段表計(jì)變化

A相低壓熔斷器熔斷

低于相電壓

相電壓

無

僅PT故障段表計(jì)變化

　　通過對(duì)照表可以得出以下結(jié)論：

　　1）系統(tǒng)接地時(shí)對(duì)通過母聯(lián)并列運(yùn)行的I、II段母線電壓均有影響，且三相電壓均有變化

　　2）PT高壓熔斷器熔斷時(shí)，會(huì)發(fā)出接地信號(hào)，但只影響PT所在段故障相電壓

　　3）PT低壓熔斷器熔斷時(shí)，不發(fā)接地信號(hào)，只影響PT所在段故障相電壓

　　3．2 單相接地與PT熔斷器熔斷同時(shí)發(fā)生的故障判斷

　　實(shí)際運(yùn)行中，時(shí)常會(huì)發(fā)生系統(tǒng)接地與PT熔斷器熔斷故障同時(shí)發(fā)生的情況，對(duì)于這種情況應(yīng)該根據(jù)母線電壓、光字牌指示進(jìn)行綜合判斷，必要時(shí)在調(diào)度安排下進(jìn)行相應(yīng)操作，具體確定故障情況。例如：35kV變電站中6kV母聯(lián)在合位，出現(xiàn)電壓異常，I段電壓表指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝2kV，II段電壓指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝6kV。通過與表1進(jìn)行對(duì)比，可以判定系統(tǒng)B相接地，同時(shí)I段PT的C相熔斷器熔斷。要進(jìn)一步判斷故障范圍時(shí)，需進(jìn)行相應(yīng)操作。

　　3．3 綜合自動(dòng)化變電站對(duì)PT斷線的判斷

　　二首變PM1000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，它的PT斷線判別依據(jù)是：當(dāng)外接3Uo低于20V，并且計(jì)算3Uo大于20V時(shí)，裝置發(fā)PT斷線報(bào)警。其中外接3Uo取自PT開口三角形電壓；計(jì)算3Uo＝|Ua＋Ub＋Uc|，通過采集到的三相電壓，由計(jì)算機(jī)根據(jù)公式計(jì)算出零序電壓。此判據(jù)只對(duì)PT低壓熔斷器熔斷有效，高壓熔斷器熔斷時(shí)發(fā)“零序過電壓”信號(hào)。

　　濱四變ISA變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中PT斷線檢查采用線電壓下降和負(fù)序電壓上升判據(jù)，兩者的動(dòng)作/返回值取70V/80V，和10V/7V，延時(shí)9S告警。當(dāng)3Uo大于50V時(shí)延時(shí)9S發(fā)接地告警，小于30V時(shí)返回。在說明書中沒有給出具體的理論依據(jù)。

　　4 油網(wǎng)6kV與地方10kV線路單相碰線時(shí)的電壓分析

　　隨著城市的發(fā)展和農(nóng)網(wǎng)改造的進(jìn)行，油田6kV線路和地方10kV線路出現(xiàn)交叉跨越的情況，并且有逐漸增多的趨勢。在運(yùn)行中，交叉跨越的上層線路因弧垂下降等原因碰到下層線路，就會(huì)發(fā)生涉及兩個(gè)不同電壓等級(jí)電網(wǎng)的事故。在小電流接地系統(tǒng)中，如果發(fā)生的是單相碰線，則只會(huì)發(fā)出異常信號(hào)，線路不會(huì)跳閘。就這種情況下的電壓分布進(jìn)行分析，希望能夠?qū)?shí)際運(yùn)行有所幫助。

　　4．1 對(duì)應(yīng)相單相碰線電壓分析

　　假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)A相碰線，電路圖如圖3所示。在A相與地之間接入虛擬阻抗Z，則有兩個(gè)系統(tǒng)的A相電壓等于虛擬阻抗上的壓降，即：Ua1=Ua2=Uz=Ua （1）；

　　系統(tǒng)1中性點(diǎn)和B、C相電壓分別為：UN1=Ua－Ea1，Ub1= UN1＋Eb1，UC1= UN1＋EC1（2）；

　　系統(tǒng)2中性點(diǎn)和B、C相電壓分別為：UN2=Ua－Ea2，Ub2= UN2＋Eb2，UC2= UN2＋EC2（3）；

　　兩個(gè)系統(tǒng)對(duì)地電容對(duì)稱，為C1，C2，各相對(duì)地電流可根據(jù)公式IC相＝j(luò)ωCU相（4）求出；

　　流經(jīng)虛擬阻抗Z的電流IZ＝Ua/Z,，根據(jù)KCL定理有IZ IC1A IC1B IC1C IC2A IC2B IC2C=0（5）將公式組（1）~（4）代入公式（5），同時(shí)取Z＝∞，得出兩個(gè)系統(tǒng)A相碰線時(shí)A相的電壓＝

　　圖3 兩個(gè)小電流接地系統(tǒng)A相碰線電路圖

　　設(shè)系統(tǒng)1為6kV系統(tǒng)，系統(tǒng)2為10kV系統(tǒng)，即Ea1=6／，Ea2=10／，在Ea1 ，Ea2相位角相同的情況下，則有：Ea1＜Ua1＜Ea2，UN1=Ua1－Ea1=..Ea1

　　設(shè)K=，則UN1＝KEa1

　　參照左面相量圖，根據(jù)余弦定理，Ub1=UC1=

　　=Eb1 ,其中0＜K＜1,所以

　　Eb1＜Ub1=UC1＜1 Eb1

　　結(jié)論：在這種情況下,A相電壓上升，B、C相電壓略有下降。在電壓變化趨勢上與高阻接地相似。

　　4．2 不對(duì)應(yīng)相單相碰線電壓分析

　　參照圖3所示系統(tǒng)，假設(shè)6kV（系統(tǒng)1）A相與10kV（系統(tǒng)2）B相相碰，在故障相與地之間接入阻抗值為無窮大的虛擬阻抗Z參照前面分析有：

　　＝，UN1=Ua1－Ea1=（Eb2-Ea1）=K（Eb2-Ea1）,電壓相量圖如圖5所示。

　　|Eb2-Ea1|==EA1

　　UN1=K Ea1。又由余弦定理，求得cosφ＝11／14

　　1）A相電壓分析

　　Ua1==

　　Ea1，所以Ea1＜Ua1＜Ea1

　　2）B相電壓分析

　　∠θ=∠φ 1200，cosθ=－26／２８

　　Ub1==EB1，所以Eb1＜Ub1＜3.33 Eb1

　　3）C相電壓分析

　　∠α=1800－600－∠φ＝1／7

　　Uc1==EC1，所以EC1＜UC1＜2.48 EC1

　　結(jié)論：在這種情況下,A相電壓略有下降或上升（與兩系統(tǒng)對(duì)地電容的比值有關(guān)），B、C相電壓均上升

　　5 小結(jié)

　　通過上述分析，運(yùn)行人員在工作過程中，應(yīng)對(duì)各種故障引起的電壓不平衡現(xiàn)象正確分析，在發(fā)生異常時(shí)準(zhǔn)確判斷，以便及時(shí)處理，確保變電站安全可靠運(yùn)行。

責(zé)任編輯：售電小陳

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