油網35kV變電站電壓異常現象分析比較

2018-03-12 14:49:33 大云網　點擊量：評論 (0)

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

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

　　無功補償的主要手段是采用同步補償機或電力電容器。與同步補償機相比，因并聯電容器無旋轉部分，且具有安裝簡易，運行維護方便，有功損耗小及組裝靈活、擴容方便等優點，因此，在供配電系統中應用最為普遍。

　　由于配電網中不同地點的無功負荷和線路電阻不同，在不同地點裝置電容器所產生的效果也不同，即使同一地點裝置電容器的效果也是隨補償容量的增加而減小。在供配電系統中，如何取得無功補償的最佳經濟效果，是配置電容器時應研究的問題。

　　1 放射形配電網中電容器的最佳配置

　　有n條配電線的10 kV放射形配電網如圖1所示。補償前，各配電線的負荷分別為P ，Q ，P ，Q：，… ，P ，Q ，各配電線的等效電阻為R 、R。… R 。現需把總容量為ΣQ 的電容器配置于各配電線，并使其取得最大降損效果。

　　當系統有功潮流ΣP 、P 不變時，各配線和系統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，就能使整個配電系統的有功損耗最小，即使補償后系統的有功損耗Σap;對Q 的一次導數才能取得最大降損效果。

　　綜上所述，在放射形配電系統中實行電容器最佳配置的條件是，經過補償使整個配電系統具有相等的無功功率經濟當量。

　　若在用上述方法計算某些線路的Q 時出現負值，則表明這些線路原來的無功功率經濟當量小于該配電網補償后的無功功率經濟當量，不需再裝補償電容器。

　　2 實例證明

　　1 引言

　　中性點不接地和經消弧線圈接地的系統稱小電流接地系統。目前油田35kV變電站均采用小電流接地運行方式。35kV變電站電壓異常情況較多，如何準確的分析判斷，對提高運行水平至關重要。

　　2 系統單相接地時電壓變化情況

　　2．1 金屬性接地

　　單相金屬性接地時，接地相對地電壓為零，非接地相對地電壓升高為線電壓，且線電壓保持對稱。

　　2．2 經過渡電阻接地

　　中性點不接地系統任何一相，例如c相經過渡電阻R接地時的電網接線如圖1所示。

　　點擊打開原圖

　　正常運行時，三相系統完全對稱，電源電勢分別為Ea=E∠00、Eb=a2Ea、Ec=aEa。各相導線對地的電容用集中電容Ca、Cb、Cc代替，且數值均為C。每相的對地導納為Ya、Yb、Yc等于jωC。各相對地電壓分別為Ua、Ub、Uc,系統中性點對地電壓為UNN’。

　　當C相經過渡電阻R接地時，Yc’=jωC根據彌爾曼定理中性點對地電壓

　　 UNN’=－＝－＝－

　　由KVL得各相對地電壓：Ua=Ea UNN’， Ub=Eb UNN’， Uc=Ec UNN’。當R（0~∞）時，即電網經任意數值過渡電阻單相接地時，將不同的R值代入上面公式，計算出各相對地電壓及電網中性點對地電壓的變化如圖2所示。通過該圖可以得出如下結論：

　　1）R趨向∞時，各相對地絕緣良好，對應于電網正常運行狀態

　　2）R＝0時，對應于金屬性接地（又稱接地接死）。接地相對地電壓為零，非接地相對地電壓升高為線電壓。

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

　　3 電壓互感器熔斷器熔斷

　　在小電流接地系統中，電壓互感器一、二次側都是通過熔斷器和系統及負載連接的，在日常運行過程中會發生熔斷器熔斷現象，就這種情況進行分析。

　　3．1 PT熔斷器熔斷與系統單相接地現象對比

　　表1 6kV系統單相接地和PT熔斷器熔斷現象對照表

現象故障

相電壓表指示

有無接地信號

6kV系統PT表計變化

A相完全接地

零

線電壓

有

同一系統所有表計變化

A相不完全接地

低于相電壓

與過渡電阻及對地電容大小有關

高于相電壓小于1.82倍相電壓

接地程度有關

同一系統所有表計變化

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故障段表計變化

　　通過對照表可以得出以下結論：

　　1）系統接地時對通過母聯并列運行的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，會發出接地信號，但只影響PT所在段故障相電壓

　　3）PT低壓熔斷器熔斷時，不發接地信號，只影響PT所在段故障相電壓

　　3．2 單相接地與PT熔斷器熔斷同時發生的故障判斷

　　實際運行中，時常會發生系統接地與PT熔斷器熔斷故障同時發生的情況，對于這種情況應該根據母線電壓、光字牌指示進行綜合判斷，必要時在調度安排下進行相應操作，具體確定故障情況。例如：35kV變電站中6kV母聯在合位，出現電壓異常，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進行對比，可以判定系統B相接地，同時I段PT的C相熔斷器熔斷。要進一步判斷故障范圍時，需進行相應操作。

　　3．3 綜合自動化變電站對PT斷線的判斷

　　二首變PM1000變電站綜合自動化系統中，它的PT斷線判別依據是：當外接3Uo低于20V，并且計算3Uo大于20V時，裝置發PT斷線報警。其中外接3Uo取自PT開口三角形電壓；計算3Uo＝|Ua＋Ub＋Uc|，通過采集到的三相電壓，由計算機根據公式計算出零序電壓。此判據只對PT低壓熔斷器熔斷有效，高壓熔斷器熔斷時發“零序過電壓”信號。

　　濱四變ISA變電站綜合自動化系統中PT斷線檢查采用線電壓下降和負序電壓上升判據，兩者的動作/返回值取70V/80V，和10V/7V，延時9S告警。當3Uo大于50V時延時9S發接地告警，小于30V時返回。在說明書中沒有給出具體的理論依據。

　　4 油網6kV與地方10kV線路單相碰線時的電壓分析

　　隨著城市的發展和農網改造的進行，油田6kV線路和地方10kV線路出現交叉跨越的情況，并且有逐漸增多的趨勢。在運行中，交叉跨越的上層線路因弧垂下降等原因碰到下層線路，就會發生涉及兩個不同電壓等級電網的事故。在小電流接地系統中，如果發生的是單相碰線，則只會發出異常信號，線路不會跳閘。就這種情況下的電壓分布進行分析，希望能夠對實際運行有所幫助。

　　4．1 對應相單相碰線電壓分析

　　假設兩個系統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，則有兩個系統的A相電壓等于虛擬阻抗上的壓降，即：Ua1=Ua2=Uz=Ua （1）；

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

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

　　兩個系統對地電容對稱，為C1，C2，各相對地電流可根據公式IC相＝jωCU相（4）求出；

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

　　圖3 兩個小電流接地系統A相碰線電路圖

　　設系統1為6kV系統，系統2為10kV系統，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K=，則UN1＝KEa1

　　參照左面相量圖，根據余弦定理，Ub1=UC1=

　　=Eb1 ,其中0＜K＜1,所以

　　Eb1＜Ub1=UC1＜1 Eb1