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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
B
C
A相完全接地
線電壓
線電壓
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
相電壓
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
相電壓
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?qǐng)D3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。
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責(zé)任編輯:售電小陳

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