油网35kV变电站电压异常现象分析比较

2018-03-12 14:49:33 大云网　点击量：评论 (0)

　　提高供配电系统的功率因数首先可以充分利用电源设备容量，提高发电、变电设备利用率，其次可以减少供电线路和用电设备的电能损耗及电压

　　提高供配电系统的功率因数首先可以充分利用电源设备容量，提高发电、变电设备利用率，其次可以减少供电线路和用电设备的电能损耗及电压损耗，从而起到节约电能和稳定输配电电压的作用。

　　无功补偿的主要手段是采用同步补偿机或电力电容器。与同步补偿机相比，因并联电容器无旋转部分，且具有安装简易，运行维护方便，有功损耗小及组装灵活、扩容方便等优点，因此，在供配电系统中应用最为普遍。

　　由于配电网中不同地点的无功负荷和线路电阻不同，在不同地点装置电容器所产生的效果也不同，即使同一地点装置电容器的效果也是随补偿容量的增加而减小。在供配电系统中，如何取得无功补偿的最佳经济效果，是配置电容器时应研究的问题。

　　1 放射形配电网中电容器的最佳配置

　　有n条配电线的10 kV放射形配电网如图1所示。补偿前，各配电线的负荷分别为P ，Q ，P ，Q：，… ，P ，Q ，各配电线的等效电阻为R 、R。… R 。现需把总容量为ΣQ 的电容器配置于各配电线，并使其取得最大降损效果。

　　当系统有功潮流ΣP 、P 不变时，各配线和系统的有功功率损耗只随无功潮流变化而变化。因此，只要把所需配置的ΣQ 容量的电容器合理地配置给n条配电线，就能使整个配电系统的有功损耗最小，即使补偿后系统的有功损耗Σap;对Q 的一次导数才能取得最大降损效果。

　　综上所述，在放射形配电系统中实行电容器最佳配置的条件是，经过补偿使整个配电系统具有相等的无功功率经济当量。

　　若在用上述方法计算某些线路的Q 时出现负值，则表明这些线路原来的无功功率经济当量小于该配电网补偿后的无功功率经济当量，不需再装补偿电容器。

　　2 实例证明

　　1 引言

　　中性点不接地和经消弧线圈接地的系统称小电流接地系统。目前油田35kV变电站均采用小电流接地运行方式。35kV变电站电压异常情况较多，如何准确的分析判断，对提高运行水平至关重要。

　　2 系统单相接地时电压变化情况

　　2．1 金属性接地

　　单相金属性接地时，接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压，且线电压保持对称。

　　2．2 经过渡电阻接地

　　中性点不接地系统任何一相，例如c相经过渡电阻R接地时的电网接线如图1所示。

　　点击打开原图

　　正常运行时，三相系统完全对称，电源电势分别为Ea=E∠00、Eb=a2Ea、Ec=aEa。各相导线对地的电容用集中电容Ca、Cb、Cc代替，且数值均为C。每相的对地导纳为Ya、Yb、Yc等于jωC。各相对地电压分别为Ua、Ub、Uc,系统中性点对地电压为UNN’。

　　当C相经过渡电阻R接地时，Yc’=jωC根据弥尔曼定理中性点对地电压

　　 UNN’=－＝－＝－

　　由KVL得各相对地电压：Ua=Ea UNN’， Ub=Eb UNN’， Uc=Ec UNN’。当R（0~∞）时，即电网经任意数值过渡电阻单相接地时，将不同的R值代入上面公式，计算出各相对地电压及电网中性点对地电压的变化如图2所示。通过该图可以得出如下结论：

　　1）R趋向∞时，各相对地绝缘良好，对应于电网正常运行状态

　　2）R＝0时，对应于金属性接地（又称接地接死）。接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压。

　　3）R大于0小于∞时，各相对地电压由系统对地电容及过渡电阻大小决定。非故障相对地电压最高可达1.82倍相电压，最低达0.823倍相电压。同时，对地电压最高相的下一相，一定是接地相。这一点无论是高阻接地还是低阻接地均适用，而对地电压最低相是接地相的结论仅适用于低阻接地的情况。

　　3 电压互感器熔断器熔断

　　在小电流接地系统中，电压互感器一、二次侧都是通过熔断器和系统及负载连接的，在日常运行过程中会发生熔断器熔断现象，就这种情况进行分析。

　　3．1 PT熔断器熔断与系统单相接地现象对比

　　表1 6kV系统单相接地和PT熔断器熔断现象对照表

现象故障

相电压表指示

有无接地信号

6kV系统PT表计变化

A相完全接地

零

线电压

有

同一系统所有表计变化

A相不完全接地

低于相电压

与过渡电阻及对地电容大小有关

高于相电压小于1.82倍相电压

接地程度有关

同一系统所有表计变化

A相高压熔断器熔断

低于相电压

相电压

有

仅PT故障段表计变化

A相低压熔断器熔断

低于相电压

相电压

无

仅PT故障段表计变化

　　通过对照表可以得出以下结论：

　　1）系统接地时对通过母联并列运行的I、II段母线电压均有影响，且三相电压均有变化

　　2）PT高压熔断器熔断时，会发出接地信号，但只影响PT所在段故障相电压

　　3）PT低压熔断器熔断时，不发接地信号，只影响PT所在段故障相电压

　　3．2 单相接地与PT熔断器熔断同时发生的故障判断

　　实际运行中，时常会发生系统接地与PT熔断器熔断故障同时发生的情况，对于这种情况应该根据母线电压、光字牌指示进行综合判断，必要时在调度安排下进行相应操作，具体确定故障情况。例如：35kV变电站中6kV母联在合位，出现电压异常，I段电压表指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝2kV，II段电压指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝6kV。通过与表1进行对比，可以判定系统B相接地，同时I段PT的C相熔断器熔断。要进一步判断故障范围时，需进行相应操作。

　　3．3 综合自动化变电站对PT断线的判断

　　二首变PM1000变电站综合自动化系统中，它的PT断线判别依据是：当外接3Uo低于20V，并且计算3Uo大于20V时，装置发PT断线报警。其中外接3Uo取自PT开口三角形电压；计算3Uo＝|Ua＋Ub＋Uc|，通过采集到的三相电压，由计算机根据公式计算出零序电压。此判据只对PT低压熔断器熔断有效，高压熔断器熔断时发“零序过电压”信号。

　　滨四变ISA变电站综合自动化系统中PT断线检查采用线电压下降和负序电压上升判据，两者的动作/返回值取70V/80V，和10V/7V，延时9S告警。当3Uo大于50V时延时9S发接地告警，小于30V时返回。在说明书中没有给出具体的理论依据。

　　4 油网6kV与地方10kV线路单相碰线时的电压分析

　　随着城市的发展和农网改造的进行，油田6kV线路和地方10kV线路出现交叉跨越的情况，并且有逐渐增多的趋势。在运行中，交叉跨越的上层线路因弧垂下降等原因碰到下层线路，就会发生涉及两个不同电压等级电网的事故。在小电流接地系统中，如果发生的是单相碰线，则只会发出异常信号，线路不会跳闸。就这种情况下的电压分布进行分析，希望能够对实际运行有所帮助。

　　4．1 对应相单相碰线电压分析

　　假设两个系统A相碰线，电路图如图3所示。在A相与地之间接入虚拟阻抗Z，则有两个系统的A相电压等于虚拟阻抗上的压降，即：Ua1=Ua2=Uz=Ua （1）；

　　系统1中性点和B、C相电压分别为：UN1=Ua－Ea1，Ub1= UN1＋Eb1，UC1= UN1＋EC1（2）；

　　系统2中性点和B、C相电压分别为：UN2=Ua－Ea2，Ub2= UN2＋Eb2，UC2= UN2＋EC2（3）；

　　两个系统对地电容对称，为C1，C2，各相对地电流可根据公式IC相＝jωCU相（4）求出；

　　流经虚拟阻抗Z的电流IZ＝Ua/Z,，根据KCL定理有IZ IC1A IC1B IC1C IC2A IC2B IC2C=0（5）将公式组（1）~（4）代入公式（5），同时取Z＝∞，得出两个系统A相碰线时A相的电压＝

　　图3 两个小电流接地系统A相碰线电路图

　　设系统1为6kV系统，系统2为10kV系统，即Ea1=6／，Ea2=10／，在Ea1 ，Ea2相位角相同的情况下，则有：Ea1＜Ua1＜Ea2，UN1=Ua1－Ea1=..Ea1

　　设K=，则UN1＝KEa1

　　参照左面相量图，根据余弦定理，Ub1=UC1=

　　=Eb1 ,其中0＜K＜1,所以

　　Eb1＜Ub1=UC1＜1 Eb1