對變電所潮流異常的分析

摘 要：文章討論分析了變電所潮流常見的異常問題，對110kV康馬變等變電所出現(xiàn)的調(diào)度監(jiān)控端或變電站現(xiàn)場測控裝置潮流異常問題進行了分析，并進一步拓展分析各種接線錯誤情況下的潮流異常問題，以及對不同接線錯誤情況下如何運用相量圖進行快速運算的技巧，并將分析結(jié)果分類、匯總成表，以方便保護人員今后工作中參考。

關鍵詞：潮流；異常；分析

引言

針對近兩年處理、分析的幾起典型潮流異常問題進行了詳細地剖析。供班組人員學習和參考，并以此拋磚引玉，期望在今后工作中，班組人員能逐步形成不畏困難、善于分析、勤于鉆研技術的良好風氣。

1 10kV康馬變等變電所潮流異常分析

從處理的各類問題來看，不少問題是設備投運之初就已經(jīng)存在的。例如監(jiān)控反映康馬變“875、701、101A、101B、B40、B41遙測量錯誤”，查閱康馬變歷史運行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)875、701的功率不平衡問題從4月18日的初投運就一直存在，101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線潮流不平衡問題也是從4月20日B41出線投運之后出現(xiàn)的，而這兩個問題在6月29日才被發(fā)現(xiàn)。自動化班反映875、701潮流遙測系數(shù)按CT變比600/5計算。對于一臺100MVA的變壓器，其110kV側(cè)流變高壓側(cè)額定電流應大于■倍的主變高壓側(cè)額定電流，即應大于910A，那么701CT的變比應至少為1000/5，進線CT變比也不應低于1000/5，再根據(jù)主變低壓側(cè)的潮流，可以推得875、701的CT變比應該為1200/5，所以由此即可判斷875、701開關CT變比應該搞錯了。如果單純地作某個間隔的電流、電壓、功率之間的數(shù)值計算，那就很難找到問題的癥結(jié)。

表1 監(jiān)控顯示潮流一覽表

對于101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線B40、B41、B58出線潮流不平衡問題（見表1），安排保護班人員到現(xiàn)場，按照“101A變比4000/5，B40、B41、B58變比600/5”核實，各間隔現(xiàn)場二次電流、功率值與監(jiān)控畫面OPEN3000顯示的一次值都滿足關系。且定值單上反映的變比與此一致。似乎每個間隔都沒問題，但潮流誤差確實又很大。所以需要換一種思路來分析。

如圖1示，對于任何時間的有效值I∑、I1、I2、I3，必有I∑≤I1+I2+I3。

而B40、B41、B58出線電流分別為62.58A、68.74A、43.25A，三者之和為174.57A，小于101A的電流220.31A，不管各個間隔的電流相序或相位是否接線正確，單從這一點來說也顯然是錯誤的。對于這個錯誤，唯一的解釋就是某一個或某幾個間隔的CT變比搞錯了，這一點從定值單上無法得到證實。查PMIS系統(tǒng)臺帳，B40、B41、B58出線還為備用、未投役狀態(tài)，可見該變電所此幾個間隔投運時間不長，很可能是安裝人員從一開始就提供錯了CT的變比信息。查閱電試班的初始調(diào)試報告，發(fā)現(xiàn)B41的CT變比為1000/5。對照監(jiān)控畫面，將B41間隔的電流、功率都擴大1.67倍（即1000/600），101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線潮流完全平衡。

B41間隔的CT變比出錯對保護的影響更嚴重，保護定值由CT變比1000/5被誤當做600/5整定，則實際的一次保護定值被擴大1.67倍，可能導致該線路故障時保護跳閘失去選擇性。因此聯(lián)系定值整定人員及時變更定值單，并迅速安排保護人員到現(xiàn)場執(zhí)行。至此，該變電所的問題得到了比較徹底的解決。故在對新投運主變及110kV線路做保護回路帶負荷測試時，應要求將計量、測量回路一并納入測試內(nèi)容，可以大大減少此類問題的發(fā)生。

這一方面說明了施工單位調(diào)試人員對設備的調(diào)試把關不嚴，提供錯誤數(shù)據(jù)信息給相關單位；另一方面，相關單位對驗收工作未予以充分地重視，驗收把關的深度不足。如遙信數(shù)據(jù)的正確性、完整性，經(jīng)常會發(fā)生設備投運很長一段時間才發(fā)現(xiàn)某個遙信量未采集或信息錯誤。以及系統(tǒng)潮流是否平衡（包括變電所內(nèi)各個設備上的潮流平衡、線路首尾端的潮流平衡）等都應該在新設備剛投運帶負荷后及時核對檢查，納入新設備的驗收工作范疇，以便有問題及時讓施工單位整改。如萬達變101A開關計量長期不正確，經(jīng)查A相電流約為C相的一半，N回路電流較C相略小，且A相電流滯后C相120°左右，但超前N回路電流約90°。由此判斷是開關柜內(nèi)A相CT計量二次回路首端存在接地。

北郊變915、917監(jiān)控反映潮流錯誤，917在監(jiān)控端顯示有功負值，無功正值，是廠家在柜內(nèi)電壓回路配線錯誤所致（實際接入電壓相序為CAB）。915出線在監(jiān)控端顯示的電流、功率值不滿足正常的邏輯關系，較功率而言，電流明顯偏大，經(jīng)檢查分析915監(jiān)控顯示電流、功率均約為計算值的0.9倍，且接入裝置的A、C電流相位差為180°，經(jīng)相量圖和理論計算綜合分析后判定應該是電流回路N線柜內(nèi)斷線，如圖2所示。后經(jīng)安排停電檢查得到確認。具體分析如下：

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=■U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]=■U*I/2*[cos（φ+60°）+cos（φ-60°）]=（■/2）U*Icosφ

同理 Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=（■/2）U*Isinφ

圖2 北郊變915測量電流回路接線圖

由圖2可畫出如圖3左側(cè)的等值回路圖：■'A1、■A2分別為歸算至二次側(cè)的A相流變一次、二次回路電流，■'A0為歸算至二次側(cè)的A相流變勵磁回路電流，同樣■'C1、■C2、■'C0為歸算至二次側(cè)的C相流變一次、二次及勵磁回路電流。此處假設A、C兩相流變參數(shù)對稱，即相應的阻抗參數(shù)相等，Z1、Z2、Z0分別為流變的一次、二次及勵磁回路阻抗。

由圖3左半側(cè)圖可得

由此可見流變兩相不完全星形接線N線斷線時，A、C兩相二次回路電流相位相反、大小相等，且為正確接線時的A、C相電流相量差的一半；而A、C兩相流變勵磁回路電流大小、相位基本相同，為正確接線時的A、C相電流相量和的一半，如圖3右半圖所示。這和現(xiàn)場實測完全一致。雖然流變二次側(cè)電流及保護裝置電流回路電壓降比正常時還略?。?.866倍），但因流變的勵磁回路電流比正常時大很多倍（為B相電流折算至二次側(cè)的一半），所以流變二次測量回路的壓降很大，尤其是發(fā)生三相短路或AB、BC兩種情況下的不對稱相間短路時，因勵磁回路流過很大的短路電流，將會導致流變損壞，所以這種類型的故障必須盡快得到處理。

2 測控裝置電壓、電流回路不同錯誤接線情況下的功率分析

這類問題有些需要到變電所查看現(xiàn)場數(shù)據(jù)，而大部分問題其實不需要到現(xiàn)場，經(jīng)過理論分析就可判斷是什么樣的問題。對于某種接線下的電流、電壓來計算有功、無功功率，借助相量圖（圖4）計算過程會變得很簡單，正確接線時

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ+30°）+ cos（φ-30°）]=■U*I cosφ

Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=U*I*[sin（uAB超前iA角度）+sin（uCB超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ+30°）+sin（φ-30°）]=■U*I sinφ

S=■U*I

圖4 相量圖表示的相量相加

對于錯誤接線，完全套用上式，茲舉兩例：

（1）“電流回路A相接反，電壓回路相序由ABC變?yōu)锽AC”（見圖5左半部分），則

P=-P1（uBA，iA）+P2（uCA，iC）=U*I*[-cos（uBA超前iA角度）+cos（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-cos（φ-150°）+ cos（φ+30°）] = 2U*I* cos（φ+30°）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[-sin（uBA超前iA角度）+sin（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-sin（φ-150°）+ sin（φ+30°）]= 2U*I* sin（φ+30°）

所以S= 2U*I

若基準功率Sj=■U*I，則

P=[（2/■）cos（φ+30°）]Sj；Q=[（2/■）sin（φ+30°）]Sj；S=2/■Sj=1.154Sj

（2）“電流回路C相接反，電壓回路相序由ABC變?yōu)锽CA”（見圖5右半部分），兩個正弦、余弦三角函數(shù)相減的快速計算見圖6所示。

則 P=P1（uBC，iA）-P2（uAC，iC）=U*I*[cos（uBC超前iA角度）-cos（uAC超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ-90°）-cos（φ-150°）]=U*I*cos（φ-30°）

=U*I*cos（30°-φ）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[sin（uBC超前iA角度）-sin（uAC超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ-90°）-sin（φ-150°）]=-U*I*sin（30°-φ）

所以S=U*I

同樣，若Sj=■U*I，則P=[（1/■）cos（30°-φ）]Sj；Q=-[（1/■）sin（30°-φ）]Sj；S=1/■Sj=0.577Sj

圖6 有效值相等時的相量相減分析

如此可很方便地得出，在電流電壓不同的錯誤接線情況下，所對應的有功、無功功率計算值匯總?cè)缦拢ū?），為方便起見，均以標幺值表示（以Sj=■UI為基準值）

表2 各種接線下潮流分析

由上分析知，電流電壓的錯誤接線可分為四大類（表3）：

表3 錯誤接線分類

故對某個間隔的有功、無功顯示不正確，先根據(jù)電流計算出視在功率S，將畫面顯示的■與此S比較，根據(jù)大小關系，先初步判斷出錯誤類別和對應區(qū)域，再在該區(qū)域找出P、Q顯示值所對應的位置，即可基本診斷出故障。

事實上，遙測回路接線最常見的錯誤是兩類（如表2中虛線框內(nèi)所示）：

（1）電壓回路接線正確，電流回路A、C兩相互調(diào)（有功、無功都為0）或A、C兩相中一相電流反相（總視在功率為計算值的1/■）；（2）電流回路接線正確，電壓回路某兩相互調(diào)變?yōu)樨撓嘈颍ㄓ泄Αo功都為0），或三相雖為正相序但三相都接錯（總視在功率等于計算值，但P很小或偏?。?/p>

電流、電壓同時出錯的復合故障是很少的，掌握這兩類錯誤接線的特征，判斷故障將會變得很簡單。如監(jiān)控反映楊井變電所10kV#1電容器無功為0，操作人員到現(xiàn)場查看后反映現(xiàn)場單元箱內(nèi)顯示“電流：1.96A、電壓：105V、無功：0、有功：+206W”，對照表2，可以很簡單地判斷出是C相電流反相（電容器φ=-90°，sinφ=-1，實際S=356VA）。

3 結(jié)束語

二次系統(tǒng)工作的技術含量很高，不僅要熟悉繼電保護、二次回路等專業(yè)方面的知識，也要熟悉變壓器、電容器、互感器等一次設備的基本理論，還要善于借助電力系統(tǒng)理論分析、計算的方法。在某種意義上，可以說理論功底比經(jīng)驗積累還要重要得多。在處理問題之初，要充分收集、利用有用信息，不能簡單地把某個問題預設為只是一次設備或二次設備問題，這樣分析處理各類異常、事故才能思路開闊、得心應手，會少走很多彎路。

作者簡介：吳紹武（1974-），男，籍貫：江蘇淮安，職稱：高級工程師，崗位：淮安供電公司變電檢修室變電檢修主管。