某變電站10kV母線電量不平衡問題分析及處理

江敏豐

摘要：造成變電站母線電量不平衡的原因有多方面的，本文根據(jù)實際情況分析了造成不平衡的因素，提出解決方法，為電網(wǎng)運行提供了準(zhǔn)確、可靠的電能計量技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：電量平衡；運行方式；負(fù)荷分流

根據(jù)基爾霍夫電流定律，電路中流入任意一節(jié)點（斷面）的電流之和必然等于流出該節(jié)點（斷面）的電流之和，即任意節(jié)點（斷面）的電流代數(shù)和必然為零，也就是說在電路中任意節(jié)點或斷面能量保持守恒。實際運行中，由于母線電阻熱效應(yīng)和電暈效應(yīng)，母線上也會消耗一定的電能。因此，母線電量并不是完全平衡的。根據(jù)運行經(jīng)驗，不同電壓等級下母線電量不平衡率在以下是合格的：

220kV及以上電壓等級不大于±1%；

110kV及以下電壓等級不大于±2%。

1 故障情況

某變電站運行人員向計量中心反映，近1個月以來該站10kV母線電量平衡率均在90%以下，不平衡率遠(yuǎn)大于2%，達(dá)不到供電局對變電站母線平衡率的考核要求。計量人員現(xiàn)場查看該變電站運行方式為：1號、2號主變并列運行，110kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線分段運行，10kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線并列運行。

2 問題分析

造成變電站母線電量不平衡的原因有很多種，大體通過以下方面進(jìn)行分析查找：

（1）依次對該變電站10kV主變和Ⅰ、Ⅱ段母線各出線電能表進(jìn)行現(xiàn)場校驗，電能表誤差均在合格范圍內(nèi)。

（2）查看電能表更換記錄，確定近2個月計量所是否對該變電站10kV線路和主變的電能表進(jìn)行更換，是否發(fā)生電能表底碼傳遞錯誤。

（3）經(jīng)過詢問該變電站運行值班人員，了解到運行人員在對10kV主變電能表和Ⅰ、Ⅱ段配電室各間隔電能表進(jìn)行電量抄錄時，采用的是2人同時進(jìn)行抄表，這樣就杜絕了由于抄表時間不同步，造成電量出現(xiàn)差異的可能。

（4）把周電量報表上的倍率和計量裝置運行臺帳上電流、電壓互感器變比進(jìn)行核對，報表和臺帳上的倍率一致，為了進(jìn)一步核驗倍率是否有誤，計量人員用鉗型電流表測出10kV 各間隔出線二次電流，然后再對照計量表屏上各電流表顯示的一次電流，結(jié)果顯示電流互感器變比沒有錯誤。

（5）由于10kV主變和各出線無法停電，所以不能對各間隔電流互感器和電壓互感器進(jìn)行現(xiàn)場檢定，經(jīng)查閱2010年至2012年該變電站10kVⅠ、Ⅱ段各間隔出線互感器周期檢定原始記錄，各間隔互感器的誤差均在合格范圍內(nèi)，所以在運行中的10kV各間隔電流、電壓互感器誤差合格。

（6）經(jīng)查閱該變電站近2個月的設(shè)備運行記錄和巡視記錄，得知該變電站設(shè)備運行正常，未發(fā)生過因為母線瓷瓶或電氣設(shè)備絕緣水平低、泄漏電流增大引起的母線接地故障。

（7）根據(jù)DL/T448-2000規(guī)程規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ類用于貿(mào)易結(jié)算用電能計量裝置中電壓互感器二次壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的±0.2%，其它類電能計量裝置電壓互感器二次壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的±0.5%，對10kV主變和Ⅰ、Ⅱ段各間隔出線運行中的電壓互感器進(jìn)行二次壓降測試，各間隔二次壓降均在合格范圍內(nèi)，不會影響母線電量不平衡。

（8）通過對10kV主變和各出線間隔電能表進(jìn)行相量測試，看出各間隔電能表接線正確。

（9）計量人員把近1個月抄見電量進(jìn)行對比，未出現(xiàn)電量多抄或少抄現(xiàn)象，抄錄數(shù)據(jù)正確無誤。

（10）由于計算出的母線電量不平衡率為正，即：進(jìn)母線電量多于出母線電量：（501主變電量+502主變電量）大于各出線間隔電量之和，說明并沒有由于負(fù)荷降低使得主變電流互感器變比過大造成漏計電量現(xiàn)象。

（11）該變電站1號、2號主變運行方式如圖1所示：110kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線采用分段運行方式，10kV側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線采用并列運行方式。

（12）從該變電站1號、2號主變技術(shù)參數(shù)中了解到，1號主變?nèi)萘縎1e=50000kVA，2號主變?nèi)萘縎2e=31500kVA；高壓-低壓短路阻抗1號主變UId（%）=18，2 號主變U2d（%）=17.2。2 月8日～3月12日1號、2號主變10kV側(cè)和110kV側(cè)抄見電量統(tǒng)計見表1。

從表1可以看出2號主變110kVⅡ段負(fù)荷一直太重，其承擔(dān)的負(fù)荷反而比1號主變多很多，這與理論的負(fù)荷分配情況相反。對502主變電能表進(jìn)行現(xiàn)場校驗時發(fā)現(xiàn)該電能表的電流Ia、Ic均為反向電流，502 2號主變相量圖如圖2所示。

用鉗型電流表現(xiàn)場測得502主變電能表電流Ia、Ic均為反向電流，Ia=Ic=-0.226 A，此時主控室保護(hù)屏上的電流表顯示502主變一次電流為0 A，該電流表為單方向電流表，可以進(jìn)一步說明502電能表二次電流為反向電流，所以判定有反向電量流入2號主變。由此確定該變電站10kV母線電量不平衡是由于2臺并列運行的主變110kVⅠ、Ⅱ段母線分段運行，10kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行，由于2號主變額定容量較小，而實際中110 kVⅡ段負(fù)荷遠(yuǎn)大于Ⅰ段負(fù)荷，造成負(fù)荷分配不均，2號主變的反向電流由10kV母線倒送過來，流入110kVⅡ段母線，使2臺主變之間產(chǎn)生環(huán)流，這直接影響到10kV母線電量平衡率。

3 解決措施及可行性分析

3.1 改變運行方式

（1）閉合110kV側(cè)母聯(lián)開關(guān)300，使110 kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行。如果2臺主變110kV側(cè)并列運行，短路電流較大，所以110kV側(cè)母線上的出線開關(guān)不能選用輕型開關(guān)，根據(jù)變電站提供的短路電流計算表可知，各出線開關(guān)短路電流較小，所以閉合110 kV 側(cè)母聯(lián)開關(guān)300不可行。

（2）利用313旁路轉(zhuǎn)移一部分負(fù)荷至110kVⅠ段母線上。由于近期正好處在供電局春季檢修期間，所以313旁路不能長時間帶電，因此利用313旁路轉(zhuǎn)移負(fù)荷不可行。

（3）斷開10kV側(cè)母聯(lián)開關(guān)500，使10kVⅠ、Ⅱ段母線分段運行。由于該變電站10kV母線帶有電鐵負(fù)荷，該條線路是鐵路信號電源，除此之外還帶有10多家大工業(yè)用戶，為提高供電可靠性和安全性，必須將Ⅰ、Ⅱ段母線并列運行，因此斷開500母聯(lián)開關(guān)不可行。

3.2 更換電能表，計量502電能表反向電量

計量所將該變電站502電能表更換為多功能雙向計量電能表，取代了原有有功無功組合表。在計算10kV母線平衡率時，抄錄502電能表反向電量計入10kV出母線電量中。更換電能表后跟蹤統(tǒng)計10kV母線電量不平衡率均在±2%以內(nèi)，達(dá)到規(guī)程要求，同時滿足供電局對母線電量平衡率考核要求。

根據(jù)流入2號主變的電量等于流出2號主變的電量加上變損，驗證2號主變高、中、低壓三側(cè)電量，滿足公式：102正向電量+502反向電量=302正向電量+502正向電量+變損。（由于2 號主變高壓側(cè)沒有裝表，所以102主變電量是由110kVⅡ段母線電量推算出來的，變損忽略不計），說明502電能表反向電量流入2號主變內(nèi)。

采用轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方法，將110kVII段母線上部分負(fù)荷倒至110kVI段母線，使主變負(fù)荷分配更加合理，便于運行管理。更換502電能表為正、反向計量電能表后，雖然能準(zhǔn)確計算出10 kV 母線電量平衡率，但考慮到主變潮流分布，建議供電局最優(yōu)方案是盡快將110kVII段母線上的部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移至110kVI段母線上。

4 結(jié)束語

通過分析變電站母線電量不平衡的原因，運用科學(xué)的手段解決母線電量不平衡問題，總結(jié)出一套解決母線電量不平衡的方法，切實有效地提高了現(xiàn)場工作人員解決此類問題的效率和工作能力，大大提升了計量人員的業(yè)務(wù)技能水平，為供電局考核線路損耗提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，為整個電網(wǎng)運行提供了準(zhǔn)確、可靠的電能計量技術(shù)支持。