百色電網(wǎng)融達(dá)銅業(yè)944、988線無法合環(huán)原因分析

黃承峰

（1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.百色電力有限責(zé)任公司，廣西 百色 533000）

百色電網(wǎng)融達(dá)銅業(yè)944、988線無法合環(huán)原因分析

黃承峰1，2

（1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.百色電力有限責(zé)任公司，廣西 百色 533000）

為了保證重要用戶的不間斷供電，提高城市配電網(wǎng)的供電可靠性, 10 kV線路通常涉及合環(huán)操作，但由于線路的負(fù)荷合環(huán)開關(guān)兩側(cè)存在電壓差相角差等原因，易導(dǎo)致合環(huán)操作失敗。文章結(jié)合實(shí)例，采用電壓向量圖對(duì)百色電網(wǎng)六塘變和龍旺變10kV線路合環(huán)操作失敗原因進(jìn)行分析，得出龍旺變變壓器高壓側(cè)35kV相序與電網(wǎng)相序不一致的結(jié)論。最終，經(jīng)過調(diào)相實(shí)現(xiàn)了線路合環(huán)，這對(duì)降低合環(huán)操作的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)和提高供電可靠性具有重要意義。

配電網(wǎng)；核相；合環(huán)操作；電壓向量圖

1 引言

融達(dá)銅業(yè)公司是百色電力公司電網(wǎng)的重要用戶，現(xiàn)有兩回10kV線路對(duì)其供電，分別是六塘變944線和龍旺變988線。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1　944線與988線電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

表1　944線和988線核相試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果顯示，雖然同處一個(gè)電網(wǎng)，但是該兩回10kV線路沒有一相是同相的，因此兩回線路無法合環(huán)。

2 變壓器極性理論

但是，多年以來944、988都是單獨(dú)對(duì)用戶供電，當(dāng)切換供電線路時(shí)，都要對(duì)融達(dá)銅業(yè)進(jìn)行停電倒閘操作后才能恢復(fù)供電。如果能夠?qū)崿F(xiàn)944線和988線的合環(huán)，就大大提高了融達(dá)銅業(yè)的供電可靠性。然而，試驗(yàn)班組在融達(dá)銅業(yè)對(duì) 944和988進(jìn)行核相試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示：

正常的三相電壓為A、B、C各相差120o，A相0 o、B相-120 o、C相120 o。三相電壓經(jīng)過三相變壓器后得到的三相電壓相位是如何？需要經(jīng)過對(duì)三相變壓器的特性進(jìn)行分析得知。

變壓器一次線圈的兩個(gè)線頭，當(dāng)通入交流電源時(shí)，在一個(gè)極短的瞬間中。必定有一根線頭的電流是流入，而另一根線頭的電流是流出的。在同一瞬間內(nèi)，二次線圈的兩個(gè)線頭，也一定有一根的電流是流出，另一根是流入的。如圖2。

圖2　變壓器極性示意圖

因?yàn)槎蝹?cè)的電流是由一次側(cè)感應(yīng)生成的。所以二次側(cè)電流方向的變化完全和一次側(cè)相同。從這里可以認(rèn)定出：變壓器四個(gè)線頭在同一瞬間內(nèi)。必定有兩個(gè)線頭的電流是流入，另外兩個(gè)線頭的電流是流出的。一次側(cè)電流是流入的線頭和二次側(cè)電流流出的線頭屬于同極性。而一次側(cè)電流是流出的線頭和二次側(cè)電流流入的線頭也屬于同極性。反過來說，一次側(cè)電流是流入的線頭和二次側(cè)電流流入的線頭那就是屬于異極性。

3 變壓器組別理論

單相變壓器并沒有什么組別的區(qū)分。但是，當(dāng)把三臺(tái)單相變壓器用到三相電源上去，這三臺(tái)變壓器就可以看成一個(gè)“組”。這時(shí)，除了極性以外，對(duì)三相關(guān)系來說，就有“組”的區(qū)別，這就是三相變壓器組別。三相中每一相兩個(gè)線圈的線圈有極性的關(guān)系。三相設(shè)備中一次線圈和二次線圈間的電流或電壓的相位關(guān)系，稱變壓器組別。組別是用時(shí)鐘盤度按順時(shí)針方向來說明的。時(shí)鐘盤上12個(gè)數(shù)碼把圓周360分成12份，也就是每份為360×1/12=30度，1點(diǎn)當(dāng)然就是30度了；那么5點(diǎn)呢，那當(dāng)然就是30×5=150度了；而 11點(diǎn)就是330度，而不是30度。

出廠的三相變壓器，接線都已經(jīng)在內(nèi)部聯(lián)好，接線再用套管引出到外部的，這個(gè)在廠家都會(huì)在銘牌上面表示。變壓器套管編號(hào)不能隨便，改變變壓器套管的編號(hào)次序，從左邊按A B C的次序排到右邊，或從右邊按 A B C的次序排到左邊。在12個(gè)組別里面，只有兩個(gè)組。即12組和6組是可以隨便編號(hào)的。其余的10個(gè)組便是完全不行的；編號(hào)方向換一下，組別就變了。我們舉例說明有變壓器Y/Δ一臺(tái)，如圖3，當(dāng)高壓側(cè)輸入ABC順序不同時(shí)，低壓側(cè)輸出相位有什么不同。

圖3　同一變壓器不同相位示意圖

圖 3的甲和乙是兩個(gè)內(nèi)部接線完全相同的變壓器。一次星形，二次三角形。只是六個(gè)套管編號(hào)次序各不相同。甲是由左往右排。乙是由右往左排。

假若一次的相電流是I A、I B、I C。在圖3甲的組別中。二次側(cè)線電流a 等于a相電流減去b相電流，即I a = I a`－I b`、I b＝I b`－I c` 、I c＝I c`－I a` 。

根據(jù)上式，把它畫成圖 4甲?？梢钥闯?。二次側(cè)電流比一次側(cè)電流落后330度角。這樣接線法的變壓器屬于11 組別。

圖4乙。是把圖4甲編號(hào)方向倒一下。從這一圖上表示流方向的箭頭可以看出；二次側(cè)a 相線電流等于a的相電流減去c 的相電流。按照同樣的方法?？梢缘玫揭韵碌慕Y(jié)果；I a = I a`－I c`、I b＝I b`－I a`、I c＝I c`－I b`。

根據(jù)上式，把它畫成圖11乙?？梢钥闯?。二次側(cè)電流比一次側(cè)電流落后30度角。這樣接線法的變壓器屬于1 組別。

圖4　同一變壓器不同相位向量圖

這就是說。一個(gè)同樣聯(lián)結(jié)的變壓器。只不過把一次和二次編號(hào)的次序倒一下。就可以使二次電流和一次電流間相位差從330度改到30度了也就是說組別從11組換到第1組。根據(jù)同樣原理，可以把其他11個(gè)組組別變化的規(guī)律找出來。列成表2如下。

表2　11個(gè)組組別變化規(guī)律

4 融達(dá)進(jìn)線合環(huán)失敗原因分析

根據(jù)試驗(yàn)班核相測量得的三組數(shù)據(jù)，并考慮到實(shí)際存在測量的誤差，筆者可以不難畫出以UA(944)為基準(zhǔn)的向量圖如圖5。

圖5　944與988融達(dá)側(cè)電壓向量圖

在電網(wǎng)中，融達(dá)兩回進(jìn)線944線和988線路牽涉到的變電站主要有六塘變、龍旺變、百林變。以下為這個(gè)三個(gè)變電站在正常運(yùn)行情況的三相電壓次序分析。

六塘變1#主變型號(hào)為SFSZ10—40000/110，YN ,yn0，Δ-11連接。設(shè)110kV側(cè)UA的角度為基準(zhǔn)，則相位角如下表3所示：

表3　六塘變1#主變各電壓側(cè)相位角

百林變1#主變型號(hào)為SFSZ10—63000/110，YN,yn0，Δ-11連接。設(shè)110kV側(cè)UA的角度為0°，則相位角如下表4所示：

表4　百林變1#主變各電壓側(cè)相位角

龍旺變 1#主變型號(hào)為 SL-5600，Y/Δ-11連接。設(shè) 35kV側(cè)UA的角度為0°，則相位角如下表5所示：

表5　龍旺變1#主變各電壓側(cè)相位角

根據(jù)以上3表推測，當(dāng)百林變和六塘變110kV母線在同一系統(tǒng)中，其UA（百林變110kV）與UA（六塘變110kV）相位相同。而龍旺變35kV與百林變35kV連接， UA（龍旺變35kV）與UA（百林變110kV）相位相同。進(jìn)而得出，六塘變944出線和龍旺變988出線應(yīng)該相位相同，均超前于UA（110kV）30°。

綜上所述，正常運(yùn)行情況下，如果上述變電站主變?nèi)绻麅?nèi)部接線與銘牌相符，則944線和988線相位相同，原則上可以合環(huán)。然而實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果表明，988三相電壓超前944三相電壓近60°，調(diào)整三相次序無法使合環(huán)操作成功。在高壓側(cè)為同一系統(tǒng)的條件下，出現(xiàn)這種情況可能有兩種。第一種情況是兩臺(tái)主變一臺(tái)連接組別為3、7、11型，而另一臺(tái)為1、5、9型；二、兩種均為同一組連接型，但是運(yùn)行時(shí)高壓側(cè)輸入為相序一正一反。

六塘變1#主變?yōu)槿啻笮妥儔浩?，銘牌于?shí)際內(nèi)部接線不符的可能性很小。因此，筆者考慮最可能的情況：六塘變?nèi)嚯妷合嘈蛘?，龍旺?35kV相序?yàn)榉聪嘈?。?dāng)六塘變944融達(dá)線三相電壓次序正常，有電壓相位如表3。根據(jù)圖5，筆者可以推出龍旺變988融達(dá)線側(cè)電壓和系統(tǒng)110kV電壓相位圖如圖6。

圖6　988電壓和系統(tǒng)電壓相位圖

由圖6看出，988融達(dá)側(cè)電壓超前系統(tǒng)110kV電壓90°。在Y/△-11連接組別的變壓器下，只有龍旺變變壓器35kV高壓側(cè)為系統(tǒng)110kV電壓的相序相反時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種情況。

經(jīng)過咨詢運(yùn)行、施工歷史記錄，在多年前運(yùn)行部門對(duì)龍旺變383線進(jìn)行核相時(shí)，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)龍旺變383線與百林變316線的A相與B相有錯(cuò)位的情況。因?yàn)殄e(cuò)位不影響系統(tǒng)的運(yùn)行，如果停電調(diào)整反而是有比較大的損失，因此當(dāng)時(shí)不予處理。當(dāng)龍旺變母線以A、B相錯(cuò)位的相序連接主變35kV側(cè)時(shí)，推斷相位圖如圖7。

圖7　龍旺變10kV電壓相位圖

對(duì)比圖6與圖7，可以看出，988在融達(dá)銅業(yè)的A相應(yīng)該對(duì)應(yīng)龍旺變10kV母線的C相，C相對(duì)應(yīng)龍旺變10kV母線的A相。

綜上，當(dāng)相位錯(cuò)位為：龍旺變35kV母線A相→百林變35kV母線B相，龍旺變35kV母線B相→百林變35kV母線A相；988融達(dá)側(cè)A相→龍旺變10kV母線C相，988融達(dá)側(cè)C相→龍旺變10kV母線A相；六塘變相位正常，則可由試驗(yàn)班組的現(xiàn)場核相結(jié)果。筆者分析后，該部分電網(wǎng)現(xiàn)狀如圖8。

圖8　估計(jì)線路現(xiàn)狀示意圖

5 核實(shí)分析

經(jīng)停電百林變至龍旺變35kV線路進(jìn)行核相，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)變電站的 A、B相對(duì)調(diào)了，證明了上述推論。后續(xù)工作將龍旺變線路調(diào)整一致時(shí)，需通知龍旺變的各個(gè)供電用戶，特別有使用三相電機(jī)的用戶，要調(diào)整接線，否則將發(fā)生電機(jī)反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。經(jīng)過各部門努力后，融達(dá)銅業(yè)最終滿足合環(huán)供電條件。

6 總結(jié)

筆者采用電壓向量圖、變壓器輸入電壓與輸出電壓相位的關(guān)系進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在龍旺變變壓器高壓側(cè)35kV相序與電網(wǎng)相序不一致的問題，最終，經(jīng)過調(diào)相實(shí)現(xiàn)了 944線和 988線的合環(huán)。因此，認(rèn)識(shí)和了解變壓器的極性和組別對(duì)于電網(wǎng)的運(yùn)行尤為重要。

[1] 吳克勤.變壓器極性與接線組別[M].北京:中國電力出版社,2006.

[2] 李發(fā)海.電機(jī)學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

Baise grid 944 line and 988 line could not be closed loop analysis

In order to guarantee the uninterrupted power supply of the important consumers and increase the reliability of urban power grid, we usually uses closed loop operation in10 kV lines. However，the operation may fail due to the differences of voltages and phases between the two sides of the closed－loop switches in line loads．Combined with the example, the failure reason of Baise grid Liutang substation distribution and Longwang substation 10kV lines’ closing loop operation is analyzed in this paper ,by voltage vector diagram. And coming to a conclusion that in the high voltage side of 35kV Long Wong substation the phase of sequence is inconsistent with the grid phase sequence. Finally, it was succeeded in operating the closed-loop by phase modulation，which plays an important role in reducing the grid risk during closed－loop operation and improving the reliability of power supply．

distribution network；nuclear phase; loop operation; voltage vecton diagram

TM71

A

1008-1151(2015)09-0070-04

2015-08-12

黃承峰（1984－），男（壯族），廣西田東人，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院在職研究生，百色電力有限責(zé)任公司技術(shù)專責(zé)，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)自動(dòng)化。