王慶玉,劉洪正,周生奇
(1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250003;2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司,山東 青島 266002)
供電企業(yè)根據(jù)用電性質(zhì)將電力用戶分為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。2018年6月,某國(guó)際峰會(huì)在青島召開(kāi),作為峰會(huì)主場(chǎng)所的國(guó)際會(huì)議中心成為特級(jí)保電用戶。會(huì)議中心的主要用電設(shè)備為視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯等,這些設(shè)備是電能質(zhì)量的污染源,同時(shí)視頻、音頻、照明等敏感負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求又較高。因此,如何更好地保障主會(huì)場(chǎng)的電力供應(yīng),成為擺在供電公司面前的重大課題及難題。本文以本次峰會(huì)會(huì)議中心為例,介紹了峰會(huì)主場(chǎng)所電能質(zhì)量問(wèn)題及保電所采取的措施和效果。
該會(huì)議中心配電室共設(shè)3段10 kV母線,分別由取自2個(gè)35 kV變電站的3段10 kV母線的3條10 kV線路供電,Ⅰ段母線帶1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)配電變壓器,Ⅱ段母線帶2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)配電變壓器,10 kV 3段母線通過(guò)分段開(kāi)關(guān)互為備用,10 kV側(cè)備投裝置投入。峰會(huì)保電期間,3條10 kV線路同供,互為備用。
配電室400 V側(cè)單母線分段運(yùn)行,低壓聯(lián)絡(luò),但不具備備用電源自動(dòng)投入功能,采用三鎖兩鑰匙進(jìn)行閉鎖。400 V用電設(shè)備有視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯、水泵等負(fù)荷,400 V母線配有一套有源濾波器(Active Power Filter,APF),部分視頻、音頻、照明等重要負(fù)荷配有兩套UPS,另外一樓接待大廳照明單獨(dú)配有兩套專用APF。400V出線重要負(fù)荷通過(guò)末端ATS,UPS切換,無(wú)自備發(fā)電機(jī),但供電企業(yè)發(fā)電機(jī)接口已接入配電室,接到命令后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接入系統(tǒng)為客戶供電。
用戶配電室主接線如圖1所示。
圖1 會(huì)議中心電力接線
通過(guò)調(diào)取、分析山東電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)分析模塊2018年4—5月份在線測(cè)試數(shù)據(jù),青島地區(qū)電網(wǎng)110 kV與35 kV系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間閃變測(cè)量值分別為0.07~0.27與0.06~0.21,在國(guó)標(biāo)合格范圍內(nèi),整體情況良好。
另外,在2018年4月10日至5月15日對(duì)會(huì)議中心10 kVⅠ母線進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤測(cè)試,在該測(cè)試周期內(nèi),該用戶10 kV母線電壓各項(xiàng)指標(biāo)均低于國(guó)標(biāo)限制,其中長(zhǎng)閃變的實(shí)測(cè)95%概率值、實(shí)測(cè)最大值分別為0.391 7,0.892 1,與山東電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)分析模塊監(jiān)測(cè)到的2018年4月份青島地區(qū)電網(wǎng)110 kV及35 kV系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間閃變值縱向?qū)Ρ?,比較一致;與同地點(diǎn)、同周期監(jiān)測(cè)到的三相不平衡度(0.216 4%/0.302 9%/2%)、諧波總畸變率(實(shí)測(cè)95%概率值/實(shí)測(cè)最大值/國(guó)標(biāo)限值分別為1.180 5%/1.651 8%/4%)等其他電能質(zhì)量指標(biāo)縱向比較,情況也比較吻合。因此,可以綜合判定會(huì)議中心10 kV母線電壓各項(xiàng)電能質(zhì)量各指標(biāo)趨勢(shì)如圖2~4所示,各指標(biāo)較好。
通過(guò)趨勢(shì)比較和電流輔助分析可知,在測(cè)試周期內(nèi),設(shè)備捕捉到短時(shí)閃變異常:出現(xiàn)在2018-04-15T13:45:00,短閃變數(shù)值 Pst=1.985,與此對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)閃變數(shù)值Plt=0.892 1,是測(cè)試周期內(nèi)實(shí)測(cè)最大值。
通過(guò)梳理4月15日青島電網(wǎng)開(kāi)關(guān)分合閘事件,在時(shí)間上與其接近的是2018-04-15T13:41:33 220 kV某線跳閘。通過(guò)故障錄波器數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)該站220 kV母線電壓瞬間下降約13.6%,同期相連其他變電站220 kV母線電壓也有相同程度的下降。因此,初步判定:青島電網(wǎng)220 kV線路環(huán)網(wǎng)運(yùn)行,220 kV該線路跳閘通過(guò)該站220 kV母線電壓逐級(jí)傳導(dǎo)至客戶10 kV側(cè),引起短時(shí)閃變異常,如圖5所示;而與客戶供電路徑無(wú)直接電氣連接的其他開(kāi)關(guān)分合閘,對(duì)客戶閃變的影響很小。
圖2 會(huì)議中心10 kV母線電壓趨勢(shì)
圖3 會(huì)議中心10 kV母線長(zhǎng)閃變趨勢(shì)
圖4 會(huì)議中心10 kV母線短閃變趨勢(shì)
去除此因素影響,在2018年4月10日至5月15日的測(cè)試時(shí)間段內(nèi),會(huì)議中心10 kV母線電壓各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)測(cè)95%概率值/實(shí)測(cè)最大值/國(guó)標(biāo)限值分別為:長(zhǎng)閃變 0.340 5/0.383 3/1.0,三相不平衡度 0.209 7%/0.297 1%/2%、諧波總畸變率1.231 4%/1.641 4%/4%,遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
圖5 客戶供電路徑
會(huì)議中心400 V用電設(shè)備為視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯、水泵等,多為電力電子類設(shè)備,會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定程度的電能質(zhì)量污染,為此,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的性質(zhì)及大小配置了一定容量的APF,并對(duì)APF的運(yùn)行情況進(jìn)行了諧波測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。
表1 400 V母線APF投運(yùn)前后母線諧波電壓含有率及總畸變率 %
表2 一層接待大廳照明負(fù)荷專用APF投運(yùn)前后母線諧波電壓含有率及總畸變率 %
由測(cè)試結(jié)果可以看出,APF投運(yùn)后系統(tǒng)諧波明顯減小,用戶側(cè)配置的APF對(duì)負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量的治理起到了理想的效果。
5月17至18日,青島公司在會(huì)議中心進(jìn)行應(yīng)急演練,對(duì)該站的3條進(jìn)線可能出現(xiàn)的跳閘故障情況進(jìn)行了模擬。分別為10 kVⅠ線跳閘,10 kVⅡ線跳閘,10 kVⅠ線及10 kVⅡ線均跳閘,10 kVⅠ線、10 kVⅡ線及10 kVⅢ線3線跳閘。演練過(guò)程中,分別測(cè)試了各種模擬的故障情況,對(duì)會(huì)議中心側(cè)400 V母線電壓及UPS輸電端電壓的影響,如圖6和圖7所示。
圖6 10 kV甲線跳閘過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)錄波(局部放大)
圖7 10 kV甲、乙、丙線跳閘過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)錄波(局部放大)
現(xiàn)場(chǎng)錄波設(shè)備設(shè)置說(shuō)明:數(shù)據(jù)測(cè)量位置為會(huì)議中心 2樓 Q1A05房間;通道 1(1-1)為 1ZAV1配電柜—雙端峰會(huì)室1-A相(UPS輸出);通道2(1-2)為1ZAV1配電柜—雙端峰會(huì)室2-C相(UPS輸出);通道3(2-1)為1ZAV1配電柜—檢修電源;通道4(8-2)為Q1A05房間電源插座(UPS輸入)。
由錄波數(shù)據(jù)分析可知,會(huì)議中心10 kV電源進(jìn)線故障時(shí),會(huì)議中心400 V母線電壓(UPS輸入端)有不同程度的波動(dòng),但是由于主要負(fù)荷均配置了UPS,無(wú)論哪一條進(jìn)線或多條進(jìn)線跳閘,UPS輸出端的電壓均無(wú)明顯波動(dòng),可以滿足主要負(fù)荷對(duì)電源電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
峰會(huì)主場(chǎng)所為用電設(shè)備配置了一定容量的APF及UPS等電能質(zhì)量治理措施,使得負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量完全能滿足負(fù)荷對(duì)電源的高標(biāo)準(zhǔn)要求,為峰會(huì)的圓滿落幕提供了強(qiáng)有力的電力支撐。
由于峰會(huì)場(chǎng)所用電負(fù)荷的特殊性,為更好地保障峰會(huì)期間的主場(chǎng)所用電,在保障電網(wǎng)主網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上,建議采取措施為:加強(qiáng)峰會(huì)主場(chǎng)所電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);對(duì)主場(chǎng)所實(shí)施多電源專母線供電,且相關(guān)電源點(diǎn)相應(yīng)的上級(jí)35 kV母線嚴(yán)禁接入沖擊性負(fù)荷(電弧爐、軋機(jī)、電鐵等);在主場(chǎng)所配置足夠容量(數(shù)量)的發(fā)電機(jī)及電能質(zhì)量治理設(shè)備(APF,UPS等)。