6 kV廠用電并列倒換時(shí)系統(tǒng)循環(huán)潮流分析

王 浩

（山西神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

6 kV廠用電并列倒換時(shí)系統(tǒng)循環(huán)潮流分析

王 浩

（山西神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

文章分析了山西省神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變解環(huán)后，其雙側(cè)電源220 kV和500 kV通過(guò)遠(yuǎn)方同網(wǎng)運(yùn)行方式下，Ⅲ期工程6kV廠用電仍有用并列倒換方式的可能性和必要性。

52聯(lián)變解環(huán)；同網(wǎng)運(yùn)行6 kV廠用電；并列倒換

1 引言

由于現(xiàn)在電網(wǎng)聯(lián)系得很緊密，電網(wǎng)間存在不同等級(jí)的上網(wǎng)電壓，怎樣能在不影響電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行互相倒換，是一個(gè)重要的電氣運(yùn)行工程問題，文章就山西省神頭發(fā)電公司的這一問題作了一些可靠的思考與研究。由于電網(wǎng)潮流合理分布的需要，華北電網(wǎng)公司和山西省電力公司決定將該公司52聯(lián)變解環(huán)運(yùn)行列為熱備用。現(xiàn)對(duì)52聯(lián)變解環(huán)后對(duì)三期工程6 kV廠用電并列倒換時(shí)的影響分析如下。

2 電網(wǎng)鄰近的連接情況

神頭發(fā)電公司52聯(lián)變的解環(huán)運(yùn)行，不等于其500 kV升壓站與220 kV升壓站相互解列運(yùn)行。鄰近神頭發(fā)電公司的電網(wǎng)聯(lián)接情況是：南網(wǎng)，神頭發(fā)電公司220 kV升壓站通過(guò)原平、匡村、趙家山、新店、侯村52聯(lián)變，神頭二電廠500 kV升壓站與神頭發(fā)電公司的500 kV升壓站形成同網(wǎng)運(yùn)行；北網(wǎng)，神頭發(fā)電公司的220 kV升壓站送至鋪上變電站，鋪上雙回線在鋪上變電站側(cè)的開關(guān)斷開，從此點(diǎn)與北網(wǎng)七里溝、渾源、官堡、陽(yáng)高、大同等變電站解環(huán)運(yùn)行。故三期工程6 kV廠用電并列倒換，還是屬于同網(wǎng)倒換，即不存在非同期問題。但并列倒換時(shí)可能存在來(lái)自于大電網(wǎng)系統(tǒng)的循環(huán)潮流沖擊問題，使并列的有關(guān)設(shè)備過(guò)流掉閘，甚至造成這些設(shè)備動(dòng)、熱穩(wěn)定性能的破壞，引發(fā)事故。

3 三期工程6 kV廠電并列倒換條件分析

（1）當(dāng)神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變運(yùn)行時(shí)，由于它的容量相對(duì)大一些，距離也很近，故它對(duì)三期廠用電并列倒換時(shí)的系統(tǒng)循環(huán)潮流的分流作用是明顯的。即在這種情況下三期工程廠用電并列倒換時(shí)基本上是安全的，但也要求盡量縮短并列時(shí)間。

（2）當(dāng)神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變解環(huán)時(shí)，但神頭發(fā)電公司的500 kV與220 kV升壓站通過(guò)遠(yuǎn)方同網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于此時(shí)三期工程廠用電并列倒換首先不存在非同期事故問題，故若在當(dāng)時(shí)系統(tǒng)循環(huán)潮流不大的情況下，并列倒換廠用電還是可行的。這需要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建立數(shù)學(xué)分析模型分析確定。只有建立在對(duì)當(dāng)時(shí)系統(tǒng)實(shí)際狀況分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，才能做到心中有數(shù)，確保安全操作。

（3）建立數(shù)學(xué)分析模型。根據(jù)本公司52聯(lián)變的相關(guān)圖見圖1（a～d），以未并列前高廠變與高備低壓側(cè)的線電壓為對(duì)象，分析本公司廠內(nèi)系統(tǒng)潮流的分布，建立了一個(gè)模型。假設(shè)高廠變?yōu)殡妷涸矗ㄏ喈?dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)），高備變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)的一個(gè)電壓源（相當(dāng)與一個(gè)發(fā)電機(jī)的端電壓），由于這個(gè)過(guò)程中有阻抗Xd，該廠技術(shù)部人員會(huì)同山西電科院人員一同測(cè)定出來(lái)的Xd的值為 7.47·10-4Ω。

圖1

由《電機(jī)學(xué)》知識(shí)可知：

有功方程：

由于高廠變與高備低壓側(cè)的線電壓相同為6 kV，所以，將（5）帶入（4）中就可以得到：

式中：Ixh：同時(shí)通過(guò)高廠變與高備變低壓側(cè)的系統(tǒng)循環(huán)潮流，A；

Ug：未并列前高廠變低壓側(cè)實(shí)測(cè)的線電壓，kV；

Ub：未并列前高備變低壓側(cè)實(shí)測(cè)的線電壓，kV；

θ：未并列前高廠變與高備變低壓側(cè)同一相電壓之相位差角，其定義域?yàn)殚_區(qū)間（-90°，90°）；

Xd：阻抗值 7.47·10-4（Ω）。

由圖1（d）可以看出相角θ是以Ub為基準(zhǔn)的，Ug超前Ub為正角，θ≥0；Ug與 Ub同方向?yàn)?0，θ=0；Ug滯后 Ub為負(fù)角。

建立在此數(shù)學(xué)分析計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，便可展開實(shí)際分析以指導(dǎo)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。

4 根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型分析及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 上述數(shù)學(xué)模型分析

文章只按可能引起高廠變或高備變最嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷的并列倒換廠用電時(shí)的聯(lián)接方式進(jìn)行分析，即機(jī)組6 kV廠用電A、B段工作電源進(jìn)線開關(guān)和其中一臺(tái)備用電源進(jìn)線開關(guān)共3臺(tái)開關(guān)均在合閘位置的情況下：

（1）當(dāng)θ＞0，UgUbcosθ－Ub2＞0時(shí)，通過(guò)高廠變的電流為系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流之矢量和，當(dāng)它們的相位差角為0時(shí)的極限狀態(tài)下，其值為它們的算術(shù)和；通過(guò)高備變的電流只有系統(tǒng)循環(huán)潮流。

（2）當(dāng) θ＞0，Ug-Ub≤0時(shí)，通過(guò)高廠變的電流較（1）中少了一個(gè)供載電流中無(wú)功分量；通過(guò)高備變中的電流較（1）中多了一個(gè)供載電流中的無(wú)功分量。

（3）當(dāng)θ=0時(shí)，Ug-Ub=0時(shí)，通過(guò)高廠變與高備變中的電流各約為供載電流的115，其中短路電壓大的變壓器的供載電流要小一些，在它們中沒有系統(tǒng)循環(huán)潮流通過(guò)。

（4）當(dāng)θ＜0，UgUbcosθ－＞0時(shí)，通過(guò)高廠變中的電流較（1）中少了一個(gè)供載電流中的有功分量；通過(guò)高備變中的電流較（1）中多了一個(gè)供載電流中的有功分量。

（5）當(dāng)θ＜0，Ug-Ub≤0時(shí)，通過(guò)高廠變中的電流沒有供載電流，只有系統(tǒng)循環(huán)潮流；通過(guò)高備變中的電流為系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流之矢量和，當(dāng)它們的相位差角為0時(shí)的極限狀態(tài)下，其值為它們的算術(shù)和。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

由上述可見，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流同相位時(shí)，可能要造成高廠變或高備變最嚴(yán)重的過(guò)負(fù)荷。故現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中要盡量避開這種情況的發(fā)生。具體方法是通過(guò)調(diào)整變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)使兩種不同性質(zhì)電流的相位差最大限度地拉開，同時(shí)還應(yīng)盡量設(shè)法減小供載電流。

（1）當(dāng)θ＞0時(shí)，應(yīng)調(diào)整高備變低壓側(cè)電壓高于高廠變低壓側(cè)電壓，但壓差不許過(guò)大，應(yīng)使UgUbcosθ－Ub2剛剛小于0為妥。此時(shí)要按不超過(guò)高廠變繼電保護(hù)整定的過(guò)負(fù)荷電流（2 850 A）核算。即只要滿足下式條件，便可并列倒換6 kV廠用電。

式中：Igz：供載電流，其值近似為高廠變低壓側(cè)與高備變低壓側(cè)各自負(fù)荷電流之和（A）。

（2）當(dāng)θ＜0時(shí)，應(yīng)調(diào)整高廠變低壓側(cè)電壓高于高備變低壓側(cè)電壓，但壓差不許過(guò)大，應(yīng)使UgUbcosθ－Ub2剛剛大于0為妥。此時(shí)要按不超過(guò)繼電保護(hù)整定的高廠變過(guò)負(fù)荷電流（2 850 A）和高備變過(guò)負(fù)荷電流（4 550 A）兩個(gè)條件同時(shí)核算。即它們只要同時(shí)分別滿足以下相應(yīng)公式的條件，便可并列倒換6 kV廠用電。

（3）當(dāng)θ=0時(shí)，只要調(diào)整高備變低壓側(cè)電壓略高于高廠變低壓側(cè)電壓就行了，無(wú)需核算任何變壓器的過(guò)負(fù)荷問題。

在上述相應(yīng)公式中的Ug與Ub可用可由電壓表測(cè)得；θ角可用相位表從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得。但θ角的絕對(duì)值也可由下式求得：

當(dāng)用這個(gè)式子計(jì)算下來(lái)的θ角近于0時(shí)，就顯得有實(shí)用意義，因?yàn)檫@時(shí)完全可用（9）式中的簡(jiǎn)化方法去處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)次實(shí)踐測(cè)試，本公司電網(wǎng)系統(tǒng)大多情況下是能夠滿足并列倒換廠用電的條件的，尤其是當(dāng)鄰近的神頭第二發(fā)電廠停一臺(tái)500 MW發(fā)電機(jī)組后滿足條件。文中分析提出的在52聯(lián)變解環(huán)后，三期工程6 kV廠用電現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的具體并列倒換方式，是在確定滿足廠用電并列倒換條件前提下安全穩(wěn)定的廠用電倒換方式，避免對(duì)發(fā)變組、高廠變及電網(wǎng)循環(huán)潮流沖擊；且當(dāng)核算6 kV廠用電滿足并列倒換條件時(shí)，380 V廠用電無(wú)需再去核算也滿足并列倒換條件。其他倒換廠用電方式的安全性、經(jīng)濟(jì)性都是無(wú)法和它比擬的。故建議電氣運(yùn)行技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行此項(xiàng)操作時(shí)應(yīng)積極采用文章提出的方案。

[1]熊信銀，朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004年.

[2]胡虔生，胡敏強(qiáng).電機(jī)學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社，2009年.

[3]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)200例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005年.

The 6 kV Factory Uses Electricity Parallel Replacing System Circulation Tidal Current Analysis

Wang Hao

Analyzing when the Shanxi shentou electricity generation company 52 tocontact transformer to relieve the ring net,its two-sided power source 220 kV and 500 kV through distant place same network work way，the third Phase 6 kVFactory Uses Electricity still used the parallel replacingwaythe possibilityand the necessity.

52 contact transformer relievingthe ringnet；work with a network；the 6 kVfactoryuses electricity；Parallel runningreplacing

TM71

A

1000-8136(2011)05-0024-02

王浩，1978年出生，2007年華北電力大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)在職研究生結(jié)業(yè)，工程師，高級(jí)技師。