10KV供電系統運行參數優化

陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區能源中心,河北邯鄲 056003)

10KV供電系統運行參數優化

陶志良 王亮

(邯鄲鋼鐵股份有限公司西區能源中心,河北邯鄲 056003)

通過對邯鋼新區煉鋼變電站幾起短路放炮事故及系統運行參數分析,指出煉鋼變電站10KV系統存在對地電容電流過大,現有的消弧線圈裝置不能有效的補償接地電容電流,從而引起弧光過電壓及相間短路放炮事故。并提出對現有的消弧線圈擴容及運行方式調整的改造方案,使煉鋼站10KV系統運行參數得到優化,進而提高供電可靠性,保證邯鋼新區電力統的安全穩定運行。

變電站 運行參數 事故 消弧線圈 電容電流 可靠性

1 系統概述

煉鋼站10KV系統帶著熱軋、二冷、煉鋼等重要負荷，它的運行情況直接關系到邯鋼的生產。煉鋼變電站因二冷項目相繼投產后，新增10kV配出電纜線路不斷增多，且線路太長，電纜對地電容電流跟電纜長度及截面積成正比，這就使得10KV系統對地電容電流不斷增大。煉鋼站10KV系統有4段母線，其中1#消弧線圈、2#消弧線圈、3#消弧線圈分別安裝在10KVI、II、IV母線上，總體補償電流為100A左右，III母線上沒有接地變及消弧線圈。通過現場測量得知電容電流達到130A左右，還有30A左右的電容電流得不到有效補償，使系統處于欠補償狀態，一旦發生單相接地故障時，消弧線圈不能完全補償電容電流。容易產生以下影響，(1)引起弧光過電壓事故或相間短路事故，(2)對避雷器的最大工作電壓不利，易引起避雷器爆炸，

(3)對PT的安全運行不利，(4)誘發污閃。每次事故損失都在百萬元以上。在運行期間曾經出現過4次因電纜單相接地故障而引起的相間短路事故，損失嚴重，每次損失大概在100萬左右，其中包括電纜維修費、新設備備件費、因短路事故造成的停產損失等。

2 消弧線圈補償方式

針對上述情況，需改變消弧線圈補償方式。而消弧線圈補償方式有3種情況：(1)完全補償。即IL=IC，就是消弧線圈的補償電流IL等于系統對地的總電容電流IC。但該補償方式存在嚴重缺陷，易使L對三相對地電容3C發生50HZ交流串聯諧振，即wl=1/3wc。串聯諧振時，零序電壓U0將在電路回路中產生很大的電流，從而使中性點對地電壓嚴重升高，因而該補償方式不可取。(2)欠補償方式。即IL＜IC，就是消弧線圈的補償電流IL小于系統對地的總電容電流IC。該補償方式下當某個元件被切除或因故障而跳閘后，電容電流減小，很可能是補償電流等于電容電流而轉化為完全補償，引起串聯諧振而產生過電壓。(3)過補償方式。即IL＞IC，就是消弧線圈的補償電流IL大于系統對地的總電容電流IC。該方式可以有效抑制電容電流，不產生串聯諧振引起的過電壓，所以我們應對消弧線圈進行擴容改造，根據實際情況增加合適的消弧線圈容量，使系統處于過補償狀態，但要注意保持適當的脫諧度。

3 改造及施工方案

3.1 改造方案

如果采取像3#消弧線圈改造那樣，新進一套新設備來代替舊設備，不但費用太高而且周期長。通過討論我們決定利用上次改造拆下來的舊消弧線圈進行系統優化。通過對現場考察及系統負荷情況了解得知精鋼站35KV系統負荷不大且精煉SVC自動投退，站內電容組很少投運，所以計劃拆掉精鋼站一組電容器，騰出地方用于安裝上次消弧線圈改造退下的3#消弧線圈，在10KVIII段上選用合適的備用柜進行改造，調試成功后給其供電，使10KV系統對地電容電流可以完全控制在消弧線圈的調節補償范圍內，同時根據實際情況改變消弧線圈的運行方式。而且拆下來的電容器組及附件可以作為備件使用，當35KV其他電容器故障時更換，大大節約成本。

3.2 施工方案

2013年1月份，完成立項及現場收集資料工作，初步制定了改造計劃及時間節點。2月份，完成了電容器本體拆卸工作。將電容器及電抗器全部拆掉，利用液壓小車及吊車將電抗器、電容器、瓷瓶等從室內移出并統一存放到指定地點。為安裝接地變及消弧線圈騰出了空間。3月份，完成安裝接地變本體及消弧線圈工作。將原來改造拆下來的3#接地變及消弧線圈等設備安裝到精鋼電容器室，規劃了具體的尺寸，合理安排安裝位置，基礎固定，銅排連接等。4月份，完成電纜接引、二次配線工作。將原來的電纜拆掉，規劃了新電纜的路徑，接引到已經選擇好的柜子上。規劃二次電纜的路徑，確定二次電纜型號及長度，根據工作原理圖配二次線。5月份，完成調試及試運行工作。安排試驗班對配電柜做了綜保試驗、開關小車耐壓試驗及直阻測試、避雷器試驗、電纜耐壓試驗。對新裝的4#接地變進行調試工作，期間及時處理了很多問題，圓滿完成調試及試運行工作。4#接地變已于5月正式投運。

4 改造后運行情況及經濟效益

4.1 改造后運行情況

4#接地變投運后，10KV系統每段母線上都有一組消弧線圈，各自分列運行時都能很好的自動跟蹤補償電容電流，但目前系統的運行方式為10KVI、II段母線并列運行，10KVIII、IV段母線并列運行。也就是1#、2#消弧線圈并列運行，3#、4#消弧線圈并列運行。由于消弧線圈廠家不一樣，自動調節系統存在融合問題，這樣就出現了在系統電容電流變化時，消弧線圈的自動調節有時會出現錯誤，同時補償電感電流，導致電感電流過多，與電容電流多一樣會導致系統運行不穩定，或不斷調節使系統運行不穩定。通過對系統各段母線電容電流的測量及運行情況檢測，最后決定將1#消弧線圈設置為自動調節，2#消弧線圈設置為手動調節并將檔位調至最大；將3#消弧線圈設置為手動調節且檔位調至最大，4#消弧線圈設置為自動調節。這樣就滿足了系統在不同運行方式下都不會出現調節出錯的問題，通過一段時間觀察，系統運行良好，改造完成后沒出現一次因單相接地故障造成的短路放炮事故。

4.2 經濟效益

通過本次改造，優化了煉鋼站10KV系統參數，杜絕了因單相接地而引起的弧光過電壓事故及電纜或開關小車相間短路事故，節約電纜、開關小車備件費以及因事故而引起的停產損失共計100萬左右，另外節約新消弧線圈購買費及電容器備件費共計100萬左右。所以本次改造效益預計為200萬左右。

[1]張松,孫偉.消弧線圈自動調諧研究.高壓電器,1999.

[2]要煥年,曹梅月.電力系統諧振接地.中國電力出版社,2001年.

[3]劉萬順.電力系統故障分析.水利電力出版社,1986.

[4]孟慶光.電力系統.邯鋼動力廠,2008.

[5]李福壽.中性點非有效接地網的運行.水利電力出版社,1993.