對變電所潮流異常的分析

摘 要：文章討論分析了變電所潮流常見的異常問題，對110kV康馬變等變電所出現的調度監控端或變電站現場測控裝置潮流異常問題進行了分析，并進一步拓展分析各種接線錯誤情況下的潮流異常問題，以及對不同接線錯誤情況下如何運用相量圖進行快速運算的技巧，并將分析結果分類、匯總成表，以方便保護人員今后工作中參考。

關鍵詞：潮流；異常；分析

引言

針對近兩年處理、分析的幾起典型潮流異常問題進行了詳細地剖析。供班組人員學習和參考，并以此拋磚引玉，期望在今后工作中，班組人員能逐步形成不畏困難、善于分析、勤于鉆研技術的良好風氣。

1 10kV康馬變等變電所潮流異常分析

從處理的各類問題來看，不少問題是設備投運之初就已經存在的。例如監控反映康馬變“875、701、101A、101B、B40、B41遙測量錯誤”，查閱康馬變歷史運行數據，發現875、701的功率不平衡問題從4月18日的初投運就一直存在，101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線潮流不平衡問題也是從4月20日B41出線投運之后出現的，而這兩個問題在6月29日才被發現。自動化班反映875、701潮流遙測系數按CT變比600/5計算。對于一臺100MVA的變壓器，其110kV側流變高壓側額定電流應大于■倍的主變高壓側額定電流，即應大于910A，那么701CT的變比應至少為1000/5，進線CT變比也不應低于1000/5，再根據主變低壓側的潮流，可以推得875、701的CT變比應該為1200/5，所以由此即可判斷875、701開關CT變比應該搞錯了。如果單純地作某個間隔的電流、電壓、功率之間的數值計算，那就很難找到問題的癥結。

表1 監控顯示潮流一覽表

對于101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線B40、B41、B58出線潮流不平衡問題（見表1），安排保護班人員到現場，按照“101A變比4000/5，B40、B41、B58變比600/5”核實，各間隔現場二次電流、功率值與監控畫面OPEN3000顯示的一次值都滿足關系。且定值單上反映的變比與此一致。似乎每個間隔都沒問題，但潮流誤差確實又很大。所以需要換一種思路來分析。

如圖1示，對于任何時間的有效值I∑、I1、I2、I3，必有I∑≤I1+I2+I3。

而B40、B41、B58出線電流分別為62.58A、68.74A、43.25A，三者之和為174.57A，小于101A的電流220.31A，不管各個間隔的電流相序或相位是否接線正確，單從這一點來說也顯然是錯誤的。對于這個錯誤，唯一的解釋就是某一個或某幾個間隔的CT變比搞錯了，這一點從定值單上無法得到證實。查PMIS系統臺帳，B40、B41、B58出線還為備用、未投役狀態，可見該變電所此幾個間隔投運時間不長，很可能是安裝人員從一開始就提供錯了CT的變比信息。查閱電試班的初始調試報告，發現B41的CT變比為1000/5。對照監控畫面，將B41間隔的電流、功率都擴大1.67倍（即1000/600），101A所帶Ⅰ、Ⅳ段母線潮流完全平衡。

B41間隔的CT變比出錯對保護的影響更嚴重，保護定值由CT變比1000/5被誤當做600/5整定，則實際的一次保護定值被擴大1.67倍，可能導致該線路故障時保護跳閘失去選擇性。因此聯系定值整定人員及時變更定值單，并迅速安排保護人員到現場執行。至此，該變電所的問題得到了比較徹底的解決。故在對新投運主變及110kV線路做保護回路帶負荷測試時，應要求將計量、測量回路一并納入測試內容，可以大大減少此類問題的發生。

這一方面說明了施工單位調試人員對設備的調試把關不嚴，提供錯誤數據信息給相關單位；另一方面，相關單位對驗收工作未予以充分地重視，驗收把關的深度不足。如遙信數據的正確性、完整性，經常會發生設備投運很長一段時間才發現某個遙信量未采集或信息錯誤。以及系統潮流是否平衡（包括變電所內各個設備上的潮流平衡、線路首尾端的潮流平衡）等都應該在新設備剛投運帶負荷后及時核對檢查，納入新設備的驗收工作范疇，以便有問題及時讓施工單位整改。如萬達變101A開關計量長期不正確，經查A相電流約為C相的一半，N回路電流較C相略小，且A相電流滯后C相120°左右，但超前N回路電流約90°。由此判斷是開關柜內A相CT計量二次回路首端存在接地。

北郊變915、917監控反映潮流錯誤，917在監控端顯示有功負值，無功正值，是廠家在柜內電壓回路配線錯誤所致（實際接入電壓相序為CAB）。915出線在監控端顯示的電流、功率值不滿足正常的邏輯關系，較功率而言，電流明顯偏大，經檢查分析915監控顯示電流、功率均約為計算值的0.9倍，且接入裝置的A、C電流相位差為180°，經相量圖和理論計算綜合分析后判定應該是電流回路N線柜內斷線，如圖2所示。后經安排停電檢查得到確認。具體分析如下：

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=■U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]=■U*I/2*[cos（φ+60°）+cos（φ-60°）]=（■/2）U*Icosφ

同理 Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=（■/2）U*Isinφ

圖2 北郊變915測量電流回路接線圖

由圖2可畫出如圖3左側的等值回路圖：■'A1、■A2分別為歸算至二次側的A相流變一次、二次回路電流，■'A0為歸算至二次側的A相流變勵磁回路電流，同樣■'C1、■C2、■'C0為歸算至二次側的C相流變一次、二次及勵磁回路電流。此處假設A、C兩相流變參數對稱，即相應的阻抗參數相等，Z1、Z2、Z0分別為流變的一次、二次及勵磁回路阻抗。

由圖3左半側圖可得

由此可見流變兩相不完全星形接線N線斷線時，A、C兩相二次回路電流相位相反、大小相等，且為正確接線時的A、C相電流相量差的一半；而A、C兩相流變勵磁回路電流大小、相位基本相同，為正確接線時的A、C相電流相量和的一半，如圖3右半圖所示。這和現場實測完全一致。雖然流變二次側電流及保護裝置電流回路電壓降比正常時還略小（0.866倍），但因流變的勵磁回路電流比正常時大很多倍（為B相電流折算至二次側的一半），所以流變二次測量回路的壓降很大，尤其是發生三相短路或AB、BC兩種情況下的不對稱相間短路時，因勵磁回路流過很大的短路電流，將會導致流變損壞，所以這種類型的故障必須盡快得到處理。

2 測控裝置電壓、電流回路不同錯誤接線情況下的功率分析

這類問題有些需要到變電所查看現場數據，而大部分問題其實不需要到現場，經過理論分析就可判斷是什么樣的問題。對于某種接線下的電流、電壓來計算有功、無功功率，借助相量圖（圖4）計算過程會變得很簡單，正確接線時

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ+30°）+ cos（φ-30°）]=■U*I cosφ

Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=U*I*[sin（uAB超前iA角度）+sin（uCB超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ+30°）+sin（φ-30°）]=■U*I sinφ

S=■U*I

圖4 相量圖表示的相量相加

對于錯誤接線，完全套用上式，茲舉兩例：

（1）“電流回路A相接反，電壓回路相序由ABC變為BAC”（見圖5左半部分），則

P=-P1（uBA，iA）+P2（uCA，iC）=U*I*[-cos（uBA超前iA角度）+cos（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-cos（φ-150°）+ cos（φ+30°）] = 2U*I* cos（φ+30°）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[-sin（uBA超前iA角度）+sin（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-sin（φ-150°）+ sin（φ+30°）]= 2U*I* sin（φ+30°）

所以S= 2U*I

若基準功率Sj=■U*I，則

P=[（2/■）cos（φ+30°）]Sj；Q=[（2/■）sin（φ+30°）]Sj；S=2/■Sj=1.154Sj

（2）“電流回路C相接反，電壓回路相序由ABC變為BCA”（見圖5右半部分），兩個正弦、余弦三角函數相減的快速計算見圖6所示。

則 P=P1（uBC，iA）-P2（uAC，iC）=U*I*[cos（uBC超前iA角度）-cos（uAC超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ-90°）-cos（φ-150°）]=U*I*cos（φ-30°）

=U*I*cos（30°-φ）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[sin（uBC超前iA角度）-sin（uAC超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ-90°）-sin（φ-150°）]=-U*I*sin（30°-φ）

所以S=U*I

同樣，若Sj=■U*I，則P=[（1/■）cos（30°-φ）]Sj；Q=-[（1/■）sin（30°-φ）]Sj；S=1/■Sj=0.577Sj

圖6 有效值相等時的相量相減分析

如此可很方便地得出，在電流電壓不同的錯誤接線情況下，所對應的有功、無功功率計算值匯總如下（表2），為方便起見，均以標幺值表示（以Sj=■UI為基準值）

表2 各種接線下潮流分析

由上分析知，電流電壓的錯誤接線可分為四大類（表3）：

表3 錯誤接線分類

故對某個間隔的有功、無功顯示不正確，先根據電流計算出視在功率S，將畫面顯示的■與此S比較，根據大小關系，先初步判斷出錯誤類別和對應區域，再在該區域找出P、Q顯示值所對應的位置，即可基本診斷出故障。

事實上，遙測回路接線最常見的錯誤是兩類（如表2中虛線框內所示）：

（1）電壓回路接線正確，電流回路A、C兩相互調（有功、無功都為0）或A、C兩相中一相電流反相（總視在功率為計算值的1/■）；（2）電流回路接線正確，電壓回路某兩相互調變為負相序（有功、無功都為0），或三相雖為正相序但三相都接錯（總視在功率等于計算值，但P很小或偏?。?/p>

電流、電壓同時出錯的復合故障是很少的，掌握這兩類錯誤接線的特征，判斷故障將會變得很簡單。如監控反映楊井變電所10kV#1電容器無功為0，操作人員到現場查看后反映現場單元箱內顯示“電流：1.96A、電壓：105V、無功：0、有功：+206W”，對照表2，可以很簡單地判斷出是C相電流反相（電容器φ=-90°，sinφ=-1，實際S=356VA）。

3 結束語

二次系統工作的技術含量很高，不僅要熟悉繼電保護、二次回路等專業方面的知識，也要熟悉變壓器、電容器、互感器等一次設備的基本理論，還要善于借助電力系統理論分析、計算的方法。在某種意義上，可以說理論功底比經驗積累還要重要得多。在處理問題之初，要充分收集、利用有用信息，不能簡單地把某個問題預設為只是一次設備或二次設備問題，這樣分析處理各類異常、事故才能思路開闊、得心應手，會少走很多彎路。

作者簡介：吳紹武（1974-），男，籍貫：江蘇淮安，職稱：高級工程師，崗位：淮安供電公司變電檢修室變電檢修主管。