某變電站10kV母線電量不平衡問題分析及處理

江敏豐

摘要：造成變電站母線電量不平衡的原因有多方面的，本文根據(jù)實際情況分析了造成不平衡的因素，提出解決方法，為電網(wǎng)運行提供了準確、可靠的電能計量技術支持。

關鍵詞：電量平衡；運行方式；負荷分流

根據(jù)基爾霍夫電流定律，電路中流入任意一節(jié)點（斷面）的電流之和必然等于流出該節(jié)點（斷面）的電流之和，即任意節(jié)點（斷面）的電流代數(shù)和必然為零，也就是說在電路中任意節(jié)點或斷面能量保持守恒。實際運行中，由于母線電阻熱效應和電暈效應，母線上也會消耗一定的電能。因此，母線電量并不是完全平衡的。根據(jù)運行經(jīng)驗，不同電壓等級下母線電量不平衡率在以下是合格的：

220kV及以上電壓等級不大于±1%；

110kV及以下電壓等級不大于±2%。

1 故障情況

某變電站運行人員向計量中心反映，近1個月以來該站10kV母線電量平衡率均在90%以下，不平衡率遠大于2%，達不到供電局對變電站母線平衡率的考核要求。計量人員現(xiàn)場查看該變電站運行方式為：1號、2號主變并列運行，110kV側Ⅰ、Ⅱ段母線分段運行，10kV側Ⅰ、Ⅱ段母線并列運行。

2 問題分析

造成變電站母線電量不平衡的原因有很多種，大體通過以下方面進行分析查找：

（1）依次對該變電站10kV主變和Ⅰ、Ⅱ段母線各出線電能表進行現(xiàn)場校驗，電能表誤差均在合格范圍內。

（2）查看電能表更換記錄，確定近2個月計量所是否對該變電站10kV線路和主變的電能表進行更換，是否發(fā)生電能表底碼傳遞錯誤。

（3）經(jīng)過詢問該變電站運行值班人員，了解到運行人員在對10kV主變電能表和Ⅰ、Ⅱ段配電室各間隔電能表進行電量抄錄時，采用的是2人同時進行抄表，這樣就杜絕了由于抄表時間不同步，造成電量出現(xiàn)差異的可能。

（4）把周電量報表上的倍率和計量裝置運行臺帳上電流、電壓互感器變比進行核對，報表和臺帳上的倍率一致，為了進一步核驗倍率是否有誤，計量人員用鉗型電流表測出10kV 各間隔出線二次電流，然后再對照計量表屏上各電流表顯示的一次電流，結果顯示電流互感器變比沒有錯誤。

（5）由于10kV主變和各出線無法停電，所以不能對各間隔電流互感器和電壓互感器進行現(xiàn)場檢定，經(jīng)查閱2010年至2012年該變電站10kVⅠ、Ⅱ段各間隔出線互感器周期檢定原始記錄，各間隔互感器的誤差均在合格范圍內，所以在運行中的10kV各間隔電流、電壓互感器誤差合格。

（6）經(jīng)查閱該變電站近2個月的設備運行記錄和巡視記錄，得知該變電站設備運行正常，未發(fā)生過因為母線瓷瓶或電氣設備絕緣水平低、泄漏電流增大引起的母線接地故障。

（7）根據(jù)DL/T448-2000規(guī)程規(guī)定，Ⅰ、Ⅱ類用于貿易結算用電能計量裝置中電壓互感器二次壓降應不大于其額定二次電壓的±0.2%，其它類電能計量裝置電壓互感器二次壓降應不大于其額定二次電壓的±0.5%，對10kV主變和Ⅰ、Ⅱ段各間隔出線運行中的電壓互感器進行二次壓降測試，各間隔二次壓降均在合格范圍內，不會影響母線電量不平衡。

（8）通過對10kV主變和各出線間隔電能表進行相量測試，看出各間隔電能表接線正確。

（9）計量人員把近1個月抄見電量進行對比，未出現(xiàn)電量多抄或少抄現(xiàn)象，抄錄數(shù)據(jù)正確無誤。

（10）由于計算出的母線電量不平衡率為正，即：進母線電量多于出母線電量：（501主變電量+502主變電量）大于各出線間隔電量之和，說明并沒有由于負荷降低使得主變電流互感器變比過大造成漏計電量現(xiàn)象。

（11）該變電站1號、2號主變運行方式如圖1所示：110kV側Ⅰ、Ⅱ段母線采用分段運行方式，10kV側Ⅰ、Ⅱ段母線采用并列運行方式。

（12）從該變電站1號、2號主變技術參數(shù)中了解到，1號主變容量S1e=50000kVA，2號主變容量S2e=31500kVA；高壓-低壓短路阻抗1號主變UId（%）=18，2 號主變U2d（%）=17.2。2 月8日～3月12日1號、2號主變10kV側和110kV側抄見電量統(tǒng)計見表1。

從表1可以看出2號主變110kVⅡ段負荷一直太重，其承擔的負荷反而比1號主變多很多，這與理論的負荷分配情況相反。對502主變電能表進行現(xiàn)場校驗時發(fā)現(xiàn)該電能表的電流Ia、Ic均為反向電流，502 2號主變相量圖如圖2所示。

用鉗型電流表現(xiàn)場測得502主變電能表電流Ia、Ic均為反向電流，Ia=Ic=-0.226 A，此時主控室保護屏上的電流表顯示502主變一次電流為0 A，該電流表為單方向電流表，可以進一步說明502電能表二次電流為反向電流，所以判定有反向電量流入2號主變。由此確定該變電站10kV母線電量不平衡是由于2臺并列運行的主變110kVⅠ、Ⅱ段母線分段運行，10kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行，由于2號主變額定容量較小，而實際中110 kVⅡ段負荷遠大于Ⅰ段負荷，造成負荷分配不均，2號主變的反向電流由10kV母線倒送過來，流入110kVⅡ段母線，使2臺主變之間產(chǎn)生環(huán)流，這直接影響到10kV母線電量平衡率。

3 解決措施及可行性分析

3.1 改變運行方式

（1）閉合110kV側母聯(lián)開關300，使110 kVⅠ、Ⅱ段母線并列運行。如果2臺主變110kV側并列運行，短路電流較大，所以110kV側母線上的出線開關不能選用輕型開關，根據(jù)變電站提供的短路電流計算表可知，各出線開關短路電流較小，所以閉合110 kV 側母聯(lián)開關300不可行。

（2）利用313旁路轉移一部分負荷至110kVⅠ段母線上。由于近期正好處在供電局春季檢修期間，所以313旁路不能長時間帶電，因此利用313旁路轉移負荷不可行。

（3）斷開10kV側母聯(lián)開關500，使10kVⅠ、Ⅱ段母線分段運行。由于該變電站10kV母線帶有電鐵負荷，該條線路是鐵路信號電源，除此之外還帶有10多家大工業(yè)用戶，為提高供電可靠性和安全性，必須將Ⅰ、Ⅱ段母線并列運行，因此斷開500母聯(lián)開關不可行。

3.2 更換電能表，計量502電能表反向電量

計量所將該變電站502電能表更換為多功能雙向計量電能表，取代了原有有功無功組合表。在計算10kV母線平衡率時，抄錄502電能表反向電量計入10kV出母線電量中。更換電能表后跟蹤統(tǒng)計10kV母線電量不平衡率均在±2%以內，達到規(guī)程要求，同時滿足供電局對母線電量平衡率考核要求。

根據(jù)流入2號主變的電量等于流出2號主變的電量加上變損，驗證2號主變高、中、低壓三側電量，滿足公式：102正向電量+502反向電量=302正向電量+502正向電量+變損。（由于2 號主變高壓側沒有裝表，所以102主變電量是由110kVⅡ段母線電量推算出來的，變損忽略不計），說明502電能表反向電量流入2號主變內。

采用轉移負荷的方法，將110kVII段母線上部分負荷倒至110kVI段母線，使主變負荷分配更加合理，便于運行管理。更換502電能表為正、反向計量電能表后，雖然能準確計算出10 kV 母線電量平衡率，但考慮到主變潮流分布，建議供電局最優(yōu)方案是盡快將110kVII段母線上的部分負荷轉移至110kVI段母線上。

4 結束語

通過分析變電站母線電量不平衡的原因，運用科學的手段解決母線電量不平衡問題，總結出一套解決母線電量不平衡的方法，切實有效地提高了現(xiàn)場工作人員解決此類問題的效率和工作能力，大大提升了計量人員的業(yè)務技能水平，為供電局考核線路損耗提供了準確數(shù)據(jù)，為整個電網(wǎng)運行提供了準確、可靠的電能計量技術支持。