德慶電網35kV等級電壓不平衡問題解決方法的研究與應用

蔡智勇

摘 要：近年來我們根據研究分析的結果，將德慶主網變電站現有的電壓抽取裝置改為極小電容量的SF6絕緣電壓抽取裝置通過降低掛接的電壓抽取裝置的電容值，從而大大減少電壓不平衡度，從根本上解決了德慶主網35kV等級電壓不平衡的問題，大大提高了德慶片區的供電可靠性，提高了供電質量。對以后遇上相關的故障處理具有一定的參考價值。

關鍵詞：電網35kV等級；電壓不平衡；解決方法；研究應用

中圖分類號：TM727 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0099-02

Abstract： In recent years， according to the results of the research and analysis， we changed the existing voltage extraction device of the main substation of Deqing network into the SF6 insulation voltage extraction device with minimal capacitance by reducing the capacitance of the connected voltage extraction device. This greatly reduces the voltage imbalance， fundamentally solves the problem of 35 kV grade voltage imbalance in Deqing main network， greatly improves the reliability of power supply in Deqing area， and improves the quality of power supply. It has certain reference value for dealing with related faults in the future.

Keywords： power network 35kV grade； voltage imbalance； solution； research and application

前言

近年來，隨著德慶電網負荷容量及覆蓋面積逐漸增大，出線回路數增多、線路的供電半徑縮短、線路TYD的數量不斷增多，德慶電網35kV母線三相電壓不平衡情況越來越嚴重，給設備運行維護帶來了極大的困擾，為此我們進行了詳細的研究分析。

自2011年起至今，肇慶德慶電網各變電站35kV母線電壓一直存在三相不平衡的情況，近期各站的35kV母線有時還發PT斷線信號，而實際為A相電壓低，B相電壓高導致三相電壓不平衡而發信“PT斷線”。針對此情況，我們對德慶主網相關站的電壓、電流情況進行采集、分析，發現110kV、10kV電壓顯示三相平衡，無明顯異常，而35kV電壓均出現A相電壓偏低，B相電壓偏高，且各站的大小一致性較好；對相關站的35kV避雷器進行帶電測試，無發現異常；對35kV三相電壓不平衡的發展情況進行查找，發現電壓不平衡情況日趨嚴重；對相關站的設備接地情況進行檢查及對相關主變進行試驗，均無發現異常。

設備缺陷的原因排除后，我們通過查閱大量的資料，對德慶電網35kV母線電壓不平衡的情況進行了詳細理論計算分析。

1 分析引起系統母線電壓不平衡的原因

（1）電容效應引起的電壓不平衡，即當線路輕載時，由于線路的容抗大于感抗造成的線路末端電壓高于始端的現象。實際上，系統中電源容量是有限的，即Xs>0，當發生電容效應時，線路的電容電流流過電源上的電感也會造成電壓升高，從而引起電壓不平衡。顯然，電源容量越小，電容效應越嚴重。

（2）三相PT不對稱引起的電壓不平衡。三相PT對稱但線性度不好，從而引起電壓不平衡。此時的對地電容范圍、過電壓和過電流要比線性度一致時大得多，可見線性度的提高對抑制電壓不平衡的作用還是很明顯；線路PT非全相運行時也會造成電壓不平衡，一相或兩相PT的接入會導致系統三相對地電容的不平衡，從而引起電壓不平衡。

2 進行電壓不平衡的計算

在中性點絕緣的電力系統中，由于各相對地電容不相等（因線路排列方式造成），引起了中性點對地的位移電壓。中性點絕緣的等效電路如圖1所示。

有下列計算

由上式可知，當CA+CB+CC=C0時，則上式分子z=（1+？墜2+？墜）C0=0。所以UP0=0。由此可知，在中性點絕緣的電力系統中，三相不平衡相電壓可由三相對地不平衡電容引起。

3 取110kV荔枝崗站為試點對35kV母線電壓不平衡情況進行計算

由于本計算中不考慮其他引起電壓不平衡的因素，即假設負荷等各種因素都平衡。僅考慮線路電壓互感器的接入對電壓不平衡的影響。等效電路及取值如下，圖2中CA為線路電壓互感器電容量，Ca、Cb、Cc為線路對地電容。

線路電壓互感器電容量C=0.02μF，35kV荔高線架空線路單相對地電容為0.09μF（約19.23km），忽略線路負荷影響，YA=34.58×10-6（S），YB=YC=28.3×10-6（S），代入網絡不對稱度公式計算

可見電壓不平衡度存在（正常時等于零）。

4 線路TYD對35kV系統電壓不平衡造成影響進行計算分析

針對線路TYD對35kV系統電壓不平衡造成的影響進行相關的分析計算，計算總結如下：

35kV線路（以下計算均以線路導線LGJ-120進行）短距離架空線路時，線路對地電容量范圍值如下：

在輸送長度不超過20km的情況下，35kV線路對地電容值不超過0.1μF，并且線路越短，該值越低。

經統計，德慶片區的35kV高良、播植、鳳村站及110kV荔枝崗站的35kV線路TYD電容量均為0.02μF。在不考慮35kV系統負荷及系統因素的情況下進行三相不平衡度計算，假定35kV線路采用單一架空排列方式，并且沒有進行換相處理。

如果把線路TYD更換為電容值0.01μF后，重復上述計算，由計算可知，只要在A相增加了TYD，不管是0.01μF還是0.02μF電容量，都造成三相電壓不平衡度超標，線路長度越短，超標額度越大。

為驗證我們的理論計算成果，我們以110kV荔枝崗站為試點，制定、實施《德慶片區35kV電壓不平衡原因測試方案》對三相電壓不平衡的原因進行現場論證：110kV荔枝崗站35kV1M、2M空母線運行時三相電壓平衡（3U0電壓值為0.54kV），只帶35kV荔高線（不帶線路TYD）的空載線路運行時母線三相電壓也平衡（3U0電壓值為0.58kV），只帶35kV荔高線（帶線路TYD）空載線路運行時35kV母線電壓就不平衡了（3U0電壓值為3.48kV）。由此驗證了35kV線路電容式電壓互感器是引起35kV母線電壓不平衡的主要原因。

根據上述的理論計算分析及現場驗證結果，我們將德慶主網變電站現有的35kV線路電壓抽取裝置（型號為：TYD35/√3-0.02FH，電容量：0.02？滋F）改為極小電容量的SF6絕緣電壓抽取裝置（型號：JDQX-35W2，電容量：0.001 ？滋F），通過降低掛接的電壓抽取裝置的電容值，從而大大減少電壓不平衡度，從根本上解決了德慶主網35kV等級電壓不平衡的問題。

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