熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機組電能計量系統(tǒng)異常故障案例分析

文/謝德元（安徽皖維高新材料股份有限公司）

安徽皖維高新材料股份有限公司是安徽省重要的化工、化纖、建材、新材料聯(lián)合制造企業(yè)，是全國百千萬家重點用能單位，年綜合能源消費量約40萬噸標煤，其中年用電量接近4×109kW·h，用電折標煤量占企業(yè)年綜合能源消費量30%。因此，加強電能計量系統(tǒng)監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和消除故障，確保電能準確計量，是企業(yè)加強生產(chǎn)經(jīng)營和用電管理、推進節(jié)能減排工作的重要基礎。

為此，我們設計了發(fā)供用電系統(tǒng)（單元）線變損監(jiān)控表，在每日抄錄、檢查電能表指數(shù)是否正常的基礎上，按月制作發(fā)供用電損耗監(jiān)控表，監(jiān)控各用電系統(tǒng)（單元）線變損及線變損率。通過監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)了多起電能計量系統(tǒng)故障，其中不乏特別少見的異常現(xiàn)象。本文針對2018年熱電分廠熱電聯(lián)產(chǎn)6#發(fā)電機組小室內(nèi)電壓互感器二次側(cè)計量電壓輸出電壓偏低的案例進行分析、總結(jié)。

一、異常現(xiàn)象——熱電分廠熱電站Ⅲ段發(fā)供用電系統(tǒng)線變損為負值

1.公司及熱電站Ⅲ段發(fā)供用電系統(tǒng)簡介

公司電力分別來自國家電網(wǎng)和自備熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機組。國家電網(wǎng)以110kV電壓向公司總變電所供電，經(jīng)降壓變向外提供35kV和6kV電壓等級電源。熱電分廠熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機組提供的電力，經(jīng)熱電站6kV供電系統(tǒng)向熱電分廠及附近單位供電，多余電力經(jīng)6kV/35kV升壓變送往總變電所35kV母線，總變35kV母線也可經(jīng)6kV/35kV升壓變向熱電站倒送電。在升壓變35kV輸出端口安裝了可計量正反向電能的電子式電能表。

熱電分廠熱電站6#發(fā)電機組為25MW抽凝發(fā)電機組，該機組發(fā)出的電能通過熱電站Ⅲ段向熱電分廠及附近單位供電，多余電力經(jīng)355#升壓變（6kV/35kV）升壓后送往總變電所35kV母線。

2.熱電站Ⅲ段發(fā)供用電線變損率計算

根據(jù)熱電分廠熱電站Ⅲ段發(fā)供用電系統(tǒng)電能流向，Ⅲ段發(fā)供用電損耗應包括熱電站Ⅲ段輸配電損耗及355#升壓變損耗。

熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗＝6#發(fā)電機發(fā)電量+355#變壓器反送熱電站電量-熱電站Ⅲ段用電量-355#升壓變送往總變電所電量[1]。

其中355#變壓器反送熱電站及熱電站送往總變電所電量均以355#變壓器高壓側(cè)電能表為準。

熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗率=熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗/（熱電站Ⅲ段用電量+355#變壓器送往總變電所電量）×100%。

3.實際監(jiān)控到的線變損及線變損率

公司熱電站Ⅲ段母線多余電量經(jīng)6kV/35kV變壓送至總變35kV母線，變壓級數(shù)為一級，因此，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗不應超過3.5%[2]。根據(jù)公司發(fā)供用電系統(tǒng)（單元）線變損監(jiān)控表統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，正常熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗在8×104kW·h左右，損耗率在1.00%左右。但2018年5月，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗及損耗率分別為-3.99×104kW·h和-0.59%，極為異常。

二、現(xiàn)象分析

1.常規(guī)分析

發(fā)供用電系統(tǒng)表顯示線變損出現(xiàn)負值，應該是由于輸入該系統(tǒng)的電能計量值偏小或輸出該系統(tǒng)的電能計量值偏大兩種原因造成。一般是出現(xiàn)抄表誤差、電流電壓比與實際不符等情況所致。為查找原因，立即開展了以下幾項工作。

核對日負荷，確認抄表準確性。調(diào)閱5月總變電所355#電能表及熱電站各關(guān)口表每日上午8時抄見的電能表指數(shù)，核算每日發(fā)供用電負荷，根據(jù)各關(guān)口表電量與發(fā)電機組及用電設備的運行狀況進行電能平衡分析。經(jīng)過核對、分析，確認抄表記錄準確。

核查損耗監(jiān)控表與計量系統(tǒng)參數(shù)設置的一致性。將5月份運行的用電設備與線變損監(jiān)控表進行逐一核對，調(diào)閱電流電壓變比統(tǒng)計表，核對各電能關(guān)口表電流電壓變比參數(shù)設置和線變損監(jiān)控表變比。經(jīng)過核對，電能計量系統(tǒng)和損耗測算表電流電壓比設置正確。

2.系統(tǒng)分析

在常規(guī)分析無法找出原因的情況下，決定從用電負荷、電能表、電流、電壓幾方面進行系統(tǒng)分析。

調(diào)整用電負荷，縮小排查范圍。2018年12月，將熱電站Ⅲ段上的用電負荷全部轉(zhuǎn)移至其他母線上，Ⅲ段用電量基本降至零。在此狀況下，影響熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗的主要因素是發(fā)電機出口端發(fā)電量及總變355#高壓側(cè)電能表電能計量值。2018年12月份各項監(jiān)控數(shù)值為：6#發(fā)電機發(fā)電量9.82×106kW·h，Ⅲ段用電量6.9×102kW·h，355#變送總變電量1.01×108kW·h，355#變反送熱電站電量為0，Ⅲ段及升壓變損耗-3.07×105kW·h，Ⅲ段及升壓變損耗率-3.03%。負荷調(diào)整后，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗仍然達到-3.07×105kW·h，據(jù)此可以確定導致熱電站輸變電損耗為負值的主要原因是發(fā)電機或355#高壓端電能計量系統(tǒng)出現(xiàn)問題。

校驗電表。為確保電能表校驗的準確性，請供電公司專業(yè)校表人員對熱電聯(lián)產(chǎn)6#發(fā)電機出口端、355#升壓變高壓端電能表進行校驗，校驗結(jié)果顯示電能表誤差在正常范圍內(nèi)。

電流、電壓核查。由于熱電站并未安裝電能自動采集監(jiān)控系統(tǒng)，故無法調(diào)閱到電能計量系統(tǒng)歷史電流電壓曲線圖。因此，用高精度電壓表及鉗形電流表檢查二次回路的電壓、電流值。檢查結(jié)果顯示電流值正常，C相電壓值偏低。

通過上述分析可以確定，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗為負值，重點是發(fā)電機出口端電能計量回路電壓值偏低所致。為進一步確認，采用比對法對故障點進行確認。具體措施是，安裝一塊精度符合要求的電子式電能表，取原電能表電流回路電流，取熱電站Ⅲ段供電母線二次回路電壓。按照新裝6#發(fā)電機電能表計算的熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗恢復正常。按新裝6#發(fā)電機電能表計算的2019年2—4月熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗統(tǒng)計數(shù)值均正常。

通過上述對比分析，可以確定是發(fā)電機出口電能表電壓回路故障導致6#發(fā)電機出口端電能計量值偏低。

三、故障點的確定

重點對6#發(fā)電機電能計量回路二次電壓回路接線端子、保險進行排查，用精度更高的電壓表對電壓回路進行測量。檢查結(jié)果是，接線端子正常，但C相電壓偏低。在此情況下，開始懷疑6#發(fā)電機電源輸出端C相電壓互感器有問題。于是在6#發(fā)電機組停車檢修時，對6#發(fā)電機小室C相電壓互感器電壓比進行測試，測試結(jié)果顯示電壓互感器計量線圈變比偏低。

綜上所述，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗為負值的根本原因是6#發(fā)電機電源輸出端C相電壓互感器計量線圈變比誤差超標。

四、故障排除

更換6#發(fā)電機電源輸出端C相電壓互感器，按照《電力設備預防性試驗規(guī)程》[3]對電壓互感器進行全面的試驗，確保安全、準確計量。電壓互感器更換后，熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗及損耗率均恢復正常。按原裝6#發(fā)電機電能表計算的2019年5月、6月熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗統(tǒng)計數(shù)值恢復正常狀態(tài)。

五、結(jié)論

通過對熱電站Ⅲ段發(fā)供用電損耗連續(xù)監(jiān)控、線變損異常現(xiàn)象進行分析以及故障點確定和排除，使6#發(fā)電機發(fā)電量的計量準確度達到了《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導則》[2]要求，為各項發(fā)電經(jīng)濟指標的考核提供了準確的基礎數(shù)據(jù)，對加強企業(yè)能源計量管理發(fā)揮了積極的作用。