66 kV母線有功功率不平衡原因分析及處理

張 旭

(國網(wǎng)新疆電力有限公司檢修公司，烏魯木齊 830002)

0 引 言

在發(fā)電廠和變電站中，母線是其重要組成部分之一，是匯集電能和分配電能的重要設(shè)備，在數(shù)據(jù)測量及計算中，母線上有功功率在理論上應(yīng)是平衡的[1]。母線有功功率不平衡量直接反映出電網(wǎng)的運行狀況，在電網(wǎng)正常運行時應(yīng)控制在合理的范圍之內(nèi)[2]。

正常情況下，母線的損耗主要包括母線本身、一次導(dǎo)線及斷路器的電阻消耗。電壓互感器以及電流互感器的精度誤差引起的相位差在變電站一次設(shè)備設(shè)計階段都已考慮，對母線的功率不平衡影響可以忽略。變電站引起母線功率不平衡的原因是多方面的，主要是由于站內(nèi)采集設(shè)備引起的[3]，尤其對于智能變電站來說，合并單元、測控裝置及后臺監(jiān)控參數(shù)設(shè)置都可能導(dǎo)致監(jiān)控的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題[4]。在文獻[5]中也提出了變電站內(nèi)母線功率不平衡問題主要是由于測控裝置數(shù)據(jù)采集、通訊網(wǎng)關(guān)機數(shù)據(jù)發(fā)送不同步、電壓電流互感器二次轉(zhuǎn)化、測控裝置采集精度及遙測死區(qū)值等原因?qū)е碌摹?/p>

1 66 kV母線有功功率不平衡現(xiàn)狀

某750 kV變電站屬于智能變電站，變電站內(nèi)采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，過程層內(nèi)設(shè)備主要有合并單元、智能終端[6]，其中合并單元主要用于電壓電流的采樣，智能終端主要用于斷路器的跳閘及告警信號的采集[7]。2020年4月，調(diào)度及站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)某750 kV變電站66 kVⅡ母母線監(jiān)控頁面上出現(xiàn)了-15.27 MW的有功功率不平衡量，變電站內(nèi)66 kVⅡ母母線為單母線運行，母線上支路分別為5號電抗器、6號電抗器、7號電抗器、2號主變壓器66 kV側(cè)、2號所用變及5號電容器，66 kV母線主接線圖如圖1所示。

圖1 66 kV母線主接線圖

母線有功功率不平衡量為輸入母線的有功電能和輸出母線的有功電能之差，即是電源有功電能與負載有功電能之差，其計算式為

ΔW=ΣW1-ΣW2

式中：ΔW為電能平衡誤差值；ΣW1為有功潮流流入母線的各線路有功電能之和；ΣW2為有功潮流流出母線的各線路有功電能之和。

2 66 kV母線有功功率不平衡原因分析

對現(xiàn)場的母線上各支路有功功率和無功功率等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，如表1所示。

表1 母線及支路數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 1 Statistics of bus and branch data

由上述數(shù)據(jù)得出，66 kV母線上無功功率是大致平衡的，有功功率主要出現(xiàn)在2號主變壓器66 kV側(cè)，而變電站內(nèi)負載有功功率主要在2號所用變側(cè)，由于2號所用變只是對站內(nèi)二次設(shè)備進行供電，負載有功功率很小，只有0.05 MW，因此可以忽略不計，7號電抗出現(xiàn)-0.14 MW的有功功率，可能是由于測控裝置測控誤差導(dǎo)致的，其數(shù)值在正常的誤差范圍之內(nèi)，因此，可以確定是由于2號主變壓器66 kV側(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題導(dǎo)致的站內(nèi)有功功率不平衡。

其他750 kV變電站主變66 kV側(cè)數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 750 kV變電站66 kV側(cè)數(shù)據(jù)Table 2 Data of 66 kV side in 750 kV substation

通過表2數(shù)據(jù)分析得出，由于主變66 kV側(cè)屬于電源有功電能，2號所用變屬于負載有功電能，2號所用變側(cè)負載很小，甚至可以忽略不計，因此2號主變壓器66 kV側(cè)都是無功功率的輸出，即從主變66 kV側(cè)送往66 kV母線，其電壓與電流之間的角度差為-90°左右，功率因數(shù)cosφ接近于0。

對現(xiàn)場2號主變壓器66 kV側(cè)電壓與電流之間角度進行進一步檢查，結(jié)果如表3所示。

表3 2號主變壓器66 kV側(cè)電壓電流角度Table 3 Voltage and current angles of 66 kV side in No.2 main transformer

通過表3數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2號主變保護A與2號主變低壓側(cè)測控裝置內(nèi)電壓與電流之間的角度差為-97°，而2號主變保護B與2號主變低壓側(cè)計量裝置內(nèi)電壓與電流之間的角度差為正常的-90°，計量裝置數(shù)據(jù)是通過相位伏安表得到的，而2號主變保護A與2號主變低壓側(cè)測控裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)是通過2號主變66 kV側(cè)A套合并單元得到的。現(xiàn)場對A套合并單元中的66 kVⅡ母母線電壓與2號主變66 kV側(cè)電流角度用相位伏安表進行測試，得出電壓與電流之間角度差為-90°，因此，可以得出電壓與電流的角度相位差是由于66 kV母線電壓合并單元與2號主變66 kV側(cè)電流合并單元之間數(shù)據(jù)同步異常導(dǎo)致的。

3 66kV母線有功功率不平衡處理

對2號主變66 kV側(cè)A套電流合并單元配置文件進行檢查發(fā)現(xiàn)，2號主變66 kV側(cè)A套電流合并單元通過級聯(lián)從66 kV母線電壓合并單元取得66 kV母線電壓數(shù)據(jù)。檢查2號主變66 kV側(cè)A套合并單元配置參數(shù)發(fā)現(xiàn)，由于66 kVⅡ母母線電壓合并單元與2號主變66 kV側(cè)電流合并單元的額定延遲參數(shù)設(shè)置不當，導(dǎo)致合并單元的電壓電流的角度出現(xiàn)相位差，修改參數(shù)后，2號主變保護A套、低壓側(cè)測控及后臺顯示正常，66 kV母線有功功率恢復(fù)平衡。

對于過程層設(shè)備存在合并單元、智能終端設(shè)備的智能變電站，當站內(nèi)母線存在功率不平衡時，可以借鑒此案例的檢查分析過程進行總結(jié)，處理流程如圖2所示。

圖2 母線功率不平衡處理流程

4 結(jié) 語

通過對某750 kV變電站66 kV母線有功功率不平衡的現(xiàn)象進行分析，找出有功功率不平衡的原因，解決了66 kV母線有功功率不平衡的問題，同時也解決了2號主變保護A套內(nèi)低壓側(cè)電壓電流采樣異常的問題，避免了當母線發(fā)生故障時2號主變低壓側(cè)后備保護出現(xiàn)誤動或者拒動的隱患。

此類現(xiàn)象也警示繼電保護人員需要在二次設(shè)備投運前核對合并單元、保護裝置、測控裝置等設(shè)備的參數(shù)，保證設(shè)備上傳至監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)正確無誤，并定期開展母線功率平衡檢查工作，確保監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正確性和完整性。