6 kV廠用電并列倒換時系統(tǒng)循環(huán)潮流分析

王 浩

（山西神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

6 kV廠用電并列倒換時系統(tǒng)循環(huán)潮流分析

王 浩

（山西神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011）

文章分析了山西省神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變解環(huán)后，其雙側(cè)電源220 kV和500 kV通過遠方同網(wǎng)運行方式下，Ⅲ期工程6kV廠用電仍有用并列倒換方式的可能性和必要性。

52聯(lián)變解環(huán)；同網(wǎng)運行6 kV廠用電；并列倒換

1 引言

由于現(xiàn)在電網(wǎng)聯(lián)系得很緊密，電網(wǎng)間存在不同等級的上網(wǎng)電壓，怎樣能在不影響電網(wǎng)正常運行的情況下進行互相倒換，是一個重要的電氣運行工程問題，文章就山西省神頭發(fā)電公司的這一問題作了一些可靠的思考與研究。由于電網(wǎng)潮流合理分布的需要，華北電網(wǎng)公司和山西省電力公司決定將該公司52聯(lián)變解環(huán)運行列為熱備用。現(xiàn)對52聯(lián)變解環(huán)后對三期工程6 kV廠用電并列倒換時的影響分析如下。

2 電網(wǎng)鄰近的連接情況

神頭發(fā)電公司52聯(lián)變的解環(huán)運行，不等于其500 kV升壓站與220 kV升壓站相互解列運行。鄰近神頭發(fā)電公司的電網(wǎng)聯(lián)接情況是：南網(wǎng)，神頭發(fā)電公司220 kV升壓站通過原平、匡村、趙家山、新店、侯村52聯(lián)變，神頭二電廠500 kV升壓站與神頭發(fā)電公司的500 kV升壓站形成同網(wǎng)運行；北網(wǎng)，神頭發(fā)電公司的220 kV升壓站送至鋪上變電站，鋪上雙回線在鋪上變電站側(cè)的開關(guān)斷開，從此點與北網(wǎng)七里溝、渾源、官堡、陽高、大同等變電站解環(huán)運行。故三期工程6 kV廠用電并列倒換，還是屬于同網(wǎng)倒換，即不存在非同期問題。但并列倒換時可能存在來自于大電網(wǎng)系統(tǒng)的循環(huán)潮流沖擊問題，使并列的有關(guān)設備過流掉閘，甚至造成這些設備動、熱穩(wěn)定性能的破壞，引發(fā)事故。

3 三期工程6 kV廠電并列倒換條件分析

（1）當神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變運行時，由于它的容量相對大一些，距離也很近，故它對三期廠用電并列倒換時的系統(tǒng)循環(huán)潮流的分流作用是明顯的。即在這種情況下三期工程廠用電并列倒換時基本上是安全的，但也要求盡量縮短并列時間。

（2）當神頭發(fā)電公司的52聯(lián)變解環(huán)時，但神頭發(fā)電公司的500 kV與220 kV升壓站通過遠方同網(wǎng)運行時，由于此時三期工程廠用電并列倒換首先不存在非同期事故問題，故若在當時系統(tǒng)循環(huán)潮流不大的情況下，并列倒換廠用電還是可行的。這需要根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建立數(shù)學分析模型分析確定。只有建立在對當時系統(tǒng)實際狀況分析計算的基礎上，才能做到心中有數(shù)，確保安全操作。

（3）建立數(shù)學分析模型。根據(jù)本公司52聯(lián)變的相關(guān)圖見圖1（a～d），以未并列前高廠變與高備低壓側(cè)的線電壓為對象，分析本公司廠內(nèi)系統(tǒng)潮流的分布，建立了一個模型。假設高廠變?yōu)殡妷涸矗ㄏ喈斢谝粋€發(fā)電機的勵磁電勢），高備變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)的一個電壓源（相當與一個發(fā)電機的端電壓），由于這個過程中有阻抗Xd，該廠技術(shù)部人員會同山西電科院人員一同測定出來的Xd的值為 7.47·10-4Ω。

圖1

由《電機學》知識可知：

有功方程：

由于高廠變與高備低壓側(cè)的線電壓相同為6 kV，所以，將（5）帶入（4）中就可以得到：

式中：Ixh：同時通過高廠變與高備變低壓側(cè)的系統(tǒng)循環(huán)潮流，A；

Ug：未并列前高廠變低壓側(cè)實測的線電壓，kV；

Ub：未并列前高備變低壓側(cè)實測的線電壓，kV；

θ：未并列前高廠變與高備變低壓側(cè)同一相電壓之相位差角，其定義域為開區(qū)間（-90°，90°）；

Xd：阻抗值 7.47·10-4（Ω）。

由圖1（d）可以看出相角θ是以Ub為基準的，Ug超前Ub為正角，θ≥0；Ug與 Ub同方向為 0，θ=0；Ug滯后 Ub為負角。

建立在此數(shù)學分析計算模型的基礎上，便可展開實際分析以指導應用于現(xiàn)場實踐。

4 根據(jù)上述數(shù)學模型分析及現(xiàn)場應用

4.1 上述數(shù)學模型分析

文章只按可能引起高廠變或高備變最嚴重過負荷的并列倒換廠用電時的聯(lián)接方式進行分析，即機組6 kV廠用電A、B段工作電源進線開關(guān)和其中一臺備用電源進線開關(guān)共3臺開關(guān)均在合閘位置的情況下：

（1）當θ＞0，UgUbcosθ－Ub2＞0時，通過高廠變的電流為系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流之矢量和，當它們的相位差角為0時的極限狀態(tài)下，其值為它們的算術(shù)和；通過高備變的電流只有系統(tǒng)循環(huán)潮流。

（2）當 θ＞0，Ug-Ub≤0時，通過高廠變的電流較（1）中少了一個供載電流中無功分量；通過高備變中的電流較（1）中多了一個供載電流中的無功分量。

（3）當θ=0時，Ug-Ub=0時，通過高廠變與高備變中的電流各約為供載電流的115，其中短路電壓大的變壓器的供載電流要小一些，在它們中沒有系統(tǒng)循環(huán)潮流通過。

（4）當θ＜0，UgUbcosθ－＞0時，通過高廠變中的電流較（1）中少了一個供載電流中的有功分量；通過高備變中的電流較（1）中多了一個供載電流中的有功分量。

（5）當θ＜0，Ug-Ub≤0時，通過高廠變中的電流沒有供載電流，只有系統(tǒng)循環(huán)潮流；通過高備變中的電流為系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流之矢量和，當它們的相位差角為0時的極限狀態(tài)下，其值為它們的算術(shù)和。

4.2 現(xiàn)場應用

由上述可見，當系統(tǒng)循環(huán)潮流與供載電流同相位時，可能要造成高廠變或高備變最嚴重的過負荷。故現(xiàn)場實際操作中要盡量避開這種情況的發(fā)生。具體方法是通過調(diào)整變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)使兩種不同性質(zhì)電流的相位差最大限度地拉開，同時還應盡量設法減小供載電流。

（1）當θ＞0時，應調(diào)整高備變低壓側(cè)電壓高于高廠變低壓側(cè)電壓，但壓差不許過大，應使UgUbcosθ－Ub2剛剛小于0為妥。此時要按不超過高廠變繼電保護整定的過負荷電流（2 850 A）核算。即只要滿足下式條件，便可并列倒換6 kV廠用電。

式中：Igz：供載電流，其值近似為高廠變低壓側(cè)與高備變低壓側(cè)各自負荷電流之和（A）。

（2）當θ＜0時，應調(diào)整高廠變低壓側(cè)電壓高于高備變低壓側(cè)電壓，但壓差不許過大，應使UgUbcosθ－Ub2剛剛大于0為妥。此時要按不超過繼電保護整定的高廠變過負荷電流（2 850 A）和高備變過負荷電流（4 550 A）兩個條件同時核算。即它們只要同時分別滿足以下相應公式的條件，便可并列倒換6 kV廠用電。

（3）當θ=0時，只要調(diào)整高備變低壓側(cè)電壓略高于高廠變低壓側(cè)電壓就行了，無需核算任何變壓器的過負荷問題。

在上述相應公式中的Ug與Ub可用可由電壓表測得；θ角可用相位表從現(xiàn)場測得。但θ角的絕對值也可由下式求得：

當用這個式子計算下來的θ角近于0時，就顯得有實用意義，因為這時完全可用（9）式中的簡化方法去處理。

5 結(jié)束語

經(jīng)現(xiàn)場數(shù)次實踐測試，本公司電網(wǎng)系統(tǒng)大多情況下是能夠滿足并列倒換廠用電的條件的，尤其是當鄰近的神頭第二發(fā)電廠停一臺500 MW發(fā)電機組后滿足條件。文中分析提出的在52聯(lián)變解環(huán)后，三期工程6 kV廠用電現(xiàn)場應用的具體并列倒換方式，是在確定滿足廠用電并列倒換條件前提下安全穩(wěn)定的廠用電倒換方式，避免對發(fā)變組、高廠變及電網(wǎng)循環(huán)潮流沖擊；且當核算6 kV廠用電滿足并列倒換條件時，380 V廠用電無需再去核算也滿足并列倒換條件。其他倒換廠用電方式的安全性、經(jīng)濟性都是無法和它比擬的。故建議電氣運行技術(shù)人員在現(xiàn)場進行此項操作時應積極采用文章提出的方案。

[1]熊信銀，朱永利.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2004年.

[2]胡虔生，胡敏強.電機學[M].北京:中國電力出版社，2009年.

[3]卓樂友.電力工程電氣設計200例[M].北京：中國電力出版社，2005年.

The 6 kV Factory Uses Electricity Parallel Replacing System Circulation Tidal Current Analysis

Wang Hao

Analyzing when the Shanxi shentou electricity generation company 52 tocontact transformer to relieve the ring net,its two-sided power source 220 kV and 500 kV through distant place same network work way，the third Phase 6 kVFactory Uses Electricity still used the parallel replacingwaythe possibilityand the necessity.

52 contact transformer relievingthe ringnet；work with a network；the 6 kVfactoryuses electricity；Parallel runningreplacing

TM71

A

1000-8136(2011)05-0024-02

王浩，1978年出生，2007年華北電力大學工業(yè)工程專業(yè)在職研究生結(jié)業(yè)，工程師，高級技師。