芝堰變500 kV兩段母線壓差偏高的分析

夏石偉，徐慶峰，何碧靜

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

芝堰變500 kV兩段母線壓差偏高的分析

夏石偉，徐慶峰，何碧靜

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

電壓監(jiān)視和無功電壓調(diào)節(jié)控制是電力系統(tǒng)運行控制的一項重要的基本任務(wù)，根據(jù)芝堰變500 kV 3/2接線方式，推導(dǎo)出母線壓差計算公式，對母線最大理論壓差進(jìn)行了計算；從電壓采集的各個環(huán)節(jié)，逐一進(jìn)行排查，最終查找出芝堰變500 kV母線壓差過大的原因是由于母線測控裝置誤差超標(biāo)，對精度調(diào)整后壓差回復(fù)到正常范圍。

500 kV；變電站；母線電壓

0 引言

電壓幅值是表征電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，保證用戶電壓為額定值是電力系統(tǒng)運行控制的一項基本任務(wù)。電壓偏移過大不僅對用戶產(chǎn)生不利影響，還可能使網(wǎng)損增大，甚至危及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

芝堰變電站（簡稱芝堰變，余類同）自2009年投產(chǎn)以來，就一直存在500 kV兩段母線偏差較高的問題。根據(jù)浙江省電力調(diào)控中心的數(shù)據(jù)反映，金華地區(qū)雙龍變500 kV母線壓差2 kV、丹溪變壓差1.5 kV，金華周邊信安變、萬象變壓差均在1 kV以內(nèi)，而芝堰變500 kV母線Ⅰ母電壓和Ⅱ母電壓壓差最高達(dá)到3.5 kV，造成無功電壓調(diào)整頻繁，500 kV和220 kV系統(tǒng)電壓不能兼顧，嚴(yán)重影響無功電壓控制。

根據(jù)3/2接線方式得出母線壓差計算公式，對出現(xiàn)母線壓差的因素逐一進(jìn)行排查，并采用措施進(jìn)行調(diào)整，使壓差回復(fù)到正常范圍。

1 母線電壓的壓差分析

1.1 3/2接線方式下的壓差計算

芝堰變500 kV母線采用3/2接線方式，有三個完整開關(guān)串，4回500 kV線路，2臺主變，接線如圖1所示。

根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析原理，壓差主要由于系統(tǒng)線路潮流分布，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，造成各個節(jié)點電壓不同而形[1]。由電路等效變換原理，考慮壓差最大化情況，可以將500 kV一次回路轉(zhuǎn)換為如圖2的等效回路，進(jìn)而可以等效成圖3回路進(jìn)行計算。

式中：U1為首端電壓；U2為末端電壓；S2為末端視在功率；R為等效電阻；X為等效電抗。

可得：

圖1 芝堰變500 kV一次接線

圖2 500 kV一次系統(tǒng)簡化

圖3 等效回路

圖4 電壓向量

式中：P2為末端有功功率；Q為末端無功功率。再令：

將上式改寫為：

則可得：

由于一般情況下，U2+ΔU?δU，所以可以略去δU得：

所以

每設(shè)備串導(dǎo)引線長度設(shè)為180 m，連接引線為2×LGKK-600的雙分裂導(dǎo)線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線電抗計算公式：

式中：d為導(dǎo)線間的幾何均距；r為單導(dǎo)線時，指導(dǎo)線的半徑；n為分裂導(dǎo)線數(shù)。

取引線間相間距離為8 m，分裂導(dǎo)線半徑為20 cm，單根導(dǎo)線半徑為2.5 cm，代入式（4）得單位長度電抗值為XL=0.298 Ω/km，則

鋁的電阻率為31.5 Ω·mm2/km，計算出電阻值很小可以忽略不計，每串導(dǎo)引線的阻抗值為j0.05364 Ω，開關(guān)的回路電阻取標(biāo)準(zhǔn)值[2]為250 μΩ，閘刀回路電阻取標(biāo)準(zhǔn)值為130 μΩ，則R= 0.001 53 Ω，X=0.053 64 Ω，某時刻流出母線的有功為1 036.4 MW，無功114.529 Mvar，母線相電壓為294.541 kV，將這些值代式（3）可得

折算成線電壓壓差為0.012 5 kV，僅為3.5 kV的1/280，且開關(guān)并聯(lián)設(shè)備增多，等效阻抗值越小，壓差也就更小，所以潮流分布不是引起壓差的主要因素，必須從其他方面入手，尋找壓差的根源。

1.2 母線電壓的采集與分析

母線測控裝置從電壓互感器1a-1n繞組取得電壓信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后上送監(jiān)控系統(tǒng)。該電壓互感器二次繞組額度誤差為±0.2%，壓差最大誤差為±0.4%，按母線電壓上限值520 kV計算，壓差最大幅值為2.8 kV，顯然現(xiàn)顯示的3.5 kV壓差超出了誤差允許范圍。

圖5 壓變結(jié)構(gòu)

表1 電壓互感器二次繞組參數(shù)

2 母線壓差大的排查

按照電壓數(shù)據(jù)的上送路徑，首先將母線測控裝置上的母線電壓值和監(jiān)控后臺實時值進(jìn)行對比，如表2所示。

表2 母線測控值與后臺值對比

而后對500 kV母線電壓二次值進(jìn)行現(xiàn)場實際測量并與測控值進(jìn)行對比，如表3所示。

通過對比，可以看出Ⅱ母母線電壓的誤差明顯大于Ⅰ母電壓，而芝堰變母線測控裝置為國電南瑞NSD500超高壓測控裝置，其交流信號采集精度為0.2%，Ⅱ母母線測控裝置誤差超標(biāo)。

查閱Ⅱ母母線電壓互感器出廠試驗報告，在一次加80%，100%，120%額定電壓下，其誤差為-0.02%，滿足精度要求。

因此通過分析排查，母線壓差過大是因Ⅱ母母線測控裝置誤差超標(biāo)引起。采用標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓對Ⅱ母測控裝置進(jìn)行精度調(diào)整后，芝堰變500 kV母線壓差恢復(fù)到正常范圍之內(nèi)。

表3 二次電壓實測值與測控值對比

3 結(jié)論

根據(jù)推導(dǎo)出的母線壓差計算公式，對母線最大理論壓差進(jìn)行計算，表明系統(tǒng)潮流分布引起母線壓差很小。對監(jiān)控系統(tǒng)、測控裝置和電壓互感器數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，逐一進(jìn)行分析排查，得出母線壓差過大是因Ⅱ母母線測控裝置誤差超標(biāo)引起。在對Ⅱ母線測控裝置進(jìn)行精度調(diào)整后，兩段母線壓差明顯下降，從而使無功電壓控制恢復(fù)正常。

[1]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]程禮椿.電接觸理論及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1988.

（本文編輯：楊 勇）

Analysis of Excessive Voltage Difference between Two 500 kV Buses in Zhiyan Transformer Substation

XIA Shiwei，XU Qingfeng，HE Bijing
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

Voltage monitoring and reactive voltage regulation and control is an important task in power system operation and control.According to 500 kV 3/2 connection of Zhiyan transformer substation，maximum theoretic bus voltage difference is calculated.Through one-by-one examination of all links of voltage acquisition, the cause of excessive voltage difference of 500 kV buses in Zhiyan transformer substation is detected，namely the excessive error of bus measurement and control device.After accuracy regulation，the voltage difference returns to normal scope.

500 kV；transformer substation；bus voltage

TM645.2+2

B

1007-1881（2015）09-0037-03

2015-06-26

夏石偉（1983），男，碩士，工程師，從事變電運行維護(hù)工作。