港口供配電系統電壓閃變分析及其治理方法

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，也帶動了電力企業的發展。本文以曹妃甸港口供配電系統電壓出現閃變問題案例進行了全面分析，通過監測辦公樓的燈光出現閃爍現象，對港口電壓閃變情況進行了監測工作。根據曹妃甸港口供配電系統的構造、線路設定的數值與設備設定的數值對測量以往數據進行了研究，并找出了出現電壓閃變現象的原因，根據仿真計算與多次實驗測出的數據進行研究，并歸納了出現港口電壓閃變現象的各種原因。

關鍵詞：供配電系統 短路容量 電壓閃變 電能質量

交通運輸最重要的渠道就是電氣化港口，電氣化港口系統的運轉具備可靠性、平穩性、經濟性，對整個電網安全以及港口的生產速度都起著決定性的作用。但是，因為港口電壓承載的沖擊性、非線性、不對稱性等特點，造成了電力系統出現諧波污染、閃變、電壓波動和負序電流等能源質量問題，減少了指引供電系統自身與上級電力系統的能源質量，整個企業的電力系統安全與經濟運轉都受到影響。所以，應當采用實際有效的對策方案對港口電能質量進行全面治理，保證供電系統能夠穩定。

1、港口供配電系統

1.1港口供配電系統

電力系統是根據發電廠、用戶以及電力網變電站一起組成的電力系統。港口通常都是通過地區電力網接受電能，進行降級電壓，在依次分配到各個電場所。由于港口所占面積比較大，用電負荷分布比較散，其中低壓設備多數都是220伏到380伏的，并且自身容量比較小。大型港口的工作區域接入的都是110千伏的高壓電，并在各個碼頭降壓到3-10千伏供橋吊設施使用，而低壓設施必須要進一步降壓方可使用。港口用電負荷等級可以根據具體情況分作為二級與三級。那些大型國際性港口，都屬于二級負荷；多數小、中型港口都屬于三級負荷，港口負荷的分級和港口規模大小、性質以及當地實際的電力供應狀態等都有著密不可分的聯系。并全面分析實際的具體情況，在具體為港口分負荷等級。

1.2曹妃甸港口供配電系統

曹妃甸的港口是相對其它港口來講比較大型的國際性港口，它的負荷等級是二級負荷。港口配電站的主要設備有一百一十千伏開關站，兩個是十千伏的降壓站和一個六千伏的降壓站。曹妃甸港口供電設施的進線主要是由1541號線與一百一十千伏1538線所構成的，其中輸電電線的長度為四十三千米，使用單相混合所建設的。港口一百一十千伏母線的最大短路容積為1482兆伏安，它的最小短路容積為1443兆伏安。一般情況下，一百一十千伏的兩段母線分別運行，曹妃甸港口的現實電負荷通常在十兆瓦左右。為了補償遠距離輸電線路電線電容量所引發的容性無功功率，在開關站一百一十千伏兩側分別放置1538線與1541線，其規定的容量是二十五兆伏安的并聯補償電抗器。主降壓站主變與降壓站主變的容量都是五十兆伏安，其中的主降壓站所包含的主要負荷是二十八臺橋吊，降壓站的主要負荷是三十四臺橋吊，LNG降壓站主變容量都是二十五兆伏安。

2、電壓閃變事件

2.1對電壓閃變事件的描述

主降壓站和曹妃甸降壓站兩個站點一起停止運行進行檢修，兩個站點都是由一個主變帶承擔負荷，主降壓站的主要負荷是123甲饋線、中224乙饋線、主141二期甲饋線、主242二期乙饋線；曹妃甸降壓站的主要負荷是曹12乙饋線、曹11甲饋線、曹27二期甲饋線、曹28二期乙饋線。辦公樓的燈光出現了閃耀的情況，在曹妃甸降壓站與主降壓站兩個站點主變十千伏進線側一定檢查到電壓震蕩。

2.2電壓閃變事件發生的源頭

根據辦公室的燈光出現了閃耀的情況，在曹妃甸降壓站與主降壓站兩處主變十千伏進線側同時檢查出電壓有波動。并對曹妃甸、主十千伏一段母線電壓、無功功率及有功功率變化程度分別進行了監測和分析，尋找到電壓閃變的發生原因。因為，LNG6.3千伏一段在電壓閃變事故前后的功率和電壓都比較平穩。所以，只對曹妃甸十千伏一段和主十千伏一段的母線功率和電壓進行了監測，檢測結果出現了錄波曲線。主十千伏一段的有功功率、無功功率和進線電壓的變化曲線。使用主十千伏一段進線處閃變所得到的數據，用下圖來表示。

由此圖能看出，在電壓閃變事故發生的時候，主降壓站的最大功率變化范疇為-4.877-

+4.897Mvar，有功變化范疇是-2.924-5.700兆瓦，最大相電壓的波動范疇在5.223-6.259千伏，最大的電壓波動是百分之十八。無功、有功、電壓波動的主要頻率是十二赫茲。曹妃甸十千伏一段母線電壓、無功率與有功率的變化。電壓的變化前后，一并對曹妃甸十千伏一段進行了詳細的數據檢測，所得出的曲線圖用下圖所表示。在下圖我們可以看出，在發生電壓變化事故出現的時候，曹妃甸降壓站內的最大相無功變化范疇在-0.1-+0.5Mvar，有功變化范疇在1.25-1.90兆瓦內，最大的相的電壓波動范疇是5.63-5.90千伏，最大的電壓波動值為百分之五。有功、無功、電壓波動主頻率值都是十二赫茲。依據兩張圖所使用的電壓、有功功率、無功功率的數據變化情況可以預算出臨曹1538受電端的功率變化情況如下：

p=（-2.924+1.25+2.1）-（5.7+1.9+2.1）Q=（-4.877-0.1+0.8）-（4.897+0.5+0.8）

有功功率的變化范疇是0.426-9.700兆瓦，無功功率的變化范疇在-4.177-6.197Mvar，S是0-11.51MVA之間的變化值數，功率因為數變化范疇停后0-0.1與超前0-0.1。

3、曹妃甸港供配電所存在的問題

依據相關的檢測和計算得出曹妃甸配電系統的主要問題是：電壓不穩定。全港區配電系統出現電壓閃變的因素是在主十千伏一段有著嚴重的十二HZ的功率震蕩，從而導致十千伏一段母線上存在著百分之十八的電壓波動。一百一十千伏一段母線上存在著百分之五的主頻率和十二HZ的電壓波動，一百一十HZ一段母體電壓變化一起經過曹妃甸傳輸到曹妃甸十千伏一段的母體上，經過LNG傳輸到LNG六千伏一段的母體上，導致發生全港區電壓的改變。

結束語

隨著新能源的開發和港口氣候的變化，港區供配電系統計劃中還要重視以下幾點問題。第一，港口未來可能會出現分布式可再生電源，分布式電源會加重用戶側的功率震動，會使供電系統的電壓更不穩定。所以，在供配電系統規劃時要充足的考慮到可再生發電所產生的功率變化對電壓的影響。第二，系統性的創建良好的港口配電站事件應急措施，來應對以后會出現的各種事故。

參考文獻

[1]凌椿成， 姚鋼， 周荔丹，等. 港口供配電系統電壓閃變分析及其治理措施[J].電器與能效管理技術， 2016（9）：65-70.

[2]陳海需， 程磊， 楊文煥.電纜電容對港口配電系統諧波的影響[J].信息技術， 2017（4）：85-88.

[3]姚桂修.港口供電系統諧波對并聯電容器的影響[J].港口裝卸， 1998（2）：12-14.

[4]陳立新.電力系統中諧波引發的電容器問題及對策[J].港口科技， 2006（7）：26-28.

作者簡介

吳大勇（1989_07），男，漢族，河北省唐山市唐海縣，從事港口供配電工作；endprint