110kV電石爐變壓器故障原因及無功補償方案探析

劉英飛

摘要：本文以某電石分廠為例，該電石廠的110kV電石爐變壓器的中壓無功補償側繞組出現損壞，在電石分廠電氣專業技術人員利用潮流計算分析方法進行系統分析后，發現是由于該電石分廠的電石爐變壓器中壓側繞組產生過電流而被燒毀。為了進行故障修復，該電石分廠電氣維修人員提出了三種無功補償方法，最后結合該電石分廠的實際情況選擇較經濟的無功補償方案，有效的解決了中壓側繞組的過電流問題。本文通過詳細的故障原因分析以及方案論述，希望能為相關人員提供一定的借鑒與參考。

關鍵詞：110kV電石爐變壓器;故障;無功補償

一、系統潮流計算分析

（一）穩態分析

故障出現在中壓10kV側繞組，電氣專業技術人員首先搭建了等值電路，該等值電路電路圖如下圖1所示。

然后進行潮流計算[1]，此時電壓器選擇1檔的運行檔位，負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。按照不同的組別投入電容器并計算其補償側的電流、電壓情況以及相應高壓側功率因素的變動情況。

（二）暫態分析

采用中性點不接地的方式，在電容器側短路的情況下將不同組別的電容器分別進行投入，計算電流值，計算結果如下表所示。

（三）諧振分析

通過計算系統從出線端到電容器與爐體接地端的等值阻抗，分析相關數據，判斷故障是否是諧振原因導致。具體的計算數據如下表：

二、無功補償的方案比較

（一）方案一

將四組電容器進行分組并設置在中壓側，其余三組設置在低壓側。低壓側的電容器在設置時要利用降壓變壓器將其降到220V，此時低壓側的補償會接入電爐短網側直接進行無功補償。在構造等值電路后通過穩態分析計算此時中壓側的補償電壓等相關數據。

進行潮流計算時，電壓器選擇1檔的運行檔位，負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。各組電容器設置為3Mvar的額定容量。根據上表的測試結果，同一般的中壓側補償相比，這種補償方式出線端的功率系數增加，補償電流比額定電流小，因此不會導致中壓側繞組由于過電流而燒毀。

（二）方案二

將電壓器替換成低壓電壓器，在電爐變壓器短網側通過低壓補償對其進行無功補償。此時電爐電容器的額定電壓為220V，額定容量為20Kvar。構造等值電路進行潮流計算分析。

（三）方案三

第三種方案所采取的是高壓補償的方式，將新增加的變壓器與原來10KV的電容器共同對110KV的進線端處進行補償。具體操作為將1、2號電爐容量共42Mvar的電容器經變壓器做升壓處理后接入中間電站高壓側進行無功補償，而3、4號電石爐保持不變。此時負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。在采取不同的電石爐的投入方式時，相關的數據變化如下表所示。

（四）方案總結

在得出變壓器的故障原因后，通過對上述三種方案的潮流計算分析，加上了解到該電石廠有一臺變壓器空載運行。因此，最后技術人員選擇較為經濟實用的高壓補償方案，解決中壓測過電流所產生的故障問題。

三、結束語

綜上所述，借助系統潮流計算分析的方法，電石廠結合實際情況，在110KV變電站中應用無功補償的方法有效解決變電器故障問題，極大地突破了傳統變電站的工作局限性。

參考文獻：

[1]彭子平.110kV變電站中無功補償技術分析和應用[J].科學技術創新， 2018（5）：30-31.