曾德勤

摘要:本文結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例,詳細(xì)介紹了獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)的工作原理,對(duì)其在110kV變電站運(yùn)行中應(yīng)注意的問(wèn)題、保護(hù)措施技術(shù)及改進(jìn)建議進(jìn)行了詳細(xì)闡述,分析總結(jié)出了電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)在110kV變電站的運(yùn)行效果。

關(guān)鍵詞:獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng);電壓無(wú)功調(diào)節(jié);保護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TM714.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1工程項(xiàng)目概況

某110kV變電站,現(xiàn)有2臺(tái)S10型主變,容量均為20000kVA,具備有載調(diào)壓功能,額定電壓為110×(1±8×1·25% ) kV/38·5kV/10·5kV。正常情況下, 2臺(tái)主變分列運(yùn)行,各帶一段10kV母線及出線,每段母線上裝設(shè)一組電容器,容量分別為2 000kvar、2 200kvar,滿足國(guó)家電網(wǎng)公司無(wú)功電壓管理規(guī)定及技術(shù)導(dǎo)則中有關(guān)無(wú)功補(bǔ)償容量的要求。2009年該變電站進(jìn)行了綜合自動(dòng)化改造,保護(hù)、監(jiān)控系統(tǒng)采用NS2 000變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng),同時(shí)投運(yùn)了一套VQC-2A型獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)裝置,以確保該變電站的正常安全運(yùn)行及管理。

2獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)工作原理

為控制變電站電壓與無(wú)功(或功率因數(shù))在規(guī)定范圍內(nèi),通常采用改變主變分接頭檔位和投切電容器組來(lái)改變系統(tǒng)的電壓和無(wú)功。在實(shí)際應(yīng)用中,主變分接頭調(diào)節(jié)主要用于調(diào)節(jié)電壓,電容器的投切主要用于調(diào)節(jié)無(wú)功,也用于電壓的調(diào)節(jié)。下面以一臺(tái)變壓器為例,介紹各種情況下的電壓與無(wú)功的調(diào)節(jié)方式。其中電壓U取值于主變的低壓側(cè)母線線電壓,無(wú)功Q取值于主變的高壓側(cè)無(wú)功。

2·1調(diào)節(jié)原理

分接頭調(diào)節(jié)對(duì)U及Q的影響:分接頭上調(diào)(向主變二次側(cè)電壓升高方向調(diào)整)后U將變大, Q將變大;分接頭下調(diào)(向主變二次側(cè)電壓降低方向調(diào)整)后U將變小, Q將變小。電容器投切對(duì)U及Q的影響:投入電容器后Q將變小, U將變大;退出電容器后Q將變大, U將變小。

2·2調(diào)節(jié)策略

獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制調(diào)節(jié)方式分為:調(diào)電壓;調(diào)無(wú)功;電壓優(yōu)先(當(dāng)電壓與無(wú)功不能同時(shí)滿足要求時(shí),優(yōu)先保證電壓正常);無(wú)功優(yōu)先(當(dāng)電壓與無(wú)功不能同時(shí)滿足要求時(shí),優(yōu)先保證無(wú)功正常);智能調(diào)節(jié)(當(dāng)電壓與無(wú)功不能同時(shí)滿足要求時(shí),保持現(xiàn)狀)。以下主要討論電壓優(yōu)先、無(wú)功優(yōu)先和智能調(diào)節(jié)方式的調(diào)節(jié)對(duì)策。

該電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)將各時(shí)段電壓和無(wú)功限值作為判斷依據(jù),確定了圖1所示的“十七域圖”。根據(jù)實(shí)際測(cè)量的低壓側(cè)母線電壓和高壓側(cè)無(wú)功負(fù)荷大小,確定系統(tǒng)目前運(yùn)行的區(qū)域,按照表1給出該區(qū)域的調(diào)節(jié)策略發(fā)變壓器調(diào)檔或無(wú)功設(shè)備投切指令。圖中第9域?yàn)槟繕?biāo)區(qū)域,每個(gè)指向該區(qū)域的箭頭代表一種調(diào)節(jié)方法。其中△Ub、△Qb分別為分接頭調(diào)節(jié)一檔引起的電壓、無(wú)功最大變化量,△Uc、△Qc分別為投切一組電容器引起的電壓、無(wú)功最大變化量。

2·3限值選擇

2·3·1電壓

按給定電壓曲線確定:將電壓的上限值和下限值按每天12個(gè)時(shí)段分別給定,在任何時(shí)刻,裝置將依照調(diào)節(jié)策略將電壓控制在限值范圍內(nèi)。

(2)按逆調(diào)壓原理確定:系統(tǒng)根據(jù)實(shí)測(cè)有功負(fù)荷的大小自動(dòng)確定電壓限值。

上限值= (K-1)·Uhs·P /Pmax+Uhs;

下限值= (K-1)·ULs·P /Pmax+ULs。

式中: K———逆調(diào)壓系數(shù)定值;

P———變壓器高壓側(cè)實(shí)測(cè)有功功率,MW;

Pmax———變壓器高壓側(cè)額定功率,MW;

Uhs———變壓器高壓側(cè)有功負(fù)荷為零時(shí)電壓上限動(dòng)作定值, kV;

ULs———變壓器高壓側(cè)有功負(fù)荷為零時(shí)電壓下限動(dòng)作定值, kV。

以上兩種限值控制方式中,電壓上、下限動(dòng)作值的差應(yīng)大于變壓器調(diào)節(jié)一檔時(shí)電壓的改變量,以防止調(diào)節(jié)檔位后因電壓穿過(guò)目標(biāo)區(qū)域而引發(fā)振蕩。

2·3·2無(wú)功

(1)按給定無(wú)功曲線確定:將無(wú)功的上限值和下限值按每天12個(gè)時(shí)段分別給定,裝置將控制無(wú)功在任何時(shí)刻均運(yùn)行在限值范圍內(nèi)。

(2)按給定功率因數(shù)確定:裝置將根據(jù)給定的功率因數(shù)和實(shí)測(cè)的有功、無(wú)功負(fù)荷的大小自動(dòng)確定無(wú)功目標(biāo)值Qs,Qs= P2+Q2×1-cos2,并計(jì)算出無(wú)功上、下限值。

上限:Qh=Qs+0·65△Qc;

下限:QL=Qs-0·65△Qc。

式中: P———實(shí)測(cè)有功功率;

Q———實(shí)測(cè)無(wú)功功率;

cos肌——給定功率因數(shù)定值(據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況取0·95);

Qc———投切一組無(wú)功設(shè)備引起的無(wú)功最大變化量,通常指單組電容器量。

3 110kv變電站運(yùn)行保護(hù)措施及改進(jìn)建議

3·1閉鎖操作

閉鎖是指獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制裝置在檢測(cè)并判斷到裝置本身自檢出現(xiàn)異常、變壓器和電容器以及系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí),及時(shí)停止自動(dòng)調(diào)節(jié),并能發(fā)出信號(hào)的功能。若獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制裝置沒(méi)有完善的閉鎖功能,會(huì)給變電站的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。如:當(dāng)電容器保護(hù)動(dòng)作,開(kāi)關(guān)跳閘,若獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)不及時(shí)閉鎖,而在5 min內(nèi)使其開(kāi)關(guān)再次合閘,則可能發(fā)生電容器由于帶電荷合閘而爆炸事件。

本變電站采用的獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)設(shè)置了多種閉鎖功能,當(dāng)閉鎖信號(hào)發(fā)出時(shí),運(yùn)行人員應(yīng)仔細(xì)查看菜單顯示的異常信息,并做相應(yīng)處理。只有確認(rèn)外圍回路確實(shí)沒(méi)有問(wèn)題才能按復(fù)歸按鈕。屬于保護(hù)動(dòng)作或遙控拒動(dòng)情況時(shí)更應(yīng)仔細(xì)檢查,如電容器、主變保護(hù)動(dòng)作后,只有故障消除、設(shè)備重新投入運(yùn)行,才能解除閉鎖。

3·2壓板投退操作

獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)設(shè)有專門的壓板控制變壓器和電容器的動(dòng)作,當(dāng)電容器檢修時(shí)未退相應(yīng)的出口壓板,當(dāng)達(dá)到動(dòng)作定值時(shí),獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)可能會(huì)投入電容器,若恰好此時(shí)電容器處有檢修工作人員,則會(huì)威脅到人身安全,建議將壓板投退操作編入典型操作票中,運(yùn)行人員當(dāng)作現(xiàn)場(chǎng)規(guī)程來(lái)執(zhí)行。

3·3統(tǒng)計(jì)功能的完善

電容器投退前后母線電壓值、電容器動(dòng)作時(shí)間、投退動(dòng)作次數(shù),主變分接頭動(dòng)作前后的檔位及母線電壓、分接頭動(dòng)作時(shí)間和次數(shù)等數(shù)據(jù),是分析設(shè)備運(yùn)行情況、為設(shè)備檢修提供依據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也是變電站運(yùn)行月報(bào)中的必要內(nèi)容。目前獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)只能顯示一條閉鎖信息,而不能將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)機(jī)。建議將閉鎖信息的詳細(xì)內(nèi)容發(fā)送到后臺(tái)機(jī),并增加數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能,以利于運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理異常,提高系統(tǒng)利用率。

3·4運(yùn)行管理

從110kv變電站采用的獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況看,做好投運(yùn)前對(duì)設(shè)備的充分了解,基建、調(diào)試、驗(yàn)收工作嚴(yán)格按程序進(jìn)行,提前對(duì)運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)等技術(shù)管理工作,是保證裝置投運(yùn)后能否充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)條件。

4獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)運(yùn)行效果該變電站獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)投運(yùn)前,集控站值班員根據(jù)電壓和功率因數(shù)調(diào)節(jié)變壓器分接頭或投退電容器來(lái)保證電壓質(zhì)量,獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)投運(yùn)后效果如下:

(1)改善了功率因數(shù)。以2號(hào)主變?yōu)槔? 2010年一季度與去年同期相比,功率因數(shù)值高壓側(cè)由投運(yùn)前的平均0·942提高到0·963,低壓側(cè)由0·954提高到0·975。功率因數(shù)提高,損耗隨之降低,從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)功的分層分區(qū)就地平衡。據(jù)理論計(jì)算,包頭電網(wǎng)的負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)提高到0·96時(shí),地區(qū)網(wǎng)損率明顯降低。因此,功率因數(shù)提高,使電網(wǎng)運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。

(2)提高了電壓合格率。以10kVI段電壓為例, 2010年一季度與去年同期比較,電壓合格率由98·01%提高到99·99%,達(dá)到了地區(qū)10kV電壓合格率需在99%以上的要求。

(3)改善了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。10kV電容器投切次數(shù)由以前的平均23次/ (臺(tái)·月)減少到19次/ (臺(tái)·月),主變有載分接開(kāi)關(guān)平均調(diào)節(jié)次數(shù)由投運(yùn)前平均65次/月減少到54次/月,為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

(4)減少了運(yùn)行人員的工作量。該110kV變電站是集控站的子站之一,運(yùn)行人員需同時(shí)監(jiān)視多個(gè)子站并進(jìn)行調(diào)節(jié)主變分接頭和投切電容器的操作。由于獨(dú)立式電壓無(wú)功綜合控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電壓無(wú)功的自動(dòng)調(diào)整,減少了運(yùn)行人員的工作量,提高了工作效率。

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