田雨辰，郭安寧，周博曦

（1.國網(wǎng)山東濟南市章丘區(qū)供電公司，山東 濟南 250200；2.國網(wǎng)山東送變電工程有限公司，山東 濟南 250011；3 山東電力高等專科學(xué)校，山東 濟南 250002）

0 引言

廠站母線電量不平衡率是衡量電量供入供出是否正常的技術(shù)指標(biāo)，是站內(nèi)電量損耗的直觀體現(xiàn)，廠站母線電量不平衡率的異常分析是線損工作的一項重要內(nèi)容［1-2］。某電廠2012 年因母線電量不平衡率超標(biāo)造成電能損失約4 000 萬kWh，按工業(yè)用電0.670 元／kWh 計算，折合人民幣3 150 余萬元。因此，對廠站存在母線電量不平衡率超標(biāo)情況進行分析，查出異常原因，及時排除故障，保證計量系統(tǒng)正常運行已經(jīng)成為亟待解決的問題。

基于母線電量平衡分析法基本原理，結(jié)合電能計量管理工作經(jīng)驗，對某電廠母線電量不平衡率異常的原因進行了分析，排除了引起電廠母線電量不平衡的5 類常見原因，并最終鎖定故障原因為三相三線計量裝置與三相四線計量裝置組合計量，提出了將該電廠三相三線計量裝置更換為三相四線計量裝置的解決措施。所給出的解決措施能夠?qū)崿F(xiàn)對電廠電量不平衡率的有效控制，實現(xiàn)計量表計準確、公正、可靠運行。

1 電廠接線方式

某電廠220 kV 側(cè)采用中性點直接接地運行方式，為三相四線制系統(tǒng)。2012 年2 月，對該電廠220 kV 升壓站進行改造，電廠改造前、后的系統(tǒng)接線方式分別如圖1—2 所示。

改造前，電廠8 號機組主變壓器通過匯流母線分別給分袁線、分白線、分下線以及3 號啟動備用變壓器、4 號啟動備用變壓器進行供電，各進出線均采用三相三線計量方式；9 號機組單獨給分大線供電，采用三相四線計量方式。改造前8 號機組主變壓器與9 號機組主變壓器2 套系統(tǒng)獨立運行、互不干擾。將9 號機組主變壓器高壓側(cè)和分大線分別接入220 kV I 段母線延伸段進行改造，并保持原有的計量方式。

改造后母線電量不平衡率由改造前的0.02%上升到1.00%左右。改造前后各計量裝置計量方式分別如表1—2 所示。

圖1 電廠升壓站改造前220 kV 側(cè)一次線路

圖2 電廠升壓站改造后220 kV 側(cè)一次線路

表1 改造前各計量裝置計量方式

2 電廠母線不平衡率異常原因分析

2.1 常見因素分析

造成母線不平衡率異常因素有很多，常見因素包括：1）計量裝置單體誤差超差；2）計量裝置接線錯誤；3）TV 二次壓降不合格；4）TV／TA 二次負荷不合理；5）計量方式不合理等5 大類［3-4］。為排查出確切因素，對計量裝置單體包括TA、TV、電能表等進行現(xiàn)場試驗、分析，各計量單體的分析結(jié)果如表3 所示。由表3 可知，上述5 種常見因素均可排除。

表2 改造后各計量裝置計量方式

表3 電廠計量單體現(xiàn)場試驗結(jié)果

2.2 計量方式分析

2.2.1 計量原理

根據(jù)DL／T 448—2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》要求，中性點直接接地運行方式屬于三相四線系統(tǒng)，應(yīng)采用三相四線方式計量［5］。通常三相三線計量方式應(yīng)用于三相三線制等三相負荷平衡系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)用于三相四線制系統(tǒng)時，由于三相四線制系統(tǒng)中性線電流通常不為零，會存在一個由中性線電流引起的電能誤差，且負荷不平衡越嚴重，采用三相三線計量方式造成的電能計量誤差越大。

當(dāng)采用三相四線計量方式時，其電能計算公式為

當(dāng)采用三相三線計量方式時，其電能計算公式［6-7］為

由式（1）和式（2）可知，三相三線計量方式只計量了回路1、2 的電能，而三相四線計量方式計量了完整的3 個回路的電能。正常情況下，系統(tǒng)在三相對稱時，中性線電流IN=0，此時采用三相三線計量不存在問題。然而，系統(tǒng)在不對稱運行狀況下將出現(xiàn)零序電流，如電力變壓器三相運行參數(shù)不同、電力系統(tǒng)中有接地故障、單相重合閘過程中的兩相運行、三相重合閘和手動合閘時斷路器三相不同期投入、空載投入變壓器時三相的勵磁涌流不相等，此時中性線IN≠0，采用三相三線計量方式將使得中性線上流過的電能量發(fā)生損失。

2.2.2 電廠計量方式分析

該廠站分大線有大臺與下蒲2 條分支線路，主要給電氣化鐵路供電，其負荷特性通常為三相不對稱，并且具有非線性和沖擊性的特點，其中性線常存在零序電流。圖3—4 分別為大臺220 kV 電鐵2 線（電鐵指給電氣化鐵路供電的供電線路）、下蒲220 kV電鐵2 線的電流曲線；圖5—6 分別為分大線、分下線三相電流不平衡率曲線。

圖3 大臺220 kV 電鐵2 線電流曲線

由圖5—6 可知，分大線負荷電流不平衡，此時，回路3 的電能不為零，這樣使得三相三線計量方式和三相四線計量方式計量的電能量不相等。升壓站改造后，假設(shè)9 號主變壓器高壓側(cè)和分大線也采用三相三線計量方式，即全三相三線計量方法，對比分析全三相三線計量方式與實際的混合計量方式下的母線電量不平衡率?，F(xiàn)場檢測得到了分大線和9 號主變壓器高壓側(cè)的電壓、電流以及電壓和電流之間的相位角，可知9 號主變壓器高壓側(cè)和分大線的零序回路有功功率，如表4 所示。以此作為月平均功率得到該電廠9 號主變壓器高壓側(cè)與分大線零序電能。而改造后母線電量不平衡率如表5 所示。

圖4 下蒲220 kV 電鐵2 線電流曲線

圖5 分大線三相電流不平衡率曲線

圖6 分下線三相電流不平衡率曲線

表4 電廠9 號主變壓器高壓側(cè)與分大線零序電能

表5 改造后母線電量不平衡率對比

根據(jù)以上分析，分大線和9 號主變壓器高壓側(cè)零序回路電量的計量造成了該月母線電量不平衡率的上升，同理可以得到其他月份類似的結(jié)果。

綜上所述，9 號主變壓器高壓側(cè)與分大線為三相四線計量方式，其他間隔為三相三線計量方式，這種特殊的電能計量方式組合造成了改造后母線電量不平衡率增大。隨著大量電氣化鐵路如滬昆鐵路的興建與應(yīng)用，電鐵負荷越來越大，負荷不平衡程度越來越嚴重，為降低母線不平衡率造成的損失，需將該電廠220 kV 側(cè)所有的三相三線計量裝置更換為三相四線計量裝置，同時應(yīng)對負荷零序電流和負序電流造成的發(fā)電機和主變壓器損耗進行分析。

3 結(jié)語

母線電量平衡分析法是確定變電站計量差錯的一種有效方法。分析了220 kV 母線電量不平衡率異常產(chǎn)生的原因和后果，并提出了相應(yīng)的計量方案修改和完善措施，有效地降低了母線的不平衡電流。所提方案在現(xiàn)場運行已運行1 年多時間，未發(fā)生電能計量誤差超差事件，證明了該方案的正確性。

母線電量不平衡率異常分析是一項邏輯性較強，對計量對象運行熟知程度要求較高，將來要繼續(xù)開展以下工作：應(yīng)結(jié)合電能表、裝置接線、電流互感器、電壓互感器、二次回路等多方面分析母線電能不平衡問題，綜合處理；根據(jù)負荷情況，合理地選擇電流互感器的變比和額定二次容量，同時應(yīng)保證二次負荷不超載；積極開展老變電所、就地生涯的變電所或者是改造的變電所互感器二次負荷在線測試，電流、電壓回路二次負荷對電能平衡的影響更大些，應(yīng)著重考慮二次回路的阻抗、電壓降等因素。