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        非線性負(fù)荷電能表的研制與應(yīng)用

        2021-04-18 16:30:00門浩
        關(guān)鍵詞:計量分析穩(wěn)定

        門浩

        【摘要】110kv2#站6kv側(cè)電能表出現(xiàn)電量少計的現(xiàn)象,其中15號變的電量少計現(xiàn)象最為明顯,具體表現(xiàn)為110kv2#站對應(yīng)的14條6kv出線電能表所計量的電量總和要明顯少于110kv側(cè)國網(wǎng)安裝的電能表中所計電量。在排除電量采集器的故障影響之后,6kv側(cè)仍然有月平均14%的電量被少計。在出現(xiàn)電量少計異常后,用電科曾通過校驗現(xiàn)場CT,更換表計、更換CT來排除CT及電能表自身故障的影響,并采取現(xiàn)場直接抄表的方式來避開采集系統(tǒng)的影響,但發(fā)現(xiàn)電量明顯少計現(xiàn)象仍然存在,初步判斷有可能是現(xiàn)場負(fù)荷特性等因素對電能表計量造成了影響。

        【關(guān)鍵詞】供電站;計量分析;穩(wěn)定

        1、異常分析

        1.1考察方式

        經(jīng)過調(diào)查現(xiàn)場裝有堆料機、取料機、皮帶機、裝船機、翻車機等大功率重負(fù)荷,以及變頻器、消諧器、電容器等配套設(shè)備,為考察這些負(fù)荷對電能表計量的影響,技術(shù)人員采用分析儀對2號站12條6kv出線(其余2條線路為輔區(qū)供電,負(fù)荷性質(zhì)單一且電量不大,故未采集數(shù)據(jù))以及110kv母線側(cè)的負(fù)載進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測,并記錄了各線路負(fù)載的電壓、電流、功率、功率因數(shù)及諧波等指標(biāo)的變化曲線數(shù)據(jù),以期能判斷出負(fù)荷類型及對電能表計量可能造成的影響。

        1.2數(shù)據(jù)分析

        經(jīng)過對12條出線負(fù)荷的連續(xù)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場負(fù)荷呈現(xiàn)以下特點:

        (1)沖擊性負(fù)荷明顯

        從監(jiān)測的功率數(shù)據(jù)來看,15號變1、15號變2以及7號變1負(fù)荷沖擊性特點最為明顯,即電流及功率在短時間內(nèi)發(fā)生了大幅度劇烈的變化。拿15號變2舉例,15號變2出線的有功功率在10分鐘內(nèi)發(fā)生了五次突然升高,最大能從二次側(cè)25W左右升高到200W,每次持續(xù)時間在5秒以內(nèi),高峰段大約1到2秒。15號變2出線10分鐘內(nèi)的電壓與電流有效值變化曲線,從中可以看出,電流也出現(xiàn)對應(yīng)的短時沖擊性變化,而每次沖擊電流發(fā)生時,電壓出現(xiàn)2%到3%左右的跌落。三相電壓發(fā)生過多次超過2%的跌落,但對應(yīng)的15號變2出線電流卻沒有發(fā)生明顯變化,這說明此時并聯(lián)在母線上的其他線路也在發(fā)生電流沖擊現(xiàn)象,而從電壓曲線的跌落次數(shù)來看,整個2號站出線發(fā)生的負(fù)荷沖擊次數(shù)和幅度要遠(yuǎn)多于我們測量到的數(shù)字。電壓出現(xiàn)過大于5%的跌落,而對應(yīng)時刻的7號變1出線電流卻沒有明顯的變化,這說明此時其他出線中在發(fā)生電流沖擊現(xiàn)象,且沖擊幅度約為2倍的(15號變2)最大沖擊電流。

        因此,從上述分析可知,現(xiàn)場負(fù)荷呈現(xiàn)較大負(fù)荷的短時沖擊性特點,且發(fā)生次數(shù)要遠(yuǎn)多于我們測量的結(jié)果。

        (2)諧波含量不高

        通過對12條出線的諧波電壓總畸變率與諧波電流總畸變率的檢測,發(fā)現(xiàn)電壓諧波并沒有超標(biāo),而電流諧波除了在沖擊性電流出現(xiàn)時瞬間達(dá)到了55%,其他時候都基本滿足限值要求,不至于會造成10%以上的計量誤差。

        (3)110kv進(jìn)線側(cè)負(fù)荷穩(wěn)定

        110kv進(jìn)線側(cè)安裝的是蘭吉爾進(jìn)口電能表,由國網(wǎng)與秦港電力公司的結(jié)算表,為研究該表是否也同樣受到動態(tài)、沖擊負(fù)荷的影響,造成自身的不準(zhǔn)確,我們對110kv進(jìn)線側(cè)的電流有效值變化進(jìn)行了監(jiān)測。110kv進(jìn)線側(cè)的電流變化波動較小,這說明進(jìn)線端電能表并沒有面臨出線端電能表同樣嚴(yán)重的問題。這可能是由于經(jīng)過了一級變壓器,變壓器自身帶有濾波和穩(wěn)定負(fù)荷作用的原因。因此,110kv側(cè)電能表應(yīng)該是準(zhǔn)確的,而現(xiàn)場的負(fù)載更多影響了出線端的電能表精度。

        2、初步解決方案

        針對這種動態(tài)、沖擊性特點較強的負(fù)荷,在15號變I段637和II段644這兩條線路試掛兩臺威思頓公司的沖擊性負(fù)荷電能表,試掛表串入原表的電流回路中,對兩周到一個月的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,同時比對相同時間內(nèi)原12條出線表與110kv進(jìn)線表的電量差異,以判斷該沖擊負(fù)荷是否為造成七公司計量異常的主要原因。

        3、初步效果反饋

        通過長達(dá)一個月比對分析后,試掛的新表所計電量與舊表相差不大,而電量少計問題依然存在。經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)分析與比對,最終將問題定位在110kn2#站15號變I段出線A,C兩相電流為180°夾角,呈嚴(yán)重三相不平衡狀態(tài),按三相三線計量原理,在這種嚴(yán)重不平衡情況下,15號變I段電量將少計44%以上,這部分損失體現(xiàn)到2號站14個電能表電量之和上,理論上的總誤差將在14%左右。因此,要解決該問題,需要定位引起15號變I段出線嚴(yán)重三相不平衡的原因,查明是負(fù)荷側(cè)引起的還是15號變二次側(cè)柜內(nèi)線路問題。

        4、解決過程

        4.1 定位引起三相不平衡的原因

        為查明是負(fù)荷側(cè)的原因還是柜內(nèi)接線問題,技術(shù)人員使用煙臺威思頓公司FLUKE 435電能質(zhì)量分析儀和我公司的JSD9002C三相電能表校驗儀分別在2號站15號變I段出線(637),以及七公司現(xiàn)場變電所15號變I段進(jìn)線(601)進(jìn)行監(jiān)測。通過測量發(fā)現(xiàn),不論現(xiàn)場是否投負(fù)荷,七公司601測點相序正常,而2號站637相序仍然呈現(xiàn)嚴(yán)重不平衡狀態(tài)。由于601和637分別位于同一條線路的兩端,中間沒有帶任何負(fù)載,因此可以推斷637的相序不平衡是由柜內(nèi)線路問題引起的,而非現(xiàn)場負(fù)荷。

        4.2 柜內(nèi)異常排查

        為找到637柜內(nèi)引起相序不平衡的原因,設(shè)計以下試驗:短路A相互感器,C相不變,若線路正常,電表顯示的A相電流將會比C相明顯減小;短路C相互感器,A相不變,若線路正常,電表顯示的C相電流將會比A相明顯減小;同時短路A,C兩相互感器,若線路正常,電表顯示的AC兩相電流將會明顯減小;結(jié)果發(fā)現(xiàn),僅短路其中任意一相互感器,A,C兩相電流都基本沒有變化,還保持相等的情況,全部短路A,C互感器,則電表中顯示的A,C兩相電流明顯減小。這個試驗結(jié)果表明,A,C兩相互感器公共端接地出現(xiàn)了異常,導(dǎo)致A,C兩相電流互串。為進(jìn)一步驗證結(jié)論,將A,C兩相互感器在接線盒處全部短路,測量接線盒互感器一側(cè)的電流相序,發(fā)現(xiàn)是正常的,從而斷定引起2號站計量異常的原因為637柜內(nèi)接線盒電表側(cè)兩條電流出線接地不良的問題。

        5、最終原因

        通過上述排查過程,引起2號站計量異常的根本原因為637柜內(nèi)接線盒處,互感器接地線因線路老化在接頭處出現(xiàn)了接觸電阻。由于電表內(nèi)部的電流互感器阻抗很小,僅有0.02Ω左右,接地側(cè)接觸電阻r只需要達(dá)到幾十歐姆(這種小電阻用萬用表檢測不到),即可導(dǎo)致A,C兩相互感器出來的電流ia,ic無法通過大地形成回路,而分流到其他相的互感器中,形成了異常相序,導(dǎo)致嚴(yán)重三相不平衡,從而引起三相三線計量要求的電流相序平衡基礎(chǔ)被打破,造成嚴(yán)重電量漏計。根據(jù)平行四邊形法則,當(dāng)C相電流流入A相,A相電流流入C相,電流反向疊加后形成的新的電流矢量,理論上疊加后的IA和IC正好是方向相反(180°相序),大小相等。該理論分析結(jié)論中所觀測到的實際異常相序基本一致,這也說明我們找到了引起637相序不平衡的根本原因。

        結(jié)語:

        根據(jù)以上分析,影響計量精度的是計量電表二次回路及導(dǎo)線的接觸電阻,但其它方面如PT二次壓降、電表的使用維護等方面也都需要重點關(guān)注,這樣才能提高計量準(zhǔn)確度,減少計量誤差,為港口發(fā)展提供好用電服務(wù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李洪領(lǐng),趙懷臣.煙臺威思頓計量分析說明2019(1)9-18;

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        [3]蔣金.孫中偉.淺析電力計量的標(biāo)準(zhǔn)化管理.《標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)》.被中信所《中國科技期刊引證報告》收錄ISTIC.12-16

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