2008年12月
第9卷第12期
电 力 设 备 ElectricalEquipment
Dec12008Vol.9No.12
耦合电容器对短线路三相对地电容不平衡产生的影响及解决措施
万玉良,韩玉辉
(内蒙古呼伦贝尔电业局调度处,内蒙古自治区海拉尔市021008)
摘 要:66kV非直接接地系统是大杨树电网的主干系统,2008年10月12日大杨树电厂通过大东线并入呼伦贝尔电网。因大东线线路较短,线路两侧安装有耦合电容器,致使66kV系统三相电压不平衡。文章以大杨树地区66kV系统为例,采取了适当增加运行线路长度,以减小耦合电容器对线路三相对地电容不平衡产生的影响,从而降低66kV系统中性点电压偏移。经过实际运行表明,这一措施是切实可行和有效的。关键词:耦合电容器;对地电容;不平衡;影响;解决措施中图分类号:TM53113
1 电网概述
66kV非直接接地系统是大杨树地区电网的主干
网66kV大东线为例,在理论分析的基础上进行简单计算,并结合系统的实际情况,提出了相对于短线路,耦合电容器自身电容对电网不对称度的影响,是造成
66kV系统三相电压不平衡的主要原因;同时根据理
系统,正常运行方式为中性点经消弧线圈接地或不接地。2008年10月12日该系统并入呼伦贝尔电网,因目前呼伦贝尔电网冬季负荷供小于求,为保证供电可靠性,减少限电,大杨树地区电网的66kV大西线(线路全长138km,LGJ295)继续由加格达奇电网供电,而大杨树东电厂则通过66kV大东线(线路全长
5.83km,LGJ295)并入呼伦贝尔电网,接线简图如图1
论计算分析,得出改进措施及改进方案。
因大东线全长仅6km左右,电容电流约2A,在大西线停运的方式下大杨树变消弧线圈退出运行,该
66kV系统为无补偿系统。大东线两侧耦合电容器挂
在了A相上,型号OWF110/-0.0066μF,当拆除两侧耦合电容器空充大东线,大杨树变三相电压为A相
36.4kV、B相37.5kV、C相37.7kV,三相电压基本平
所示。
衡;在线路一侧安装耦合电容器空充大东线,三相电压为A相34.5kV、B相38.6kV、C相38.6kV,A相电压偏低,B、C两相电压偏高;在线路两侧均安装耦合电容器后,三相电压变为A相31.4kV、B相38.8kV、C相
39.4kV,三相电压极不平衡。
2 大杨树电网66kV系统三相电压不平衡原
因分析
2.1 三相电压不平衡原理分析
当消弧线圈退出运行时,其电网系统接线示意图如图2所示。
图1 大杨树电网接线简图
投入大东线后,大杨树变、大东厂66kV系统三
相电压一直不平衡,三相电压分别为A相32.5kV、B相40kV、C相40.8kV。为查找三相电压不平衡原
因,大东线线路一直停运,致使大杨树电厂长时间以来一直独立运行,给电厂的安全稳定运行带来极大隐患。分析不接地系统三相电压不平衡的主要原因为电网三相对地电容不相等,使中性点电压产生位移,造成一相电压降低、两相电压升高。本文以大杨树电
图2 大杨树电网系统接线示意图
由图2知,中性点的不平衡电压可用公式(1)-
经验交流
万玉良等:耦合电容器对短线路三相对地电容不平衡产生的影响及解决措施 75
(3)计算出来:
Ia+Ib+Ic=0Ia=ωjCa(Up+Ua)Ib=ωjCb(Up+Ub)(1)
Ic=ωjCc(Up+Uc)UaUa+CbUb+CcUc
p=CCa+Cb+C(2)c
U=C+α2
aCb+αCc
pCCUa=v0Ua
(3)a+b+Cc
式中,Ua、Ub、Uc分别为系统三相电源的相电压;Up为中性点不平衡电压;Ca、Cb、Cc为系统三相对地电容;
Ia、Ib、Ic分别为系统的三相电容电流;
v0
=
C+α2aCb+αCc
C为网络的不对称度。
a+Cb+Cc
由上述公式可以看出,系统的三相电压不平衡最终是由三相对地电容的不平衡造成的。系统的不对称度越大,中性点电位越高,三相电压越不平衡。这种现象的产生多数是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的原因造成的。
对于并入呼伦贝尔电网的大杨树电网而言,
66kV线路仅1条而且较短,约6km左右,即使导线
不换位,网络的不对称度也较小,况且要进行导线换位在技术上实施起来比较困难。对于大杨树66kV电网来说,中性点不平衡电压偏高的主要原因不在于导线的不对称排列。对于短线路而言,由于耦合电容器挂在A相,这会增加网络的不对称度,进而抬高中性点的不平衡电压。为了证实这一想法,进行了理论计算分析。
2.2 考虑大东线线路的对地电容计算
以下计算只做定性分析,主要是验证耦合电容器对短线路三相对地电容不对称度的影响,因此假定不挂耦合电容器时,线路三相对地电容相等。
2.2.1 每相对地电容
ωjC=jb
每相每公里电容
C=b/ω
对于不分裂导线,电纳b推荐值为2.85×10
-6
C=2.85×10
-6
÷314
导线每相对地电容
CL=2.85×10
-6
÷314×5.8=0.053μF
耦合电容器挂在A相上,则A相对地电容增大为
0.053+0.0066×2=0.0662μF
2.2.2 66kV系统不平衡电压计算
=
C2
va+αCb+αCc0
Ca+Cb+Cc
=[0.0662+(-1/2-j3/2)×0.053+(-1/2+
j3/2)×0.053]/0.1722
=0.0767
电网不对称度为7.67%,正常架空线路不对称度
应为0.5%～1.5%。
U=C+α2
aCb+αCcp
CUa=v0Ua
a+Cb+Cc
=0.0767×66/=2.92kV
考虑大东线线路三相对地电容和系统三相对地电容的计算对比见表1。
表1 考虑大东线线路三相对地电容和系统
三相对地电容的计算对比
系统设备三相对地电容μ/
F不平衡电压
A相B相C相/V仅投线路0.053
0.0530.0530投线路
0.053+0.0066×2
投耦合电容器
=0.0662
0.053
0.053
2920
由表1中可知,大东线两侧耦合电容器投入后,A相的对地电容明显比B、C两相对地电容大,相差
25%,致使三相电压的不平衡度增大,中性点不平衡
电压为2920V。
2.3 考虑大东线、大西线线路投运后对地电容计算(大西线线路长度138km)
考虑将大西线投运,试计算该方式下66kV系统中性点不平衡电压。考虑大东线、大西线线路三相对地电容和系统三相对地电容的计算对比见表2。
2.3.1 每相对地电容
ωjC=2.85×10-6×(5.8+138)
C=(2.85×10-6
×143.8)÷314=1.305μF
耦合电容器挂在A相上,则A相对地电容为
1.305μF+0.0066μF×2=1.3182μF
2.3.2 66kV系统不平衡电压计算
2
v=Ca+αCb+αCc0
Ca+Cb+Cc
=[1.3182+(-1/2-j3/2)×1.305+(-1/2+
j3/2)×1.305]/3.9282
=0.003
电网不对称度为0.3%,满足要求。
2
U=Ca+αCb+αCc
p
C+CUa=v0Ua=0.003×66/3ab+Cc=0.11kV
表2 考虑大东线、大西线线路三相对地电容和系统
三相对地电容的计算对比
系统设备三相对地电容μ/
F不平衡电压
A相B相C相/V仅投线路1.305
1.3051.3050投线路
1.305+0.0066×2
投耦合电容器
=1.3182
1.305
1.305
110
76 电 力 设 备
第9卷第12期
由表2可知,线路长度增加后,耦合电容器对线路三相不对称度的影响极大减小,可以忽略不计。2.4 分析结论
由上述计算分析可知,造成大杨树66kV系统三相电压不平衡的主要原因是:大东线A相两侧安装有耦合电容器;而大东线线路较短,耦合电容器对线路三相不对称度的影响较大。
3 建议采取措施
3.1 降低中性点电压的可能性措施
通过分析中性点不平衡电压偏高的成因,认为可采取以下办法降低中性点不平衡电压:
(1)采取增加运行线路长度以减小耦合电容器
对线路三相不对称度的影响。在实际运行中可以考
虑改变系统运行方式,如投运空载线路等。
(2)将短线路两侧耦合电容器拆除,停用短线路
载波通道。
(3)经过计算,在没有安装耦合电容器的B、C两
相增添电容作平衡。
3.2 改善大杨树电网三相电压不平衡采取措施
经研究,采用投运空载线路方式比较现实,如图3所示。考虑将大西线在乌尔奇变处解引,扎兰河变由乌尔奇变10kV乌镇线带出,乌尔奇变及大西线全部负荷继续由加格达奇电网供电,大杨树变只带大西线部分空载线路,线路长度51km。计算该方式下大杨树地区66kV系统不平衡电压。
3.2.1 线路每相对地电容计算
ωjCL=2.85×10
-6
×(5.8+51)
C=2.85×10
-6
×56.8÷314=0.5155μF
图3 大杨树电网连接系统接线简图
大东线两侧耦合电容器挂在A相上,大西线单侧
耦合电容器也挂在A相上,A相对地电容为:
0.5155μF+0.0066μF×3=0.5353μF
3.2.2 大西线解开后66kV系统不平衡电压计算
考虑大西线解引后线路三相对地电容和系统三
相对地电容的计算对比见表3。
2
v=Ca
+αCb+αCc
0
Ca+Cb+Cc
=[0.5353+(-1/2-j3/2)×0.5155+(-1/2+
j3/2)×0.5155]÷1.5663
=0.01264
电网不对称度为1.26%,满足要求。
2
U=Ca+αCb+αCc
p
CUa=v0Ua=0.01264×66÷3a+Cb+Cc=0.48kV
表3 考虑大西线解引后线路三相对地电容和系统
三相对地电容的计算对比
系统设备
三相对地电容/μF
不平衡电压
A相B相
C相
/V仅投线路
0.5353
0.51550.5155
0投线路0.5155+0.0066×3
投耦合电容器=0.5353
0.51550.5155
480
此方案的实质是采取增加运行线路长度以减小耦合电容器对线路三相对地电容不对称度产生的影响。实际运行中采取此方案后,系统三相电压为A相
37kV、B相38kV、C相37kV,三相电压基本平衡。
4 关于消弧效果的讨论
按规程规定,66kV系统电容电流达到10A以上时,应考虑将大杨树变消弧线圈投入运行,以便当发电系统单相接地时,提供感性电流、补偿接地电容电流,达到瞬间熄灭电弧的目的。而要提高消弧线圈动作成功率的关键参数是不对称电压Up和脱谐度ν。其中不对称电压Up起主要作用。从有利于消弧出发,希望脱谐度ν愈小愈好。电网的阻尼率d是固定的,若不对称电压过大,脱谐度就无法减小。要真正协调正常运行与故障运行时对消弧线圈要求的矛盾,只能降低Up的值。上述计算的不对称度1.26%,接近规程规定的上限值。为减小系统三相电压不平衡度,只能适当增加消弧线圈补偿度,即脱谐度ν。通过计算该方式下大杨树地区66kV系统电容电流为
15A,将消弧线圈档位调至Ⅰ档,补偿电流25A,故障
点残流10A,脱谐度ν为66.7%,仍存在大大高于规程规定值的问题。
5 结束语
针对大杨树66kV电网冬季运行方式发生耦合电容器导致短线路(大东线)三相对地电容不平衡引起中性点电压过度升高的问题,经分析计算证实,并采取投运大西线部分空载线路,并投入消弧线圈的措施后,消除了中性点电压过高的问题。
经验交流万玉良等:耦合电容器对短线路三相对地电容不平衡产生的影响及解决措施
出版社,2001.
77
根据计算结果,将大杨树变消弧线圈投入运行后,系统三相电压为A相38kV、B相37kV、C相
38kV,三相电压基本平衡。经分析认为,当系统发生
[4] SD131—1984电力系统技术导则[S].中华人民共和国水利
电力部.
单相接地故障时,流过接地点的残流10A,残流偏大,有可能还会造成熄弧困难。解决的办法是应当进一步采取措施降低66kV系统不对称电压Up。
收稿日期:2008210228作者简介:
万玉良(19722),男,工程师,主要从事电力系统稳定计算分析工作;
韩玉辉(19742),男,工程师,主要从事电力系统稳定计算分析工作。
(责任编辑 张晓燕)
6 参考文献
[1] 方瑜.配电网过电压[M].北京:水利电力出版社,1994.[2] 夏道止.电力系统稳态分析[M].北京:中国电力出版社,1995.[3] DL/T755—2001电力系统安全稳定导则[S].北京:中国电力
TheImpactandSolutionofImbalanceinShort2lineThree2phaseTo2ground
CapacitanceWheretheCouplingCapacitorsWereUsed
WANYu2liang,HANYu2hui
(DispatcherOfficeofNei2MongolHulunbuirElectricalPowerGridAdministration,Hailar021008,China)
Abstract:The66kVnon2directgroundingsystemisthecoreunitofDayangshupowergrid.On12thOct.2008,theDayangshupowerfactorywasintegratedintoHulunbuirpowergridviaDa2Dongline.BecauseoftheshortlengthofDa2Dongline,couplingcapacitorsareequipedonbothsidesoftheline.Sothatthethree2phasevoltageof66kvsystemisoutofbalance.isreduced.Asshowninpracticaloperation,theapproachisveryeffective.
Keywords:Couplingcapacitor;To2groundcapacitance;Imbalance;Impact;Solutions.
Inthisarticle,withthe66kV
systeminDayangshuasanexample,weextendthelengthofpowerlinetoreducetheimpactofimbalance,andthepoint2voltageoffset
综合信息
全国风能资源观测项目建成第一个测风塔
日前,位于天津市塘沽区的风能资源观测塔完成了安装调试,该塔是全国风能资源观测网项目第一个完成的测风塔,其观测数据的成功收集标志着我国“风能资源详查和评价工作”进入了新阶段,对于加快我国的可再生能源开发和利用的步伐有重要意义。
据天津市气象局有关部门负责人介绍,由于风电开发所需的风能资源和其他资源不太一样,需要非常准确地测风,才能保证一定的经济回报率,因此我国将在风能丰富、具有风电开发潜力的区域兴建
400座70m和100m高度的测风观测塔,主要覆盖
全部完成。
作为全国项目的组成部分,天津将在塘沽、汉沽、大港三个区县的沿海地区建设三座测风塔。位于天津市塘沽区中新生态城的测风塔高70m,不同高度分别配备了风向、风速、气温、湿度和气压传感器,开展梯度观测。
据了解,塘沽区的测风塔建成后将长期观测当地风能资源的变化规律,由当地气象局负责维护、观测和采集数据,上报中国气象局,再由多个国家有关部门的专家进行分析,在大量数据的基础上建立全国风能资源的模拟数字模型,并建立全国风能资源数据库和风电场工程数据库。由于该塔是全国风能资源专业观测网建设项目中第一个建设完成的测风塔工程,其观测数据的成功收集标志着我国的“风能资源详查和评价工作”进入了新阶段,对于加快我国的可再生能源开发和利用的步伐有重要意义。
西北、华北、东北以及东部沿海风能资源丰富地区。通过建设一个风能资源专业观测网,以2年的连续观测,提出全国风能资源的详查与评价结果,全面掌握我国风能资源的状况和变化规律,提高风电资源的评价和风电场建设的设计水平,项目将在2011年
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容