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刍议配电网继电保护装置可靠运行措施


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2011 NO.02 China New Technologies and Products

工业技术

浅议低压配电网线路的无功补偿
王思乾

(云南电网公司临沧供电局, 云南 临沧 677000 )
摘 要:在 10kV 配电线路上进行分散补偿, 具有投资小、 回收快、 补偿效率较高、 便于管理和维护等优点, 能显著改善电力线路 的运行性能、 降低电能损耗、 提高供电网络的电压质量, 适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路。 关键词:线损管理; 低压配网; 无功补偿 中图分类号:TM7 文献标识码:A

某供电公司在线损管理工作中, 投入资金, 积 极采用新技术、 新设备, 依据科学指导, 推行创新 在 管理, 对农村 10kV 线路加装了无功补偿装置。 近 2 年的线路无功补偿实践中验证, 该装置的投 入使用提高了线路的功率因数、 改善了线路的供 电质量、 降低了线路损耗, 带来了可观经济效益。 1 线路无功补偿容量确定 确定补偿容量的方法大体有以下几种: (1)从 提高功率因数需要确定容量; (2)根据无功负荷绝 (3) 对值确定补偿容量; 按网损最小确定补偿容 量; (4)按年运行费用最小确定补偿容量; (5)按年支 出费用最小确定补偿容量。 配电线路安装电容器组的最佳容量是按最 大限度降低线损的原则确定的, 最佳容量为线路 平均无功负荷的三分之二。 2 补偿位置确定 无功补偿装置安装地点的选择应符合无功 就地平衡的原则, 尽可能减少主干线上的无功电 流。通过测算和根据实践经验,一条线路安装 1 台无功补偿柜,一般安装在线路负荷三分之二 选择电容器最 处。通过合理配置无功补偿容量, 佳装设地点,能改善电压质量及降低线路损耗。 一般地说, 根据所需补偿的无功容量, 配电线路 上电力电容器安装组数越多,降损效果越明显, 但相应地增加了运行维护的工作量, 同时也增加 了补偿设备的投资, 成本相应上升。 因此, 一般在 负荷分布相对均匀的线路上, 安装 1 组电容器比 较好, 最多不超过 2 组。

3 安装无功补偿装置应注意事项 由于杆上安装的并联电容器远离变电站, 容 易出现保护不易配置、 控制成本高、 维护工作量 大、 受安装环境和空间等客观条件限制等工程问 题。因此, 杆上无功优化补偿工作必须结合以下 实际工程要求来进行。 补偿容量的确定据一般规定, 可以按照配电 线路变压器装接容量的 10%左右考虑。 安装位置 的确定线路出口电压较高, 无需进行补偿, 线路 末端电压偏低, 电容器运行困难, 可以将自动补 偿装置安装在距线路电源侧 2/3 处。目前新型的 无功自动补偿装置, 可以根据配网无功潮流分布 情况实时补偿, 达到最佳效果。 如果线路较长, 可 根据负荷情况选择两处补偿点, 一处安装在线路 2/5 处, 另一处在 4/5 处。 补偿点宜少, 一条配电线 路上宜采用单点补偿, 不宜采用多点补偿。控制 方式从简, 杆上补偿不设分组投切。补偿容量不 宜过大。 补偿容量太大将会导致配电线路在轻载 时的过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限, 太多的电容器同杆架设, 既不安全, 也不利于电 容器的散热, 线路分散补偿时电容器组的容量应 控制在 150kvar 及以下。接线宜简单。最好是每 相只采用一台电容器装置, 以降低整套补偿设备 的故障率。保护方式也要简化。主要采用跌落熔 断器和氧化锌避雷器分别作为过电流和过电压 保护, 其熔断器的额定电流按电容器组额定电流 150kvar 及以上的电容器 的 1.43~1.55 倍选取; 组应采用柱上断路器或负荷开关自动控制。

4 降损效果 某供电公司在 10kV 配电线路上安装了 22 台无功补偿装置, 总容量为 4150kvar。2005 年 8 月对 35kV 变电站 10kV03、 两条线路进行了 07 全程跟踪、测试和计算。其中 35kV 变电站 10kV03 线路功率因数由安装前的 0.89 提高到 0.94, 实际降损 42239kW h, · 按该地区当月均价 0.6242 元, · 计算,直接经济效益 26365 元; kw h 35kV 变电站 10kV07 线路功率因数由安装前的 0.90 提高到 0.95, 实际降损 32859kW h, · 按该地 · 直接经济效益 区当月均价 0.631 元/kW h 计算, 20734 元。 从以上统计数据来看, 10kV 线路安 在 装无功补偿装置,对降损起到了良好的效果, 具 有可观的经济效益。变电站 10kV05 线路分支线 路负荷为老虎机动力负荷, 电压偏低, 用户意见 很大; 由于该线路距离电源点较远, 进行改造投 资太大且改造周期长,于 2006 年 4 月在一分支 线路上安装 l 台 200kvar 电容器试用,现场测试 提高 0.4kV 电压 l0V 左右, 起到了显著的效果, 缓 解了与用户的矛盾. 可见对 10kV 线路电压的调 节有积极的促进作用,是调压措施的一种补充, 具有很强的可行性和可操作性。 5 结语 通过在某县 22 条 10kV 线路上合理配置无 选择最佳装设地点后很大程度上改 功补偿容量、 善了用户的电压质量,提高了线路功率因数, 减 少了线路无功损耗, 同时经济效益也得到显著提 高。

刍议配电网继电保护装置可靠运行措施
何 兵

(思南供电局, 贵州 铜仁 565100 )
摘 要;由于低压配网的继电保护装置生产厂家较多, 各种型号的继电保护装置都有, 因此, 在验收中要严格按照规范进行验收, 重点从以下几个方面对继电保护装置进行检查, 方能保证低压配电网络的可靠运行。 关键词;配电网; 装置; 可靠性 中图分类号:TM77 文献标识码:B

引言 3kV~llOkV 电力网均为配电网络(以下称配 网),配网又分为高压和低压, 35kV~llOkV 电力 网为高压配网, 3kV~lOkV 电力网为低压配网。 高压配网的继电保护装置往往设计比较合理, 再 加上有较好的直流系统给继电保护装置提供电 源, 除非二次回路存在问题, 继电保护装置出现误 动和拒动的现象几乎不存在。而低压配网就不同 了, 用户的变电站、 开关站以及公用线路分支箱等 的继电保护装置往往存在设计不合理以及设备选 型不符合 GB/T14285- 2OO6《继电保护和安全 中可靠性、 选择性、 灵敏性和 自动装置技术规程》 速动性的要求,有的继电保护装置出现拒动和误 动, 造成越级跳闸的情况时有发生, 严重影响着低 压配网的正常运行。 1 性能检查 1.1 继电保护装置正确性检查

有的厂家生产的继电保护装置交流电流在 O~20A 时采样正确, 当由于电流互感器(以下简 称 TA)变比选择较小时, 往往继电保护装置动作 电流整定值大于 40A 以上, 当继电保护装置通入 40A 电流时,继电保护装置采样电流只有 1O 多 A, 继电保护装置不能正确动作。这是由于继电保 护装置交流 TA 在大电流时非线性所至,应更换 继电保护装置交流 TA 或者更换继电保护装置, 否则, 在出口短路时将造成继电保护装置拒动。 1.2 继电保护装置抗干扰检查 (1)低压配电网络的继电保护装置大部分安装 在开关柜上,有的开关厂在组装时交直流二次线 混扎在一起, 继电保护装置也没有可靠接地, 如果 继电保护装置的抗干扰能力差,这样造成继电保 在一次设备验收中, 在 护装置误动的可能性极大。 做断路器跳合闸试验时, 断路器合上后, 继电保护 装置误动作将会使断路器跳闸。 如果不严格检查,

极有可能在运行时继电保护装置误动作,影响正 常的供电。 (2)施工安装不规范, 没有严格执行 《国家电网 公司十八项电网重大反事故措施》 (试行)继电保护 专业重点实施要求,有的二次电缆没有采用屏蔽 电缆, 即使采用了屏蔽电缆, 但电缆屏蔽线做的不 对, 屏蔽接地线与屏蔽层接触不牢, 断开一侧电缆 屏蔽线用兆欧表测量其电缆屏蔽线对地电阻往往 电缆屏蔽线起不到应有的作用, 甚至 不是是 0Ω, 有交直流混用一根电缆的情况,这样将严重影响 继电保护装置的安全稳定运行。 2 电源可靠性检查 (1) 低压配网中继电保护装置的电源是否可 靠, 直接与继电保护装置能否正确运行息息相关。 如果没有可靠的电源作保障,原理再先进的继电 保护装置也不可能正确动作。而现在低压配电网 (下转 213 页)

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直流电动钻机变流器运行状态分析
冯 睿

(大庆钻探机械修理厂, 黑龙江 大庆 163413 )
摘 要 :在当今世界能源紧缺的情况下,节约能源减少石油钻井生产时的能源消耗,显得更为重要。 特别在国际电气行业对用电设备作了明确 规定, 严禁使用功率因数低的电气设备。面对此情况我们必须对直流电动钻机由无功功率大而引起的发电机功率消耗大的现状加以改进。 关键词:谐波; 可控硅触发角坠 电网功率因数; 可控硅功率因数; 节能; 机械传动比; 压力角 中图分类号:TM 文献标识码:A

1 直流电动钻机直流电机对电网功率因数 影响的两个方面:谐波和可控硅确发角 坠 事实上电动钻机的电站功率 80%供可硅系 统驱动的直流电动机, 而在正常钻井生产时驱动 泥浆泵的直流电机所消耗的功率占全部直流电 机消耗功率的 90%;除起下钻作业外, ( 泥浆泵是 整台钻机的主要功率消耗设备 也就是说电站功 ) 率的 85%是供给谐波负载 (泥浆泵 , ) 这么大的谐 波负载需要电站提供很大的无功功率, 造成无功 电流占发电机总电流的 30%~35%,致使电站的 它严重的限制 电网系统功率因数低到 0.55~0.65, 了电站有功功率的发挥, 导致电站存在 “动力不 足” 的问题, 因此需要投入大量的发电机组才能 满足常规钻井作业的功率需要。 在可控硅整流电路中, 当其直流输出电压愈 低,也就是触发角坠 愈大时,则线路功率因数愈 低, 这对于大容量直流负载而言, 问题变得更为 突出, 而电动钻机的绞车和转盘由于钻井工艺的 要求, 有时工作在低速或中速状态, 虽消耗一定 的无功功率, 但他们在钻井生产时不是主要的用 电设备, 而经常处于低速和中速运转的泥浆泵是 钻井生产时主要的用电设备和引起电网电压下 降与无功损耗的增大主要因素, 怎样提高供电系 统的电网质量和功率因数就显得十分重要。 就此 分析的泥浆泵工况, 能解决好泥浆泵的无功损耗 问题, 是提高整个电网功率因数的关键。 2 钻井生产时直流电机的工况 根据钻井工艺的要求, 绞车、 转盘和泥浆泵 经常需要变速,由于直流电动机采用恒转矩调 速,可控硅装置整流输出的直流电压不断变化, 可控硅装置的功率因数也随之变化。 直流电动机 在低转速下运行,造成可控硅装置的功率因数 低, 这就要求并网的交流发电机组输出大量的无 功功率, 交流发电机组的运行功率因数取决于可 控硅装置的功率因数, 两者功率因数基本相当。
(上接 212 页) 继电保护装置的电源,往往由于采用直流作为继 电保护装置的电源费用比较高、需要专业维护人 员等而不被采用;有相当部分的低压配网继电保 护装置采用交流电源,这样在低压配网发生相间 故障时, 由于一次系统电压降低, 相应的继电保护 装置交流电源也随之降低,继电保护装置将不能 正确动作, 继电保护装置起不到应有的作用。 (2)采用直流电源作为继电保护装置电源变电 开关站, 直流电源要调试完好, 其中充电机运 站、 行正常, 蓄电池容量符合要求, 直流系统本身的电 压异常、 绝缘降低等信号正确, 同时要有正常的监 测和维护手段, 方能保证继电保护装置正确运行。 (3)采用交流电源作为继电保护装置电源的开 关站以及公用线路分支箱,要检查交流电源低于 额定电压的多少时可保证继电保护装置正确动 作; 然后通过计算, 计算出从出口到电压降至继电 保护装置不能正确动时保护范围的空白点,在上 级保护中增加过电流保护Ⅱ段,过电流保护Ⅱ段 的保护范围要覆盖上述保护范围的空白点。由于 现在继电保护装置均已采用微机保护,过电流保 护Ⅱ段与过电流保护 I 段的时限级差最好取 0.3s,

电动钻机的可控硅变流组件, 一般采用三相 坠 可控硅触发角 桥式全控整流不可逆系统, 它允许的最小控制角 γ 变变压器漏抗引起的重叠角 (因我们现场 坠min=15°-20°取 坠min=20°, 坠min=60° 实际生产时 使用的可控硅整流装置没通过变压器供电, ( 而是 控制角最小值) 可控硅装置的功率因数近似 由发电机直接供电 因此不考虑重叠角 γ 变时: ) COSΦ≈COS (坠+γ/2 , ) 这里的 γ 是可控硅换向重 COSΦ≈COS坠 但功率因数 COSΦ 不仅同电流与电压的相 叠角, γ=15°-25°: 取 可控硅装置的最高功率因数: 位差有关也受到电流波形畸变的影响, 也就是功 ( COS坠 max= COS(20°+15°/2 ∽COS ( ) ) 20°+ 率因数与波形畸变系数 λ,位移系数 COSΦi 有 ) 25°/2 =0.887∽0.893 关, 即: 可控硅装置的最低功率因数: COSΦ=λCOSΦi COS坠 mix= COS 60°+15°/2 ∽COS 60°+25°/ ) ( ) ( Φi 是电流基波分量与对应电压的夹角。 ( 2 =0.38∽0.30 ) 由上式不难看出, 要提高可控硅整流电路的 可控硅装置运行的功率因数在 0.37∽0.87 功率因数 COSΦ 必须增大波形畸变系数 λ 或减 范围内变化,可控硅装置的平均功率因数: 少角位移 Φi (也即减少坠 值 为了增大波形畸变 ) ( COS坠 cp= 0.3+0.887 /2=0.59 ) ( ) 系数 λ 就要设法减少高次谐波, 增加整流相数可 由于可控硅装置的平均功率较低,给选用主 以提高电流中高次谐波的最低次数和降低高次 进而减少波形畸变, 增大畸变系数 柴油发电机组提出一个问题, 即不但要考虑主交 谐波的幅值, 流发电机组应供给足够的有功功率, 而且必须考 λ。 (这是采用常规功率补偿装置以减少无功功率 虑到要同时供给足够的无功功率。 的方法, 这里不作详细介绍 为了减少角位移 Φi ) 3 电动钻机泥浆泵的介绍 () 坠 就要减少可控硅触发角 坠, 但可控硅整流电路 在电动钻机中泥浆泵通常选用与绞车同规 正是依靠改变可控硅触发角坠 来调节可控硅整流 格型号的电动机驱动, 容量足够大,由于调整范围 装置的直流电压输出, 大多数人认为不能采用减 大, 在低排量时功率显著减少,泥浆泵通常使用卧 少触发角坠 的办法来提高功率因数,那是因为他 而没有从机械方面综合考 式三缸往复活塞泵,该泵具有恒转矩特性,可以通 们只从电气方面考虑, 必须指出, 可控硅电动钻机中如果电动机采 过更换缸套来调整泵的压头和排量, 也可以通过 虑, 直流电动机在它的额定电压 调整转速改变泵的排量,在钻进过程中,泥浆泵的 用恒功率调磁调速, 排量和压力要根据钻进的井深和井下情况进行 下调磁调速,可控硅装置的功率因数较高 (在 调整,例如:在表层钻进时,要求泥浆泵有较大的排 0.85 左右 , ) 如果对泥浆泵的传动比作适当改进, 量,此时泵的转速较高,即泵的冲数也较高,而深层 在其能满足钻井生产的情况下, 对泥浆泵的缸套 钻进时需要高的泵压和较小的排量, 这些条件都 作相应的更换, 使泥浆泵驱动直流电机的工作转 速提高到接近其额定转速, 从而能达到改变可控 对泥浆泵的驱动电机提出较高的调速要求。 硅触发角坠 的目的。 4 电动钻机功率因数的计算 参考文献 电动钻机可控硅整流电路的功率因数: COSΦ≈COS 坠+γ 变/2 ( ) [1]实用电工电子技术手册.机械工业出版社. Φ 功率因数角 [2]机械设计实用手册.化学工业出版社.
方可杜绝低压配电网络在无保护状态下运行。 (4) 采用经 UPS 装置输出交流电源作为继电 保护装置电源开关站以及公用线路分支箱的, 要 检查 UPS 装置的容量;断开 UPS 装置的输入电 源,应保证 2 路以上的断路器能够跳闸,并留有 2~3 倍的裕度方能保证继电保护装置安全运行。 3 运行环境检查 一般继电保护装置运行环境温度要求 - 25° ~+55°。安装在变电站、 开关站的环境温度基本 上能够满足要求, 但应该安装空调设备, 特别是安 装在公用线路分支箱的继电保护装置,由于线路 分支箱上只是一层铁片, 夏天直接在阳光下暴晒, 线路分支箱内的温度很高,经常造成继电保护装 置死机。 为了保证继电保护装置安全运行, 应在线 路分支箱上加装隔热层或采取其它措施,降低公 用线路分支箱内的温度,使环境温度符合继电保 护装置要求, 方可保证继电保护装置可靠运行。 4 二次回路检查 4.1 二次回路的绝缘尤为重要,由于低压配 电网中采用的是中置式开关柜,特别是从 TA 和 电压互感器(TV)到端子排的二次线要经过线槽, 往往是在固定线槽时容易压伤二次线,曾多次发 生因压伤二次线而发生电压异常和直流接地等缺 陷。因此,测量二次回路的绝缘应符合 GB/T 14285- 2006(继电保护和安全自动装置技术规程》 要求,对于新安装的二次回路的绝缘要大于 10MΩ,保证二次回路的绝缘良好是保护继电保 护装置正确动作的关键。 4.2 二次回路正确与否直接关系着继电保护 装置能否正确运行, 因此, 应对照图纸进行二次回 路查线和对线, 同时对二次回路螺丝进行紧固, 并 用手稍微带点劲拉二次线,以检查二次线是否有 压接不牢的现象,作者曾多次发现由于二次线压 接不牢所造成的继电保护装置异常缺陷。同时对 电流、 电压回路进行通电试验, 观察继电保护装置 采样是否与所加量一致,通过通电试验能够有效 地检查电流、 电压回路的正确性。 5 结束语 电力系统安全可靠地运行, 最终还是为配网 服务, 为用户服务。 配网设备运行维护要采用有效 的监测手段, 合理的检查方法, 给予可靠的技术支 持, 从而保证配网继电保护装置的完好性, 保证配 网安全可靠地运行。

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