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關鍵詞:繼電保護 整定計算 PT斷線閉鎖 停車事故 故障分析
中圖分類號:TM588 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)06-0229-03
1 保護動作時間配置不合理引發整個生產裝置停車的惡性事故分析
高壓電動機的控制電纜在石化企業中隨處可見,發生故障的概率也比較大,但通常不會因為控制電纜短路引發整個生產裝置停車的惡性事故,而某煤化工企業恰恰發生了一起因高壓電動機的控制電纜短路最終導致整個生產裝置停車的重大事故。
某煤化工企業凈化變電所為無人變電所,其10KV一次系統圖如圖一所示,母聯開關裝有備用電源自投裝置簡稱“備自投”,其自投時間0.5秒,該供電系統的正常運行方式為兩臺變壓器分列運行,母聯開關熱備用,備自投打到“自動”位,10KV電動機回路都裝有低電壓保護跳閘,延時跳閘時限為0.5秒,下面對2012年上半年發生一起事故進行分析。
1.1 事故現象
事故發生時該變電所供電系統的運行方式為正常運行方式,凈化裝置正滿負荷生產,10KVⅠ、Ⅱ段上都有高壓電動機在運行。突然凈化變電所的上一級變電所(220KV總變電站)值班員發現監控電腦畫面上顯示“凈化35KV2#變縱差保護裝置失電”、“10KV I、II段電容器低電壓” 及“母線絕緣異常動作”等報警,立即檢查監控電腦畫面各10KV母線段參數,發現凈化變電所10KVI、II段母線電壓無指示,其它變電所10KV母線段電壓、電流正常。220KV總變電站值班員立即前去凈化變電所檢查,發現10KV I段指針式電壓表指示為零,1#進線5321中壓柜保護裝置電流有顯示,I段所有中壓柜上的指示燈指示正常,I段所有高壓電動機的斷路器處于跳閘狀態,而10KV II段指針式電壓表指示為零,各開關柜的繼電保護裝置顯示屏均黑屏,高壓柜上所有指示燈均不亮,值班員誤認為10KVⅡ段失電,為能盡快恢復供電,使用機械操作機構強行斷開10 KVⅡ段進線開關5322,導致Ⅱ段所有高壓電動機失電至此整個事故造成凈化裝置所有高壓電動機跳車,0.4KV系統晃電,部分低壓電動機跳車,生產裝置被迫停車。
1.2 原因分析
事后經檢查發現這起事故的直接原因是10KVⅡ段中壓柜上有一臺高壓電動機的控制電纜短路,該電機的部分控制回路如圖二所示,當連接現場指示燈和按鈕的控制電纜短路時,由于短路電流過大造成QF1開關及直流小母線+KM-KM的上級開關同時跳閘,導致10KVⅡ段中壓柜的直流小母線+KM-KM失電,因為所有10KVⅡ段中壓柜上的繼電保護裝置都像高壓電動機的繼電保護裝置F一樣,其電源開關QF2接在10KVⅡ段中壓柜直流小母線+KM-KM上,從而導致所有繼電保護裝置失電黑屏。
同時由于10KVⅠ、Ⅱ段母線的PT 并列裝置F(施耐德PT并列裝置型號為P-OPU01)安裝在10KVⅡ段中壓柜的隔離柜中,如圖三所示,其控制電源也接在10KVⅡ段中壓柜直流小母線+KM-KM上,,當10KVⅡ段中壓柜直流小母線+KM-KM 失電時,繼電器PT1J、PT2J失電,其常開接點PT1J-1、2、3、4和PT2J-1、2、3、4打開(見圖四),電壓小母線ⅠYMa、b、c和ⅡYMa、b、c均失電。
在電壓小母線ⅠYMa、b、c和ⅡYMa、b、c失電的情況下,高壓電動機的繼電保護裝置本應按PT斷線閉鎖處理而不發低電壓跳閘命令,但由于高壓電動機的繼電保護裝置采用的是施耐德P127系列繼電保護裝置,其PT斷線閉鎖投入有一延時設置,出廠設置默認0.5秒,而低電壓保護跳閘延時定值設置也是0.5秒,所以當10KVⅠ段中壓柜的電壓小母線ⅠYMa、b、c失電時,Ⅰ段中壓柜上的高壓電動機因低電壓保護而跳閘,而當10KVⅡ段中壓柜的電壓小母線ⅡYMa、b、c失電時,因其上的直流小母線+KM-KM也失電,繼電保護裝置因失電無法發出跳閘命令,高壓電動機的跳閘線圈也因失電不能動作,所以10KVⅡ段中壓柜上的高壓電動機仍在運行,當值班員拉開10 KVⅡ段進線開關5322時,電動機因一次失電而停止運行,生產裝置也因高壓電動機全部停止運行而停車。
從以上分析來看,這次事故是各種因素綜合作用的結果,存在很多的偶然性,只要去除其中的一種因數,事故都不會發生,首先如果控制電纜不短路,就不會導致直流控制開關跳閘,如果繼電保護裝置的電源與斷路器跳合閘回路的電源分開,就不會造成中壓柜的電壓小母線失電和值班員的錯誤判斷,如果高壓電動機的繼電保護裝置定值設置正確,也不會使部分高壓電動機因低電壓保護跳閘。
1.3 整改措施
從前面事故的原因分析我們可以看出要想避免事故再次發生,必須采取這樣一系列整改措施:對所有高壓電動機的控制電纜進行檢查,凡是因施工不當損壞外皮的電纜必須視情況進行更換或用絕緣膠帶包裹,切斷事故的發生源。對直流系統上下級開關容量匹配情況進行檢查,將不匹配的開關進行更換,這樣在即使發生短路的情況下,上下級開關同時跳閘的可能性將大大降低。將斷路器跳合閘回路的直流控制電源與繼電保護裝置的直流電源分開,就能避免繼電保護裝置輕易失去電源,為我們正確判斷故障現象提供可靠依據。對高壓電動機的保護定值重新核定,將PT斷線閉鎖投入延時由出廠設置默認的0.5秒改為0.2秒,這樣PT斷線閉鎖將比低電壓跳閘先投入,也就不再發生因PT故障或其它情況引發電動機因繼電保護裝置低電壓誤動作而跳閘的事故發生。最后要加強對值班人員培訓工作,不斷提高其業務能力,使其在處理事故時能準確判斷設備故障原因,避免事故擴大,并盡快恢復供電系統的正常運行,這不是一朝一夕能做到的,將是一個十分漫長的過程。
2 定值誤投跳閘引起整個生產裝置停車的惡性事故分析
10KV電纜單相接地在石化企業中比較常見,發生故障的概率也比較大,但通常10KV系統為不接地系統,發生單相接地后只發信號不跳閘,通常不會因為單相接地短路引發整個生產裝置停車的惡性事故,而某煤化工企業恰恰發生了一起因10KV變壓器饋線單相接地短路最終導致整個生產裝置停車的重大事故。
2.1 事故現象
2.2 原因分析
從直觀上分析MTO變電所10KV系統肯定發生了單相接地故障,對MTO變電所10KVⅠ段上的每個回路進行檢查,果然發現接于MTO變電所10KVⅠ段母線上的一個施工用變壓器回路發了“零序過流保護”信號,查看其保護定值設置為零序電流3A、3秒作用于信號,從施工現場反饋的信息得知,給施工用變壓器供電的高壓電纜在施工過程中被挖壞,造成高壓電纜A相接地。電纜被挖壞的原因是電纜埋地深度不夠,敷設時其上未鋪沙蓋磚,地面上的電纜標志也因施工破壞而缺失,施工挖掘機挖樁基時誤挖到電纜。再對三循變電所內給MTO變電所供電的 10KV1#電源開關6309和2#電源開關6316繼電保護裝置進行檢查,發現保護定值設置為零序電流3A、3秒作用于跳閘,因此當施工用變壓器高壓電纜A相接地時,變壓器的單相接地保護由于作用于信號并未跳閘,MTO變電所內的10KV1#進線7121開關沒有設置接地保護,因此三循變電所供MTO變電所10KV的1#電源開關6309因接地保護跳閘,造成MTO變電所的10KVⅠ段失電。失電后,MTO變電所的10KV母聯備自投動作,開關7121跳閘、7120合閘,將接地故障點接至三循變電所供MTO變電所2#電源開關,造成開關6316因同樣原因跳閘,MTO變電所的10KVⅡ段也失電,至此MTO變電所全所停電。
2.3 整改措施
3 充油式變壓器因重瓦斯繼電器誤動跳閘事故分析
3.1 事故經過
3.2 原因分析
變壓器高壓側斷路器的控制原理圖見圖六,在對變壓器高壓側斷路器柜的檢查中發現:繼電保護裝置F上顯示“重瓦斯信號”同時繼電器K86動作后自保持,從而斷定在加注變壓器油的過程中因油流沖擊,重瓦斯繼電器誤動作,其接點WSJ1閉合,繼電器KA2得電導致繼電器K86得電閉鎖,斷路器跳閘線圈得電,斷路器跳閘。從圖中不難看出高壓柜上的“重瓦斯跳閘信號壓板”根本起不到重瓦斯是投跳閘還是信號的選擇作用,要想重瓦斯跳閘退出,只有退出“重瓦斯中繼擴展壓板”,運行人員被“重瓦斯跳閘信號壓板”所誤導,造成了事故的發生。
3.3 整改措施
取消“重瓦斯跳閘信號壓板”,將“重瓦斯中繼擴展壓板”改為“重瓦斯跳閘壓板”。
4 結語
本文主要分析幾起因繼電保護缺陷而導致的全廠停電的惡性事故,闡述了事故發生的原因、過程及排除事故再次發生的措施。通過本文的簡要論述,表述了繼電保護在電氣系統及工廠生產中的重要性,希望對同類化工裝置的繼電保護設置提供一定的參考,避免不必要的停車停產損失。
參考文獻
關健詢:提高 電壓 合格率 措施
一、概述
電壓是電能質量的重要指標;電壓質量對電力系統的安全與經濟運行,保證用戶安全生產和產品質量以及電器設備的安全與壽命,有重要的影響。
電力系統的電壓水平,是電力系統無功功率供需平衡情況的具體表現,是通過發電機、無功補償設備和變壓器分接頭等控制無功功率來維持的。無功功率的傳輸不但產生功率較大損耗而且沿傳輸途徑有很大的電壓降落,因而系統中各樞紐點的電壓特性具有地區性質。有時從系統總體來看無功是足夠的,但個別地區的無功不能就地平衡,需要遠距離輸送,從而產生能量損耗,并使電壓偏低。當電壓偏低時,還可能危及系統運行的穩定性,甚至引起電壓崩潰;而電壓過高時,各種電氣設備的絕緣可能受到損害。
電壓合格率是電壓質量的主要考量指標,電壓合格率提高也意味著電壓質量的提高。
提高電壓合格率的措施可以分為組織措施和技術措施。
二、提高電壓合格率的組織措施
(一)內部組織管理
1.健全無功電壓管理組織
成立以分管局長為組長,以生產技術部、調度所,運行工區、各線路設備管理單位負責人和相關專業管理人員為成員的專業管理隊伍。定期召開電壓,無功專題會議,根據電網電壓無功運行情況,及時研究布置無功電壓管理工作任務,針對各種實際問題,采取相應措施。為公司電壓無功管理工作上臺階,提供了堅強的組織保證。
2.加強規劃計劃
認真貫徹上級下達的電壓無功管理規定以及相關文件精神,結合自己電網的實際情況,制定電壓無功管理實施細則及考核辦法,并嚴格執行。
組織各單位整理近兩年低電壓報修、咨詢、投訴、電壓監測等情況,深入分析與預測,提出配網饋線和臺區規劃技術方案和項目,重點提出下一年低電壓配網技改和大修項目計劃。
建立電壓合格率管理網絡,制定《電壓質量管理監測細則》、布置電壓監測點、統計分析有關數據,制訂有針對性的整改計劃。
重點針對春節和迎峰度夏兩個負荷高峰時段,提前部署和實施建設低電壓整治項目。
3.加快工單整治、加強建設協調
儲備一定的配變臺區常用標準化建設物資、預留一部分專項建設資金,以加快項目整治進度。
對于建設與改造受阻問題,應加強與政府部門的溝通匯報,通過政府部門電網建設指揮部等,加大協調推進力度。在推進中,及時將相關推進情況通報相關政府等部門和有關投訴人員,取得支持與理解。
4.分析與考核
城區局與各供電公司應對每周低電壓整治情況進行分析,并于每周五上午提交局兩率專責進行匯總;
嚴格按電壓無功控制原則執行局下達的電壓無功曲線。充分利用現有調壓設備,根據負荷變化及時進行電壓調整,對執行不嚴格不到位。造成電壓合格率達不到指標要求的,按規定進行考核。
5.人員培訓
加強運行人員電壓無功技術培訓,并組織學習電壓無功管理的相關規定;每月底對上月電壓無功管理存在的問題進行研究分析,制定整改措施并監督實施,結合存在問題對運行人員進行再培訓。
(二)內部運行管理
1.加強變電站無功電壓的運行管理
(1)關注各個變電站無功補償裝置的運行狀況,對于在役的無功補償裝置應嚴格按照運行規程,定期巡視、維護、檢修。發現問題及時解決,避免出現無功補償不足或有缺陷投不上的情況。
(2)做好有載調壓開關的運行管理工作,操作達到規定次數要進行檢修維護。有載調壓開關一旦出現失靈的情況應根據實際狀況及時處理,并通過其它方式(如調節送電端的電壓、投切電容器、調整負荷等)調節母線電壓。
(3)無功優化系統中某變電站實時數據不能刷新或與現場不一致時,應封鎖該變電站,等通道正常后再啟用。凡可能涉及到無功優化系統正常運行的,如變更廠站號、增加主變等情況應提前作好準備。
(4)設立電腦管理員,定期對無功優化及監控系統進行檢查維護。
(5)制定運行管理規定,完善基礎資料,建立臺帳進行管理;經常開展專業培訓,提高管理人員的業務技能,認真做好數據采集和統計分析工作。
(6)完善相關方面的事故應急處理預案,加快事故處理。針對電網可能出現的各種事故,提前做好事故預案,縮短事故處理時間及電網特殊運行方式下電壓越限時間,盡快恢復電網正常運行;根據電網停電檢修計劃,提前安排好電網運行方式,做好檢修狀態下特殊運行方式的事故預案,預告相關部門注意事項,盡量縮短電網特殊運行方式的時間。
2.加強低壓線路電壓的運行管理
(1)實現在線監測,實時掌握電壓狀態。確保D類電壓監測點的監測儀全部具有RS-485接口,具備數據遠傳功能,每天定時抄取上一天的24個整點電壓及最高、最低電壓出現時間等數據,并根據數據進行分析,找出問題原因,及時采取有效措施。
(2)據負荷運行特點,對配電變壓器進行首末端電壓的測量,根據所測電壓情況對公用配電變壓器的分接頭進行適當的調整,保證其在合適的擋位。為保證此項工作的連續性,要制定《負荷測量及變壓器擋位調整管理辦法》,在辦法中明確規定負荷測量及變壓器擋位調整的周期。
(3)保證公用配電變壓器的三相負荷平衡,要求不平衡率不高于25%。
(三)外部管理
1.加強10kV用戶管理工作
一是嚴格執行 100 千伏安及以上專變用戶功率因數考核,督促用戶安裝無功補償裝置。對于近期不安裝無功補償裝置的用戶,可以探索在計量點前加裝無功補償裝置的方法進行改造,減少線路無功傳輸。
二是開展隨器無功補償工作,對低壓用戶 5千瓦以上電動機開展隨器無功補償,減少低壓線路無功傳輸功率。
2.加強380/220V用戶管理工作
一是加強低壓用戶報裝接電管理、強化營銷數據分析。加強裝接容量分析,合理確定裝接容量;精益營銷管理,采取在營銷業務系統中標注單相用戶所接相別,統計分析分相用電量,輔之以現場測量,及時調整單相用戶所接相別,控制三相不平衡度。
二是加強低壓用戶負荷需求管理,結合集抄系統建設及裝設配變綜合監測儀,收集配變及低壓用戶用電負荷情況,開展特性分析,為規劃建設及運行管理提供依據。
三是結合營銷管理系統建設,優先對存在“低電壓”情況的配電臺區開展配變綜合參數實時監測系統改造,全面掌控配電臺區運行情況。四是開展臺區用戶錯峰用電管理。掌握配電臺區用電負荷情況,積極引導和鼓勵小型加工等較大負荷用戶錯峰用電。研究居民用戶錯峰用電及高峰時段均衡用電的方法及措施。
3.加強小水電上網管理工作
在有關上網小水電的供用電協議、調度協議中明確小水電上網潮流的控制方案,避免高峰負荷時無功出力不足,低谷負荷時向地級電網大量輸送無功電力;認真上報日發電計劃,并按計劃安排發電出力;嚴格考核上網功率因數。
三、提高電壓合格率的技術措施
為了提高電壓合格率,可采取各種技術措施。這些措施大體上可以分為運行性措施和建設性措施兩大類。
(一)運行性措施
運行性措施主要是在已運行的電網中,合理地組織運行方式提高電壓合格率。這類措施不需要增加投資,因此應優先予以考慮。
1.提高電壓合格率的無功與電壓調節原則
(1)按照無功電力的分層、分區就地平衡的原則,優先滿足功率水平。在交流電網中,要做到無功功率的就地平衡,避免無功功率的長距離傳輸、尤其是無功的過網傳輸,從而降低線損,提高電網的經濟效益。實行分層控制、分層平衡,做到變壓器低壓側無功不向高壓側倒送,高壓側的過剩無功都流到低壓側的母線,由電容(電抗)器補償平衡,控制無功不流人相鄰電網,達到分層平衡、無功不過網的目的。
(2)由于電壓與無功密不可分,為防止頻繁調節變壓器分接頭或頻繁投切電容器,避免電壓調節和無功補償發生沖突,變電站宜采用就地電壓無功綜合自動控制裝置,不宜采用調壓和投切電容器相互獨立的兩套自動控制裝置。
2.合理運用AVQC設備加強對有載調壓及無功補償裝置的調控工作
(1)對于無人值班變電站,監控值班人員應根據實時的無功功率圖和電壓曲線圖,掌握無功功率、母線電壓的變化趨勢,采用AVQC設備與人工調節相結合的方式,及時投切電容器和調節主變有載調壓開關,在電壓沒有越限之前及時調整電壓。
(2)采用逆調壓方式。由于中樞點供電到各負荷點的線路較長、各變電站的負荷變化規律大致相同、負荷變動較大,即高峰時保持電壓比額定電壓高,低谷時電壓則下降到額定電壓。這樣在最大負荷時提高中樞點電壓以抵償線路上因負荷增加而產生的電壓損耗,在最小負荷時將中樞點電壓降低以防止負荷點的電壓過高。
3.根據負荷的地區性和時間性來調節負荷
(1)在負荷比較重的地區必要時采取調峰、錯峰及轉移負荷的方式來減輕主變或線路超載的情況,實行錯峰用電,低谷優惠電價等,減小峰谷差,提高負荷率,減少高峰負荷電壓越下限、低谷負荷電壓越上限運行的現象,降低對電壓的影響。
(2)農村負荷峰谷明顯,負載率低,要多利用經濟等手段,宣傳鼓勵用戶在低谷時段用電,實現移峰填谷,使負荷曲線趨于平穩,改善電網的電壓質量。
(3)節假日由于工業負荷的大幅度減少,變電站的主變負荷很輕時可以通過調整變壓器的運行臺數的方式降低母線電壓,使之控制在合格范圍之內。
4.母線負荷調整
在開關間隔出口用電纜搭接進行兩段母線的負荷調整,使母線負荷趨于平衡,以改善調壓條件,使無功補償設備能充分發揮作用,提高電壓合格率。
(二)建設性措施
建設性措施則是指新建電力網時,為提高運行的經濟而采取的措施,以及為降低網損對現有電網采取的改造和加強的措施。這一類措施需要花費投資,因此,往往要進行技術經濟比較,才能確定合理的方案。
1.增加變電站電壓調節設備的投入
隨著寧德地區電網結構的不斷完善,部分變電站進行了增容改造,但無功補償容量卻沒有隨之增加,個別變電站補償度遠低于15%的最低限。因各地區負荷性質不同,部分變電站的補償度雖然滿足要求,但無功需求依然很大,應該適當進行電容器組改造,增加補償容量。在負荷高峰時段,對電壓起到良好的支撐作用,避免電壓過低。
加大設備資金投入,將無載調壓主變更換為有載調壓主變。最終達到有載調壓主變覆蓋率100%,將大大提高電壓調控能力。
AVQC裝置是目前我地區使用最普遍的調壓手段,對于VQC未投入運行的變電站結合綜自改造,使AVQC投入運行,減少人為因素造成的電壓超限。對于已投運的AVQC裝置,部分設備已經老舊,出現問題比較頻繁,經常閉鎖,應予以更換。同時協調自動化部門,對AVQC閉鎖的變電站實現遠方復歸,減少因路途遙遠造成的電壓超限時間過長。
2.加強電壓監測儀、諧波在線監測裝置裝設
按照國網公司“電網電壓質量和無功電力管理”的要求,對A、B、C、D四類電壓監測點設置原則,對所管轄的變電所10kV母線,各電壓等級用電客戶均裝設電壓監測儀。
在諧波污染嚴重的變電站裝設諧波在線監測裝置,做到實時監控,實行誰污染誰治理,逐步消除諧波污染。
3.增加電源點,縮小供電半徑
搞好電網規劃,加快電網改造,增加變電站布點,增大供電能力,縮短10 千伏供電半徑,以滿足負荷不斷增長的需要。避免因單電源進線或主變停電檢修造成lO kV母線電壓因轉電造成電壓偏低,影響電能質量。
4.提升 10千伏線路供電能力
一是對供電半徑大于 15 千米,小于 30 千米的 10 千伏重載和過載線路,優先采取在供電區域內將負荷轉移到其它 10千伏線路的方式進行改造。其次開展新增變電站出線回路數,對現有負荷進行再分配。若供區 5年發展規劃中無新增變電站布點建設計劃,可采取加大導線截面或同桿架設線路轉移負荷的方式進行改造。
二是對于迂回供電、供電半徑長且電壓損耗大的 10千伏線路,可采取優化線路結構,縮短供電半徑,減小電壓損失的方式進行改造。
5.提升配電臺區供電能力
一是對長期存在過載現象的農村配電臺區,優先采取小容量、多布點方式進行改造。對居住分散的丘陵、山區農戶,可采用單相變壓器進入自然村的方式進行改造。
二是對因季節性負荷波動較大造成過載的農村配電臺區,可采用組合變供電的方式進行改造。
三是對因日負荷波動較大造成短時過載的配電臺區,可采用增大變壓器容量或更換過載能力較強變壓器的方式進行改造。
四是對供電半徑大于 500米小于 1000米且 500米后低壓用戶數大于 30 戶的低壓線路,可采取增加配電變壓器布點的方式進行改造。所帶低壓用戶數較少的低壓線路,可采用加裝調壓器的方式加以解決。
6.提升 10千伏線路調壓能力
一是對供電半徑大于 30 千米,規劃期內無變電站建設計劃,合理供電半徑以后所帶配變數量超過 35 臺,所帶低壓用戶長期存在“低電壓”現象的 10千伏線路,可采用加裝線路自動調壓器的方式進行改造。
二是對供電半徑大于15千米,小于 30千米,所帶低壓用戶存在“低電壓”情況的 10千伏線路,可采取提高線路供電能力的方式進行改造。
7.提升低壓線路調壓能力
一是對供電半徑大于1千米,3 年內難以實施配變布點,且長期存在“低電壓”現象的低壓線路,可采用加裝線路調壓器或戶用調壓器的方式進行改造。
二是對供電半徑大于 500米,小于1千米,供電半徑 500米以后低壓用戶數大于 10戶,且長期存在“低電壓”現象的低壓線路,可采用加裝線路調壓器或戶用調壓器及增大導線截面等方式進行改造。
四、結束語
隨著社會發展及人民生活水平的提高,用戶對電壓質量的要求將越來越高,今后應一手抓組織措施,一手抓技術措施,兩手都要抓,兩手都要硬,緩解無功補償不足和諧波污染,使電網運行更加靈活,可以大大提高電壓合格率,取得顯著的經濟和社會效益。
作者簡介:
[關鍵詞]10kV配網;故障停電;原因;對策
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.42.170
配網是確保電力系統正常運行的重要組成部分,其運行的安全可靠性直接關乎供電企業的服務質量。隨著人們用電需求量的增加,配網故障問題日漸突出,成為亟待解決的問題。10kV配網承擔著人們日常生產生活用電,雖然配網規模不斷擴大,但處于復雜的運行環境中,配網的各項指標就會相應地有所提高。面對10kV配網故障停電問題已經給人們帶著來諸多的不便,且形成了社會性問題,電力企業就需要在電力系統改造的過程中,對于10kV配網故障停電的主要原因進行研究,并提出行之有效的應對措施,以確保配網正常供電。
110kV配網故障停電的主要原因
1.110kV配網持續低壓運行而導致故障停電
配網處于低壓運行狀態出現偏相而導致三相負荷難以均衡分配,最終致使配網供電低壓過低。隨著電壓出現偏移,相電壓持續下降,加之電能用戶大量地用電,就會出現停電現象。特別是用電高峰階段,配電網的供電電壓與用電負載功率之間存在較大差異,使得電壓均衡狀態難以恢復[1]。雖然配網線路已經實施了改造升級,但是由于設備沒有及時更新而使得電網運行環境難以符合不斷提升的電能負荷需求,使得配網運行故障發生。
1.2雷電引發10kV配網故障
中國的配電以架空線路為主,配電網線路布線較高,很容易受到大氣過電壓的影響而引發配網設備運行故障。春、夏兩個季節雷雨頻繁。如果配網設備在雷電感應的作用下使得設備所承載的對地電壓超過了額定值,接地短路現象就會發生。當配電網處于運行狀態下,雷擊會直接破壞到配網設備。雷擊會導致絕緣子閃絡放電,此后,空氣絕緣自行恢復,導電通道形成絕緣介質,使得重合閘動作異常。已經老化的配網設備則不然,其會受到雷擊的影響而使得絕緣子損壞,引發導線斷路。配網線路開關跳閘后不能夠重合,就會引發故障停電。
1.3動物引發的10kV配網故障
配網線路設備的導線多著接頭,如果在電房或者變壓器附近有垃圾堆放,就會使老鼠聚集在配電線路附近。當老鼠攀爬到配電線路上,就會導致接地短路而引發跳閘。如果配電房以及放置在戶外的設備密封不嚴,一些小動物就會進入其中,當配電線路處于運行狀態而老鼠鉆進配電房中,就會引發線路故障。鳥類都喜歡在線路桿塔上建鳥巢,如果鳥類展開翅膀超過40厘米,就會碰到配網線而引發短路。鳥類筑巢使用的樹枝長度超過40厘米,也會引發跳閘故障[2]。
1.4外力破壞而引發的10kV配網故障
架空線路以及桿塔的設計建造即便符合相關規定,在實際運行中,也會由于外力作用而導致配網故障發生。配電網受到外力破壞而導致用戶端故障問題出現。埋在地下的電纜也會由于地面施工而遭到破壞。特別是近些年來城市建設的加快,使得配網的安全性受到威脅。通常情況下,由于外力作用而導致的配電網故障而引發的停電,用戶會電話咨詢有關事項以及解決措施,工作人員對于故障地點以及發生的原因就很容易掌握并及時采取措施排除故障。對于工程施工不當而引發的配電網故障,比如基坑作業、鉆孔作業等,都會造成配網故障停電。
210kV配網故障停電的解決措施
2.1強化10kV配網的運行維護管理
要提高配網運行質量,避免由于低壓問題而導致故障停電發生,就要做好配網的運行維護工作。配網運行過程中,電壓質量綜合治理部門有責任對配網診斷結果進行分析,以針對低壓問題制定出整改措施。如果配網運行中的低壓問題常態化方向發展,就要將配網運行的綜合治理保障體系建立起來,做好配網的運行維護工作。鑒于配網運行維護的成本相對較高,就要對于配網運行風險因素進行分析,對于技術改造、維修等通過智能化管理實現優化配置,以使配網的改造升級更能夠發揮時效性[3]。
為了確保供電電壓的穩定性,工作人員要隨時到“低電壓”問題現場實測電壓,指導用戶科學合理地用電。供電企業還要根據用戶的用電情況調整配電變壓器分接頭,通過對配網的電壓有效調節,以確保對用戶持續供電。運用自動化智能技術還可以實現配網運行的監控,以對于配網的電壓情況全面掌握,不僅可以準確地分析電壓分布情況,還能夠對于電壓質量以評估,啟動現場調查方案,以對配網的低壓問題及時解決,確保配網運行過程中電壓平穩,避免故障停電事故發生。
2.2強化10kV配網線路的避雷水平
在配網線路的布局上,城市的配網線路設計需要考慮到城市環境和配網的安全性,原有的架空線路正逐漸轉向地埋電纜混合線路設計。但是,城鎮依然保留著架空線路。配網架空線路多處于空曠地帶,這樣的地理環境受到雷擊影響較大,所以,架空線路中要設置避雷器,以避免雷雨天氣配網線路受到雷擊影響而引發故障停電[4]。對10kV配網線路的配套設備定期檢查,及時地將絕緣功能性不強的絕緣子淘汰,選用瓷類絕緣子,以提升設備的絕緣性能。為了避免配網線路遭到雷擊后導致接地故障,還要根據配網運行實際以及各種環境因素選擇具有良好避雷效果的避雷器。
2.3采取措施防止小動物破壞
10kV配網線路的配套設備中,戶外設備往往結構于外,要做好絕緣保護。配網界限要選擇絕緣導線,以避免小動物攀爬的過程中造成線路短路。完善設備運行環境,對于配電房、桿塔以及變壓器周圍的雜物要清理干凈,定期檢查配電設備運行情況以及線路是否有所損壞[5]。必要的時候,可以對配電線路的桿塔結構進行改造,比如,在桿塔身上貼反光紙,設置防鼠擋板等方法,以防止老鼠攀爬、鳥類棲息。
2.4提高配電網線路的運行維護工作
鑒于施工質量問題很容易引發配網線路運行故障,就要采取有效的維護措施以降低配網線路故障發生概率。供電企業要與施工單位建立有效溝通,對于配網的分布情況告知施工單位,以防止施工不當而導致配網故障發生。同時,供電企業還要主動地與監理單位協調,以提高施工監督管理力度。對于投入使用的新技術和新設備,要做好驗收、調試工作,以確保設備的使用能夠提高施工質量。要做好配網的日常維護工作,在及時更換老化設備的同時,還要采用帶電檢查措施,及時處理各種故障,以使配網穩定運行[6]。
3結論
綜上所述,10kV 配網作為一項系統化工程,在運行的過程中,受到各種因素的影響而導致故障停電發生,影響了人們正常的生產生活。為了提高配網運行質量,就要對引發配網故障的各種因素有所了解,基于此而制定相應的解決措施,以在降低配網設備故障發生率的情況下,提高配網線路的維護管理質量。只有這樣,才能夠確保10kV 配網為用戶安全供電,配網線路安全運行。
參考文獻:
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[3]趙建永,劉小鴻.加快配電網低電壓治理提高配電網供電質量和能力[J].黑龍江科技信息,2013(22):71.
[4]李顏.10kV配網故障停電原因分析及提高可靠性思路研究[J].科技資訊,2011(9): 148.
關鍵詞: 線損,技術線損,管理線損
Abstract: with the power grid issued each year that the task of increasing power supply, ensure security bring important loads of power network loss will increase greatly. The authors summarize in the grid work in practice line loss operation of the prominent problems, from two angles of the measures to reduce the line loss analysis, the technical measures to reduce loss, must adopt the strong management method tries to security.
Key words: the line loss and technical line loss, and line loss management
中圖分類號:TU74文獻標識碼:A 文章編號:
前言
線損指電網經營企業在電能輸送過程中所發生的全部電能損耗,是電力網綜合電能損耗的統稱,包括自然線損( 電網在電能傳送過程中不可避免的電能損耗)和管理損耗( 偷漏差錯等造成的誤差)。
1線損存在的問題
1.1 線路損耗過高
電網規劃不合理,電源點遠離負荷中心,長距離輸電使損耗升高;
或因線路布局不合理,近電遠供,迂回供電,供電半徑過長等原因使損耗升高。
1)導線截面過大或過小,線路長期輕載、空載或過負荷運行,不能達到最佳經濟運行狀態引起損耗升高。
2) 線路老化,缺陷嚴重,瓷件污穢等原因引起絕緣等級降低,阻抗、泄漏增大,損耗升高。
3) 無功補償不足或過補償,致使無功穿越,影響了供電能力,使線路損耗升高。
1.2 變電主設備損耗過高
1)高耗能變壓器不能及時更新改造。
2)運行方式不科學,致使主變壓器不能按經濟運行曲線運行,造成
主變過負荷運行或輕載運行。
3)無功補償容量不足,無功穿越嚴重,通過線路、變壓器傳輸,造成功率因數低,電壓質量差,有功損耗增加。
4_主設備老化,缺陷不及時消除等原因使介質損耗和瓷瓶、瓷套泄漏增大,導線接頭設備線夾接觸電阻增大,損耗增加。
1.3 配網損耗過高.
1)配電變壓器容量與負荷不匹配,造成“ 大馬拉小車”或“ 小馬拉大車”,引起損耗增加。
2)配電變壓器安裝位置不在偏離負荷中心。
3)低壓無功補償不合理,高峰欠補,低谷過補。
4)電壓等級設置不合理。 高耗能配電變壓器沒有及時更換。
5)低壓線路三相負荷不平衡,引起中性線電流增大,損耗增加。
1.4 管理原因分析
1)營業工作中抄、核、收管理不到位,漏抄、估抄、漏計、錯計現象嚴重。
2)對排灌、供熱等季節性供電配變不能及時停運。 計量設備不按周
期檢修、校驗、輪換。
3)用戶違章用電、竊電。
2降低技術線損的措施
2.1 調度經濟運行
2.11確定環網合理運行方式
電網是合環還是開環運行以及在哪一點開環都與電網安全、 可靠和經濟性有關。 從增強供電可靠性和提高供電經濟性出發應當合環運
行,但合環運行會導致繼電保護復雜化,使可靠性又受影響。 所以開環運行應用網損計算結果選擇最佳解列點。 電網運行首先考慮安全可靠,之后再考慮穩定和經濟。 因此電網按在滿足系統主網設備的 N- 1 安全要求的前提下盡量降低線損的原則進行電網運行方式安排。
2.合理運行電壓
電網運行電壓對電網中元件空載損耗均有影響。一般 35kV 及以上
供電網絡中,提高運行電壓 1%,可降損 1.2%左右。 提高電網電壓水平,且搞好全網無功平衡工作,其中包括提高發電機端口電壓,提高用戶功率因數,采用無功補償裝置等。 無功平衡前提下調整變壓器分接頭。10kV 配電網中,空載損耗約占總損耗 50%~80%,特別是深夜時,因負荷低,則空載損耗比例更大,因用戶對電壓偏移的要求,應適當降低電壓運行。
3.調整負荷曲線、平衡三相負荷
三相負荷不平衡,將增加線損。 這是因為三相負荷不平衡時,各相
的負荷電流不相等,就在相間產生了不平衡電流,這些不平衡電流除了在相線上引起損耗外, 還將在中性線上引起損耗, 這就增加了總的線損。 如果三相負荷平衡,則向量差為零,即
IA+IB+IC=0
應當盡可能使各相負荷相對平衡,否則,中性線上將有電流流過。中性線上流過的電流越大,引起的損耗也越大。 因此在運行中經常調整變壓器的各相電流,使之保持平衡,以降低線損。 一般要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于 10%, 因為不對稱負荷引起供電線路損耗的增加與電流不對稱度的平方成正比。在低壓三相四線制線路中線路的電流不平衡附加線損也是相當大的,定期地進行三相負荷的測定和調整工作,使變壓器三相電流接衡,同時低壓的零線電流也要接近零,這也是無需任何投資且十分有效的降損措施。
2.2 網架結構
2.2.1調整不合理網架結構
加強電網規劃,引導電源合理布局,優化電網結構和供電范圍。 在
電網規劃中,優化電網結構,分區供電,就地平衡,減少電網輸電損耗,降低供電成本;110 千伏及以上輸變電工程項目必須進行節能降耗評估。
2.2.2增建線路回路,更換大截面面積導線
根據最大負荷和相應的最大負荷利用小時數, 與經濟電流密度比較,如果負荷電流超過此導線的經濟電流數值,應采取減少負荷電流或
更換導線,架設第二回線路,加裝復導線。 我市農網采用的架空鋼芯鋁絞線較多, 在選擇導線截面時其經濟電流密度選 1.65 進行計算,10kV架空線不應小于 35mm2,低壓架空線不應小于 16mm2。
3 設備性能
3.1合理配置變壓器
對于長期處于輕載運行狀態的變壓器,應更換小容量變壓器;對于
長期處于滿載、超載運行的變壓器,應更換容量較大的變壓器。 變壓器容量的選擇,一般負荷在 65%~75%時效益最高。 配電變壓器應盡量安裝于負荷中心,且其供電半徑最大不超過 500 米。 農村用電有其自身的特點,受季節和時間性的影響,用電負荷波動大,有條件的地方可采用子母變供電,在負荷大時進行并聯運行,一般負荷可采用小容量變壓器供電,負荷較大時可用大容量變壓器供電。 無條件的地方一般要考慮用電設備同時率,可按可能出現的高峰負荷總千瓦數的 1.25 倍選用變壓器。
3.2增裝必要的無功補償設備,進行電網無功優化配置功率因數的高低,直接影響損耗的大小,提高功率因數,就要進行無功補償,無功補償應按“ 分級補償、就地平衡”的原則,采取集中、分散和隨器補償相結合的方案。對沒有安裝集中補償裝置的變電站 10kV 母線上加裝電容器組,使無功得到平衡。 在線路長負荷大的 10kV 線路上安裝并聯電容器進行分散補償; 對容量為 30kVA 及以上的 10kV 配變應隨器就地補償,使配變自身無功損耗得到就地補償;對 7.5kW 及以上年運行小時數在 100h 以上的電動機重點進行隨器補償。
3.3強化計量裝置的更換和改造
用電計量裝置應安裝在供電設施產權界處, 并提高計量裝置的準確度。 選用降損效果較好的電能表、防竊電能表。 實行一戶一表計量每戶電量并作為收費的依據,有利于監督、分析用電損失情況,及時消除損耗高的原因。
4降低管理線損的措施
隨著目前電網改造的深入和電網結構的優化, 其固有技術線損呈現逐年降低趨勢,電網基本處于經濟運行狀態,因此降低管理線損已成
為當務之急。
4.1 加強用電管理
廣泛深入開展《 電力法》及其配套法規的宣傳。 認真做好防竊電改
造工作, 增強供電計量設施的防盜可靠性, 最大程度地遏制竊電的發生,減少因竊電造成的損失。 加強各營業管理崗位責任制,減少內部責任差錯,防止竊電和違章用電,充分利用高科技手段進行防竊電管理。堅持開展經常性的營業稽查和用電檢查, 對發現由于管理不善造成的電量損失采取有效措施,以降低管理線損。
4.2加強線損異常管理
應采取每月召開一次線損分析會,分析存在問題,針對線損較高或
居高不下的情況, 查找管理方面存在的問題以及電網結構布局的薄弱環節與不合理之處,制訂整改措施,責任落實到部門、個人,使問題能及時發現和解決。
4.3加強理論線損計算工作
通過線損理論計算及時查找線損的升降原因或結癥所在, 準確地掌握各公變、各饋線在各個不同用電季節、各種不同用電負荷線損變化規律及特點。
五、小結