廠用高壓母線過電壓原因分析及對策 216改

1、廠用高壓母線過電壓原因分析及對策張少飛（青島捷能電力設計有限公司，山東青島266061 陳宗寧（青島漢河熱電有限公司，山東 青島266061）摘 要：企業(yè)在實際運行中可能遇到各種廠用母線過電壓故障，故障原因不盡相同，本文 僅針對一現實案例進行分析，剖析原因，并找出解決方案。關鍵詞：母線；過電壓；外特性0引言某熱電廠為企業(yè)的自備電廠，裝有1臺汽輪發(fā)電機組，發(fā)電機額定功率15MW，額定電壓 10.5kV。熱電廠通過兩條10kV聯絡線與企業(yè)的變電站相連。變電站共兩臺主變，容量 6300kVA，變比352*2.5%/10.5kV,兩臺主變并列運行。發(fā)電機組采用并網不上網，正常運 行方式：發(fā)電機發(fā)出功率

2、10000kW，扣除熱電廠自用電2000kW，剩余8000kW功率送至企業(yè)變 電站最終由生產車間全部消耗，原則上不向外網輸送電量。本文實例：第1次并網：機組并網前10kV母線電壓10.6kV，并網成功十幾秒后，在增加無功的過程 中，母線電壓上升至12kV，造成鍋爐給水泵過電壓保護動作跳閘，機組打閘停機，鍋爐緊急 停爐。第2次并網：經過上述故障跳閘，運行人員判斷機組并網后電壓急劇升高是生產車間無功 補償裝置未退出造成的，于是聯系將生產車間所有補償裝置（380V）退出，之后機組順利并網 成功。此時35kV側聯絡線功率因數只有0.8左右。為了提高功率因數，發(fā)電機組需要增發(fā)無 功功率。因擔心電壓升高導

3、致再次停機，運行人員開始嘗試性緩慢增加無功，以提高功率因 數，并時刻關注母線電壓。當母線電壓增加至11.5kV時，功率因數仍無法達到0.9,于是放 棄繼續(xù)增加無功。調整無功，使母線電壓維持11.2kV運行，但此時35kV聯絡線功率因數不達 標。1原因分析發(fā)電機并網前，生產車間生產時10kV母線電壓10.6kV，不生產時10.9kV。根據國家標準 電能質量 供電電壓偏差（GB/T 12325-2008），20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電 壓的7%。根據國家標準標準電壓（GB/T 156-2007）系統(tǒng)標稱電壓為10kV，設備最高電 壓12kV。由此可見，發(fā)電機并網前10kV母線電壓已偏高，

4、說明主變高壓側抽頭位置不合適， 需要調整。針對本文實例，下面分析10kV母線電壓升高的原因。理論基礎：由變壓器的等效電路可以看出，變壓器本身是一個電阻和電抗的串并聯電路， 電流在這一阻抗網絡中產生電壓降，即變壓器的阻抗壓降。顯然，變壓器負載的性質決定著這 一阻抗壓降的性質。當變壓器的負載為感性時，阻抗壓降使輸出電壓降低，隨負載的增大，阻 抗壓降增大，輸出電壓降低更多。但如果變壓器帶容性負載，則變壓器阻抗壓降可能使變壓器 的輸出電壓升高，隨負載的增大，二次電壓升高。當一次側外加額定電壓、二次側的負載性質不變時，二次側輸出電壓U2與負載電流I2之間的關系，即變壓器的外特性。顯然，在1=0時，u=u

5、，外特性可以用標幺值表示，即22 2NU *=f（I *）。不同負載性質時變壓器的外特性如圖1所示。2 2為了表征變壓器輸出電壓隨負載變化的程度，引入了電壓調整率的概念。所謂電壓調整 率，就是保持一次電壓為額定值、負載功率因數為常數、從空載到負載時二次電壓變化的百分 數。負載為額定負載（12*=1）、功率因數為額定值（通常為0.8滯后）時的電壓調整率稱為額 定電壓調整率。額定電壓調整率是變壓器的主要性能指標之一，通常為5%左右，所以一般電 力變壓器的高壓繞組均有土 5%的抽頭，以便進行電壓調節(jié)。第一次并網：發(fā)電機并網前兩臺主變從電網吸收功率8000kW，功率因數0.9，低壓無功補 償裝置全部投

6、運。并網后，雖然有功功率不大，但因無功功率增加較快，使主變功率因數快速 上升。根據變壓器的外特性，運行點會向上移動，即二次側輸出電壓會升高。第二次并網：發(fā)電機并網前兩臺主變從電網吸收功率8000kW，功率因數0.8，低壓無功補 償裝置全部退出。并網后，發(fā)電機有功功率增至10000kW，扣除熱電廠自用電2000kW，剩余 8000kW功率送至企業(yè)生產車間全部消耗，即此時主變已接近空載運行。根據變壓器的外特 性，運行點向左移動至I2*=0附近，二次側電壓升高。由此可見，這個實例中，發(fā)電機并網后母線電壓上升是正常的，是由變壓器的外特性決定 的。2解決方案將兩臺主變的高壓側抽頭都調高一檔，調整后，10

7、kV母線電壓如下：生產車間不生產時：10.3kV；生產車間生產時：10kV；熱電廠設備運行，發(fā)電機并網前： 9.7kV；機組并網后電壓升到10.3kV。生產車間全部無功補償裝置投運，利用發(fā)電機調節(jié)35kV 聯絡線功率因數維持0.9以上。3注意問題發(fā)電機并網是否都會導致母線電壓升高？答案是否定的。舉例說明，某熱電廠有兩臺發(fā)電 機，當一臺發(fā)電機運行時，主變向外網供電4000kW。當另外一臺發(fā)電機并網，假設其發(fā)電功 率6000kW,此時主變向外網供電lOOOOkW。根據變壓器的外特性，因為主變的負載率增大了， 所以運行點會向右移動，即二次側電壓會下降。由此可見，發(fā)電機并網不會必然導致母線電壓 升高，具體情況要具體分析，但都是由變壓器的