母線電量不平衡原因分析及解決辦法

母線電量不平衡因素分析及解決方法烏魯木齊電業(yè)局電能計(jì)量中心黃琰2月摘要：母線不平衡率是電能計(jì)量工作中需要注意的核心問題，控制母線不平衡率在原則范疇之內(nèi)是電能計(jì)量人員的重要任務(wù)之一。本文首先分析了引發(fā)變電站母線電量不平衡的多個因素；之后針對母線電量不平衡的因素進(jìn)行舉例分析；最后提出了查處辦法以及對應(yīng)的解決方法。核心詞：母線，電量不平衡，電能計(jì)量，集中抄表系統(tǒng)目錄：摘要： 1核心詞： 10引言 11母線電量不平衡概念 12引發(fā)母線電量不平衡重要因素分析 23母線電量不平衡實(shí)際案例分析及解決方法 23.1倍率差錯，計(jì)量有誤 23.2計(jì)量裝置接線錯誤造成母線電量不平衡 33.3集抄故障造成母線電量不平衡 53.4潮流方向誤判斷造成母線電量不平衡 63.5無功賠償不及時(shí)造成母線電量不平衡 64結(jié)束語 8參考文獻(xiàn) 90引言變電站母線電量不平衡故障因素的查處，是電能計(jì)量中一項(xiàng)技術(shù)性、經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，它涉及到的計(jì)量裝置多、接線復(fù)雜(有的計(jì)量、測量、遠(yuǎn)動共用一條電流回路)，如何快速精確的查處這類故障是電能計(jì)量人員所盼望的。隨著新疆電力事業(yè)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用，為了確保各變電站運(yùn)行的可靠性，同時(shí)為了對各變電站的電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。烏魯木齊市電業(yè)局在各個變電站安裝了集抄系統(tǒng)，加大對變電站各級母線電量平衡率的統(tǒng)計(jì)分析，為經(jīng)營管理工作提供了可靠的參考根據(jù)。本文著重分析造成母線不平衡的因素及其對策分析，方便在此后的工作中能為電能計(jì)量人員快速判斷和解決母線電量不平衡提供參考。1母線電量不平衡概念“母線電量不平衡”是指變電站變壓器低壓側(cè)進(jìn)入母線的電量和母線各路出線電量和之差。就變電站的一條10kV母線來講，母線正常消耗電量重要涉及母線導(dǎo)體電阻的損耗電量以及導(dǎo)線、斷路器接觸電阻、電壓互感器(TV)及電流互感器(TA)等損耗的電量，這些均可影響母線電量的不平衡。在正常狀況下，TA、TV以及電能表的測量誤差也影響到母線電量的不平衡?！澳妇€”終究正常耗電量多少為正常，原國家電力公司《電力網(wǎng)電能損耗管理規(guī)定》對變電站各電壓等級的母線電量不平衡率規(guī)定以下：220kV及以上電壓等級不不不大于±1%；110kV及下列電壓等級不不不大于±2%。母線不平衡率的計(jì)算公式見式1-1：（1-1）其中，——母線電量不平衡率，%；——輸入電量；——輸出電量。2引發(fā)母線電量不平衡重要因素分析引發(fā)“母線電量不平衡”的因素有諸多，下列我們就這些因素進(jìn)行分析。首先是某些常見因素：（1）電能表故障：電能表誤差不合格、485通訊端口不暢通等。（2）計(jì)量裝置倍率錯誤，這分為兩個方面：①TA變比問題：老變電站的計(jì)量TA變比臺賬不清晰，更換TA而未告知計(jì)量中心，集抄服務(wù)器終端的變比設(shè)立與現(xiàn)場TA變比不符，這些都有可能造成倍率錯誤。②TV變比問題：因素同上。（3）計(jì)量裝置錯誤接線：計(jì)量裝置錯誤接線有電能表電壓二次回路失壓，電流二次回路短路、斷路造成失流，電能表元件中不是接入對應(yīng)相別的電壓和電流，互感器極性接反等。（4）互感器誤差不合格及TV二次回路壓降超標(biāo)：誤差超差、TV二次回路壓降過大影響計(jì)量的精確性等等。（5）集抄采集故障：新上線路未接入集抄系統(tǒng)，部分線路表集抄器無法采集數(shù)據(jù)等，造成計(jì)算電量不平衡。另首先，是某些不常見的因素：（6）運(yùn)行方式變化，電能計(jì)量裝置接線方式與其不適應(yīng)。（7）潮流方向誤判斷。（8）設(shè)備因素：母線瓷瓶或電器設(shè)備絕緣水平低，有漏電現(xiàn)象發(fā)生；計(jì)量端子氧化，造成回路阻抗增大等等。（9）無功賠償不及時(shí)也會造成母線電量不平衡。3母線電量不平衡實(shí)際案例分析及解決方法3.1倍率差錯，計(jì)量有誤（1）某220kV變電站35kV專線供電大客戶，原計(jì)量點(diǎn)在客戶側(cè)，后根據(jù)計(jì)量裝置管理規(guī)程，將計(jì)量點(diǎn)設(shè)在變電站內(nèi)，客戶側(cè)改為參考表，TA、TV變比根據(jù)原變電站統(tǒng)計(jì)提供，通過一種月電量對比，變電站側(cè)統(tǒng)計(jì)電量不大于客戶側(cè)紀(jì)錄電量；（2）某110kV變電站，根據(jù)集抄系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)計(jì)算出母線電量不平衡。因素分析：實(shí)例1：現(xiàn)場檢查兩側(cè)電能表，接線正常，誤差合格，TA變比對的，但發(fā)現(xiàn)兩側(cè)二次回路電壓相差較大，變電所側(cè)二次電壓為95V，客戶側(cè)為102V。在停電檢修時(shí)，核算TV變比，發(fā)現(xiàn)變電所側(cè)主變35kV側(cè)電壓互感器實(shí)為38.5/0.1，根據(jù)CT變比為600/5，算得實(shí)際倍率為46200，而按35/0.1計(jì)算，錯誤倍率為4，造成倍率錯誤，電量少計(jì)。實(shí)例2：現(xiàn)場查找故障因素，發(fā)現(xiàn)其中一條線路檢修工區(qū)新?lián)Q電流互感器，變比由原來的200/5更換為400/5，同樣造成倍率錯誤，母線電量不平衡。對策：結(jié)合工程竣工檢查驗(yàn)收，各類電能計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)方案應(yīng)經(jīng)有關(guān)的電能計(jì)量人員審查通過，及時(shí)更新電能計(jì)量裝置的檔案，在集中抄表系統(tǒng)中進(jìn)行對應(yīng)的設(shè)立。3.2計(jì)量裝置接線錯誤造成母線電量不平衡（1）集中抄表數(shù)據(jù)反映某110kV變電站10kV母線電量日平衡率為±2.5%，按考核指標(biāo)，母線電量不平衡率為≤±2%，現(xiàn)場檢查10kV全部運(yùn)行的電能表及二次回路接線，發(fā)現(xiàn)10kV2#所用變處在運(yùn)行狀態(tài)，但電能表無電壓不顯示，造成電量丟失。（2）集中抄表數(shù)據(jù)反映某110kV變電站10kV母線電量日平衡率超標(biāo)?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)1#主變10kV側(cè)電能表有誤接線。（3）某局電能計(jì)量中心發(fā)現(xiàn)一變電站母線電量不平衡率偏高。通過計(jì)算變電站一周母線電量不平衡率，發(fā)現(xiàn)此變電站10kV關(guān)口計(jì)量點(diǎn)存在異?！，F(xiàn)場檢查該變電站10kV線路關(guān)口表，發(fā)現(xiàn)此線路關(guān)口表向量圖，有時(shí)正常，有時(shí)不正常。進(jìn)一步檢查，計(jì)量中心工作人員通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)此線路計(jì)量二次電流b相實(shí)驗(yàn)端子氧化，造成b相回路阻抗增大，造成b相開路，使線路關(guān)口計(jì)量漏計(jì)電量。因素分析：實(shí)例1：當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式為2#主變10kV側(cè)停電檢修，10kVⅠ、Ⅱ段母線并列運(yùn)行，10kV2#所用變處在運(yùn)行狀態(tài)，而10kV2#所用變電能表電壓取自2#主變10kV側(cè)電能表，由此造成電能表失壓而不計(jì)電量。此變電站為老站，10kV各出線電能表電壓取自各出線高壓開關(guān)柜輔助端子處，而10kV2#所用變電能表為考核站用電新電能表，二次回路電壓為后期并接于2#主變10kV側(cè)電能表。實(shí)例2：現(xiàn)場檢查1#主變10kV側(cè)電能表，無失流失壓現(xiàn)象，電壓相序?yàn)檎嘈颍β室驍?shù)為0.90，；；判斷此誤接線為：電壓端子錯接成b、c、a，電流端子接成Ia，-Ic，即第一元件接Ubc，Ia；第二元件Uac,-Ic。向量圖為圖1：UacUac∮∮UcUbUaIc-IcUbcIa30°+∮圖1根據(jù)向量求功率體現(xiàn)式：而對的接線的功率為，不平衡電量=*100%，=0.9，=25.84°，則母線不平衡電量為56.1%實(shí)例3：圖2為V形接線b相斷線后的原理接線圖和等值電路圖。圖2其中Z1、Z2分別表達(dá)電能表電流線圈1和2的阻抗值，Z0可無視。此時(shí)電流只能這樣流動，從A相電流互感器正端流出，經(jīng)電路表第一元件電流線圈，再反向經(jīng)第二元件電流線圈，回到C相電流互感器的正端，然后再回到互感器的負(fù)端。此計(jì)量故障點(diǎn)隱蔽處在于，出現(xiàn)該類型的故障后，多功效全電子式電能表既沒有失流，又沒有失壓，電能表不報(bào)警。從多功效全電子式電能表顯示屏上觀看Ia、Ic兩相電流平衡，功率因數(shù)和正常狀況下差別不大，若不用儀器測試，很難發(fā)現(xiàn)電能表漏計(jì)電量。對策：對于（1）問題，應(yīng)敷設(shè)一根控制電纜到10kV2#所用變高壓開關(guān)柜輔助端子處取電壓，可避免因運(yùn)行方式變化而少計(jì)電量。一次、二次熔絲斷裂或接觸不良也可能造成電能表缺相運(yùn)行。同時(shí)也有因電壓互感器故障造成二次回路電壓在低于電能表電壓規(guī)定值范疇（現(xiàn)電能表正常工作電壓普通為0.75U-0.8U）。失壓問題，唯有加強(qiáng)集抄系統(tǒng)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測。對于（2）、（3）問題，定時(shí)檢查設(shè)備檢查計(jì)量裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，改正錯誤接線，導(dǎo)線接頭氧化的要進(jìn)行檢修、打磨、維護(hù),減小接觸電阻。3.3集抄故障造成母線電量不平衡（1）某220kV變電站母線電量不平，現(xiàn)場查找故障，發(fā)現(xiàn)有新上線路未接入集抄系統(tǒng)以及部分線路無法采集數(shù)據(jù)。因素分析：將新上線路接入集抄系統(tǒng)后，解決部分線路無法采集數(shù)據(jù)的集抄故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)有電能表的485通訊線正負(fù)反接現(xiàn)象，2#串口中有一電能表485通訊端口有短路現(xiàn)象，造成2#串口全部無法采集，將短路故障表更換后，再調(diào)節(jié)485接線，集抄系統(tǒng)成功采集。對策：對集抄系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場解決。系統(tǒng)管理人員與檢修、調(diào)度部門經(jīng)常聯(lián)系溝通，有新上線路要及時(shí)索要線路信息并設(shè)立入集抄系統(tǒng)中。3.4潮流方向誤判斷造成母線電量不平衡（1）在220kV某變電站計(jì)算35kV母線電量不平衡率中，發(fā)現(xiàn)35kV母線電量不平衡率超標(biāo)，計(jì)算時(shí)1#主變35kV側(cè)、2#主變35kV側(cè)電能表方向?yàn)檎颍?5kV**一線、**二線兩條線路下網(wǎng)為正向，上網(wǎng)為反向，兩條線路當(dāng)時(shí)均為上網(wǎng)輸送電量。但現(xiàn)場檢查**一線、**二線時(shí)，兩條線路上網(wǎng)下網(wǎng)潮流方向不一致，計(jì)算上下網(wǎng)輸入輸出電量時(shí)錯位，造成母線電量不平衡。因素分析：與測量回路串接。線路實(shí)際為反向輸送電量，計(jì)量反向有功。工作人員定時(shí)檢查電能表后，誤覺得兩條線路極性反，隨即將極性反接，造成**一線、**二線計(jì)量回路上下網(wǎng)方向與實(shí)際不一致。對策：建議配備計(jì)量專用電流、電壓互感器或者專用二次繞組。且其二次回路中不得接入與電能計(jì)量無關(guān)的設(shè)備。有時(shí)計(jì)量、保護(hù)和測量回路共用一組母線電壓互感器，容易使電壓互感器二次回路過載，造成壓降超差，影響精確性。另外，還應(yīng)加強(qiáng)對線路運(yùn)行狀況的監(jiān)控并對反向上網(wǎng)線路或者是有可能反向上網(wǎng)的線路建立有關(guān)檔案，使工作人員及時(shí)理解，以免再發(fā)生這類誤操作事故。3.5無功賠償不及時(shí)造成母線電量不平衡（1）某變電站35kV兩條新線路新投運(yùn)后，35kV母線不平衡電量值超標(biāo)次數(shù)增加諸多。針對這一狀況，現(xiàn)場查找故障，確認(rèn)電能表無端障，電能表二次接線無錯誤及電能表誤差合格后，母線不平衡電量值超標(biāo)次數(shù)仍無改善。隨即對兩條線路進(jìn)行專項(xiàng)檢查，重要是在負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷時(shí)進(jìn)行測量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在設(shè)備停電時(shí)對TV、TA的誤差進(jìn)行測量，檢查極性，對二次回路進(jìn)行全方面檢查。因素分析：帶電時(shí)測得的線路數(shù)據(jù)見表1-表2。此線路（編號3515）獨(dú)立TA，變比150/5，電流相位角是以電壓Uab作為參考向量測得。表1某日20：00-21：00所測得的數(shù)據(jù)（高峰期）相別電流電壓功率備注A相0.70A∠103.419.2W電流幅值相差較大，相位角偏大，兩相功率相差大C相0.89A∠103.831.1W表2次日02：00-03：00所測得的數(shù)據(jù)（低谷期）相別電流電壓功率備注A相0.09A∠105.2-0.5W電流幅值相差較大，相位角偏大，兩相功率相差大，A相功率為負(fù)C相0.16A∠105.613W由表1、表2可看到不管是高峰期還是低谷期，明顯的兩相相位角偏差大，特別是A相相位角比較滯后。兩相功率相差也較大，還出現(xiàn)負(fù)功率，具體因素不得而知，但基本可排除負(fù)荷大小的問題。鑒于此，對3515線路計(jì)量回路進(jìn)行停電檢查，成果為：3515線路計(jì)量回路無問題。隨即對這個月的無功電量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)無功電量數(shù)值較大，大多占到有功電量的1/3--1/2。檢查功率因數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)低于0.5時(shí)，A相有功功率值為負(fù)，此時(shí)總有功功率值不大于C相有功功率值，兩相功率相差較大。與否會是功率因數(shù)過低引發(fā)這類問題呢？檢查電容器投退狀況，比較電容器投入和退出的功率因數(shù)。在電容器投入前僅有0.5，投入后為0.88。隨即在次日又進(jìn)行了一系列的數(shù)據(jù)測試，測得的數(shù)據(jù)見表3-表4表3次日10：00-11：00所測得的數(shù)據(jù)3515（投入電容賠償器）相別電流電壓功率備注A相0.42A∠10231W

C相0.40A∠10238W表4

次日10：00-11：00所測得的數(shù)據(jù)3515（未投電容賠償器）相別電流電壓功率備注A相0.61A∠1015.3W電流幅值相差較大，相位角偏大，兩相功率相差大

C相0.56A∠10150.4W再次進(jìn)行全方面檢查實(shí)驗(yàn)，未投入電容賠償器全部數(shù)據(jù)均與以前測得數(shù)據(jù)無明顯變化，回路檢查接線對的，電容賠償器投入后對35KV母線不平衡電量值進(jìn)行跟蹤計(jì)算，全部時(shí)段35KV母線電量不平衡率均在合格范疇內(nèi)。

結(jié)論可知，造成35kV母線不平衡電量值超標(biāo)的因素是3515線路負(fù)荷的功率因數(shù)太低所致。當(dāng)功率因數(shù)不大于0.5時(shí)，造成3515線路計(jì)量出現(xiàn)誤差，最后成果體現(xiàn)為35kV母線不平衡電量值超標(biāo)。對策：由于這種狀況發(fā)生的幾率較少，并且比較隱蔽，普通易被無視，造成現(xiàn)場檢查工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此特提出此事例進(jìn)行分析。若頻繁出現(xiàn)功率因數(shù)表讀數(shù)不大于0.5的典型現(xiàn)象，應(yīng)擬定為無功賠償不及時(shí)的特殊因素所致母線不平衡電量值超標(biāo)。因此，要重視無功賠償作用，加強(qiáng)無功賠償管理，適時(shí)投退無功源，確保計(jì)量精確，同時(shí)由于電能表制造廠家在設(shè)計(jì)制造時(shí)可能只考慮正常負(fù)荷狀況下的計(jì)量精確度，如果計(jì)量對象的功率因數(shù)較低，能夠?qū)ｉT提出規(guī)定，進(jìn)行特別制造。4結(jié)束語總而言之，在發(fā)現(xiàn)母線電量不平衡故障時(shí)，應(yīng)首先縮小查找范疇，排除電表本身的故障等某些設(shè)備故障后，另首先要對某些常規(guī)故障點(diǎn)進(jìn)行排查，帶電核對變比、與