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    電力系統核相分析與應用

    鄧貽名,郴電國際發展股份????郴州分??

    摘要:該文結合工作實踐,分析、探討了電力系統中常用的核相方法及其應用,介紹工作中的體會和經驗。 關鍵詞:電力系統;核相 中圖分類號:TM727 文獻標誌碼:B 文章編號:1003-0867(2009)03-0022-03

    電力系統中,新建、改建、擴建後的發電廠、變電所 和輸電線,經常要做核相試驗。核相包括核對相序和相 位,一般採用儀表或相關手段核對兩電源或合環點兩側相 位、相序是否相同。在2008年初的罕見冰災後,各地電網 的災後重建工作中,核相工作是一項重要工作。筆者結合 所在的郴州地方電網核相工作實踐,對電力系統各種核相 方法進行分析與探討。

    2.1.1 使用站內同一電壓等級兩組母線上的TV核相 使用站內同一電壓等級兩組母線上的TV核相,其步 驟如下。 用二次核相核准兩組TV二次接線一致、二次相位 正確(對原已核相的老站,TV接線已核對,此步可省 略)。 將待核的兩個電源分別送到兩段母線TV上,先用相 序表核准兩組TV低壓相序是否一致,然後用電壓表分別 測量兩組TV低壓側U、V、W相之間,如果同相電壓差近 似為零,異相電壓差為100V左右,則證明兩個電源具有 相同的相位,可以並列執行。否則,要分析情況,改變一 次接線後重新核相。 2.1.2 使用站內不同電壓等級但具相同相位兩組母線TV 核相 如某三繞組變壓器,組別為YNynd11,可以在主變高 中壓側母線TV間進行核相。 使用站內不同電壓等級但具相同相位兩組母線TV核 相其步驟如下。 用二次核相核准兩組TV二次接線一致、二次相位正 確(這時加在高壓和中壓的電源為經過變壓器變換的同 一電源,對原已核相的老站,TV接線已核對,此步可省 略)。 將待核的兩個電源分別送到高壓和中壓母線TV上, 先用相序表核准兩組TV低壓相序是否一致,然後用電壓 表分別測量兩組TV低壓側,U、V、W相之間,如果同相 電壓差近似為零,異相電壓差為100V左右,則證明兩個 電源具有相同的相位,可以並列執行。否則,要分析情 況,改變一次接線後重新核相。 2.1.3 利用線路單相TV和母線TV,採用相位儀核相 利用線路單相TV和母線TV,採用相位儀核相,在郴 州地方電網中,有些變電站110kV或35kV母線主接線中 只有一組TV,但幾回出線間構成環網結構,此時必須核 定線路的相序和相位。但無法採用站內兩組母線TV核對 相位的方法,需另闢捷徑。這時可巧妙利用同一電壓等 級的線路單相TV和母線TV,使用相位儀核相。如圖1所 示。 圖1中512與518兩回線路為環網,512線路已正常送

    1發電廠核相

    發電機投運前的核相通常指核對相序,核對後的相序 需保證與系統相序一致,才能正常併網。對於發電機核 相,一般採取如下方法。 首先,核對發電機端TV與母線TV的二次相位是否 正確(確定兩組TV二次接線是否一致、二次相位是否正 確)。這時可採用二次核相法,即用同一電源加在待核 兩組TV高壓側,然後用電壓表在兩組TV低壓側檢查U、 V、W三相,如相電壓為57.7V左右且平衡,再分別檢查 兩組TV低壓同相電壓差是否近似為零,兩相電壓差是否 為100V左右。如果這些都符合要求,則說明兩組TV二次 接線一致、二次相位正確。在發電廠現場核相時,需斷開 發電機與機端TV的電氣連線,用系統電壓(電壓值同機 端電壓)加在機端TV與母線TV上,用二次核相即可核對 其二次相位是否正確。 然後核對發電機的一次相序,使發電機轉起來接近額 定轉速,啟勵並調節勵磁電流使機端電壓接近母線電壓, 調節出力使發電機頻率接近50 Hz。如果在已核對的二次 相位的機端TV與母線TV上,用相序表或多功能相位儀核 對機端TV與母線TV若相序一致,則該發電機可併網。

    2變電站核相

    2.1 35 kV及以上電壓等級的變電站核相 在35kV及以上電壓等級的變電站中,一般利用TV進 RURAL ELECTRIFICATION 行核相。對接入多個電源、構成環網結構的變電站,需核 定並列點各電源的相序和相位。其核相方法大致有:使用 站內同一電壓等級兩組母線上的TV核相;使用站內不同 電壓等級但具相同相位兩組母線TV核相;利用線路單相 TV和母線TV,採用相位儀核相。

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    2009年第3期總第262期

    Operation & Maintenance

    電,需核定518線路的相序、相位。實踐中,筆者利用512 線路U相TV二次對地電壓U609(取自線路TV,此電壓常為 同期或重合閘裝置抽取的線路側電壓,已接入控制室,可 方便的取得)為參考向量,將512線路電源送至母線,使 用相位儀,測定母線TV三相二次對地電壓與512線路TV 二次對地電壓U609之間的相位差,得到一組資料,畫出 母線電壓向量圖;然後斷開512斷路器及其隔離開關,將 518線路電源送至母線,使用相位儀,測定母線TV三相二 次對地電壓與512線路U相TV二次對地電壓U609之間的相 位差,得到另一組資料,畫出母線電壓向量圖。比較兩組 母線電壓向量圖,可以很清楚的判斷兩回線路相序、相位 是否一致。

    線路TV

    執行維護

    3 3~10 kV配電線路環網點或使用者配電室並列點 的核相

    3.1 使用單相TV或核相器在兩電源間一次核相。 在3~10kV配電線路中,為了滿足N-1要求,往往形 成環網手拉手結構。使用者配電室常因供電可靠性需要,採 用了雙電源供電。這時3~10kV配電線路環網點或使用者配 電房並列點必須核相(核對相位一致),以確保合環並列 時的安全。 其核相可使用高壓單相試驗TV或高壓核相器進行核 相。使用器材主要有絕緣棒兩根、絕緣鞋兩雙、絕緣手套 兩雙、試驗導線適量、電壓表一塊。接線如圖2所示。

    U′ V′

    母線TV

    5123 300/5

    5163

    150/5

    5183 300/5

    W′

    5X14-1 512

    516

    518

    圖2 使用高壓單相試驗TV或高壓核相器核相

    5X14 5121

    5161

    5181

    高壓核相工作常由4人進行。一人擔任指揮,兩人穿 絕緣鞋、戴絕緣手套擔任核相員,一人讀表記錄。核相工 作根據指揮人員的命令進行,高壓操作員將高壓引線固定 在絕緣棒上,長短適宜,用絕緣棒引高壓線接觸高壓電源 點時,動作協調,兩核相員相互照應。核相時以現有的相 色為依據,當高壓電源點同相時,TV二次電壓應近似為 零;當高壓電源點異相時,TV二次電壓應近似為100V, 這說明核相結果正確。 核相中採用單相TV,因用絕緣棒引線直接接觸高壓 電源點,應特別注意引線間及引線對試驗人員間的安全距 離,防止引線短路或人身電擊,操作中工作人員有一定的 危險性,現不推薦使用。 現多使用專用核相器核相,其使用絕緣棒接觸帶電部 位,由棒內感應裝置獲得電壓測量值,測試方法與使用單 相TV方法相似,但不存在高壓引線短路及人身觸碰高壓 等危險,儀表連線可直接拖地,安全性較高。 在城區10 kV配電系統中,環網隔離開關或斷路器兩 側分別為架空線和電纜,此時可能因發生鐵磁諧振,使單 相TV或專用核相器二次電壓達到200V左右,不能正常判 斷,需另擇核相點。 3.2 使用單相試驗TV進行二次核相 可在現場利用站內一組TV與單相試驗TV配合,試驗 方法大致如上所述,只是將另一個高壓操作員變為低壓操 作員,單相試驗TV一端接地,僅一端由高壓操作員將長 短適宜的高壓引線固定在絕緣棒上,用絕緣棒引線接觸高 壓電源點,防止了上述使用單相TV的方法中高壓引線短 RURAL ELECTRIFICATION

    圖1 利用同一電壓等級的線路單相TV和母線TV用相位儀核相

    核相中應注意,試驗中必須注意保證儀器準確無誤, 兩次測量參考向量必須取同一向量(本例都取512線路TV 二次對地電壓U609),測量時注意電壓極性不能搞錯, 並注意防止人身誤碰帶電部分,防止TV二次短路。記錄 和分析要準確。 此法取一固定的電壓為參考向量,用同一組母線電壓 互感器取兩電源點送電至母線TV時,二次電壓與該參考 向量的相位差比較畫向量圖,可有效避免電壓互感器接線 錯誤造成的誤判斷。 對35 kV系統採用此方法核相時,因線路單相TV往 往接在U、V相,接線時標號為U609、V609(取自線路 TV),測試時切不可套用站內有兩組母線TV核對相位 的方法測量線路U609、V609與母線電壓三相電壓差。在 2008年冰災後,某站35kV線路的核相工作中,實際線路 TV接在V、W相,但其二次標號仍為U609和V609,試驗 人員測試二次標號的U609(實際對應一次側為W相)、 V609與母線電壓U630、V630電壓差基本為0,線間電壓 為100V,差點錯誤判斷相位正確,實則U、W反相了。 在此案例中,筆者利用線路單相TV和母線TV,使用相位 儀核相防止了因接線問題導致的錯誤判斷。 2.2 在單電源終端變電站核相 因單電源變電站不存在環網及核定相位問題,變電站 相序的測量可以方便地在TV二次側使用相序表測得。

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    安全生產 Safety

    單相接地時二次電壓回路分析

    周軍,浙江省富陽市供電局

    浙江省富陽供電局35kV裡山變電所10kVII段母線接 地告警繼電器 KV動作,但現場儀表及監控裝置顯示II段 母線電壓三相均正常。(後經線路班巡線檢查發現為某10 kV線路單相接地。) 到達現場後,對10 kV母線電壓的二次迴路及儀表 進行檢查,發現保護屏上10kVII段母線接地告警繼電器 (KV)動作,其線圈上有59V電壓,而繼電器整定值為 20V,KV應該動作。但從儀表及監控裝置上看,母線三 相電壓均與正常情況時相差不大(其每相的二次電壓經測 量均為57V左右),如果按照標準的電壓回路接線,應該 無接地故障,接地告警繼電器線圈上不應該有電壓。因為 10kV系統發生單相接地時,正確的現象應該是在一次的 10kV母線接地相電壓為零,非接地相電壓升至線電壓, 零序電壓升高至相電壓,而在二次盤表及監控系統上也應 該反應出和實際一次電壓相同的情況。

    圖1 原來的電壓互感器原理圖

    壓,發現仍與控制屏上測量到的一致,此時,懷疑電壓互 感器接線錯誤或電壓互感器本身有問題。經過初步檢查判 斷後,再與圖紙對照,發現了問題。 根據此電壓互感器接線,當發生單相接地時,故障相 電壓為零,電壓互感器一次側中性點電壓升高至相電壓,

    1事故分析

    圖1為電壓互感器原理圖,首先在電壓互感器櫃二次 迴路的端子排上檢查,測量電壓均和保護屏上一致。即三 相電壓正常,零序電壓為59V。斷開各端子,再次測量電 路等弊端,安全性有所提高。其接線如圖3所示。 操作中先在同一電源上核對二次相位,高壓接U′、 V′、W′各一次,低壓對應按U630、V630、W630(因 單相TV二次為100V,故U630、V630、W630取100V繞 組)各測一次,如果三個讀數近似為0V,則二次相位正 確。 核對一次相位,將兩個電源分別接至母線TV與試驗 TV上,用絕緣棒分別碰待並U、V、W相各一次,對應測

    U 630 V 630 W 630 U′ V′ W′

    其他兩相升高至線電壓。而在二次側,由於N600接地點 的位置在三相電壓互感器的x處,二次側三相電壓反映 的是電壓互感器上各相a和x之間單相繞組上的電壓U ax, U bx ,U cx ,也就是反映了一次側單相電壓互感器上的電 建。災後恢復及新架設的線路建成投運前一項重要工作, 即測量線路絕緣電阻及核相,確定線路的絕緣狀況及線路 兩側U、V、W標色是否一致。輸電線路的核相,不能採 用上述電氣核相。實際工作中往往將核相與測線路絕緣兩 者結合起來進行。測量時首先在本側測量線路U相對V、 W相及地的絕緣電阻值,一般達數十兆歐以上,然後線上 路對側分別在標色U、V、W相裝設接地線,如對側標色 U相的測得絕緣電阻變為0了,說明線路兩側相標一致。 依此類推,測定V、W相位。 個別老線路,絕緣電阻很低,僅幾兆歐,基本接近為 0,此時對線路核相結果的判斷需慎重,應結合電氣核相 來綜合判斷。

    圖3 使用單相試驗TV進行二次核相

    35 kV線路往往線上間(如U、V相)裝設了單相 TV,測量絕緣及定相時應拆除TV一次接線,以免影響測 量結果。 對發電廠併網線路只需核定相序一致(正序),則可 以正常併網;對兩個電網的併網線路,也只能測量相序, 不能核定兩網的相位及二次電壓差。 (責任編輯:陳淑芳)

    量母線低壓U630、V630、W630各一次,三次電壓表讀 RURAL ELECTRIFICATION 數對應編號時應近似為零;不對應時電壓表讀數近似為 100V,說明相位正確。反之,需針對情況進行。

    4輸電線路的核相

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