10KV供电系统运行参数优化

陶志良 王亮

(邯郸钢铁股份有限公司西区能源中心,河北邯郸 056003)

10KV供电系统运行参数优化

陶志良 王亮

(邯郸钢铁股份有限公司西区能源中心,河北邯郸 056003)

通过对邯钢新区炼钢变电站几起短路放炮事故及系统运行参数分析,指出炼钢变电站10KV系统存在对地电容电流过大,现有的消弧线圈装置不能有效的补偿接地电容电流,从而引起弧光过电压及相间短路放炮事故。并提出对现有的消弧线圈扩容及运行方式调整的改造方案,使炼钢站10KV系统运行参数得到优化,进而提高供电可靠性,保证邯钢新区电力统的安全稳定运行。

变电站 运行参数 事故 消弧线圈 电容电流 可靠性

1 系统概述

炼钢站10KV系统带着热轧、二冷、炼钢等重要负荷，它的运行情况直接关系到邯钢的生产。炼钢变电站因二冷项目相继投产后，新增10kV配出电缆线路不断增多，且线路太长，电缆对地电容电流跟电缆长度及截面积成正比，这就使得10KV系统对地电容电流不断增大。炼钢站10KV系统有4段母线，其中1#消弧线圈、2#消弧线圈、3#消弧线圈分别安装在10KVI、II、IV母线上，总体补偿电流为100A左右，III母线上没有接地变及消弧线圈。通过现场测量得知电容电流达到130A左右，还有30A左右的电容电流得不到有效补偿，使系统处于欠补偿状态，一旦发生单相接地故障时，消弧线圈不能完全补偿电容电流。容易产生以下影响，(1)引起弧光过电压事故或相间短路事故，(2)对避雷器的最大工作电压不利，易引起避雷器爆炸，

(3)对PT的安全运行不利，(4)诱发污闪。每次事故损失都在百万元以上。在运行期间曾经出现过4次因电缆单相接地故障而引起的相间短路事故，损失严重，每次损失大概在100万左右，其中包括电缆维修费、新设备备件费、因短路事故造成的停产损失等。

2 消弧线圈补偿方式

针对上述情况，需改变消弧线圈补偿方式。而消弧线圈补偿方式有3种情况：(1)完全补偿。即IL=IC，就是消弧线圈的补偿电流IL等于系统对地的总电容电流IC。但该补偿方式存在严重缺陷，易使L对三相对地电容3C发生50HZ交流串联谐振，即wl=1/3wc。串联谐振时，零序电压U0将在电路回路中产生很大的电流，从而使中性点对地电压严重升高，因而该补偿方式不可取。(2)欠补偿方式。即IL＜IC，就是消弧线圈的补偿电流IL小于系统对地的总电容电流IC。该补偿方式下当某个元件被切除或因故障而跳闸后，电容电流减小，很可能是补偿电流等于电容电流而转化为完全补偿，引起串联谐振而产生过电压。(3)过补偿方式。即IL＞IC，就是消弧线圈的补偿电流IL大于系统对地的总电容电流IC。该方式可以有效抑制电容电流，不产生串联谐振引起的过电压，所以我们应对消弧线圈进行扩容改造，根据实际情况增加合适的消弧线圈容量，使系统处于过补偿状态，但要注意保持适当的脱谐度。

3 改造及施工方案

3.1 改造方案

如果采取像3#消弧线圈改造那样，新进一套新设备来代替旧设备，不但费用太高而且周期长。通过讨论我们决定利用上次改造拆下来的旧消弧线圈进行系统优化。通过对现场考察及系统负荷情况了解得知精钢站35KV系统负荷不大且精炼SVC自动投退，站内电容组很少投运，所以计划拆掉精钢站一组电容器，腾出地方用于安装上次消弧线圈改造退下的3#消弧线圈，在10KVIII段上选用合适的备用柜进行改造，调试成功后给其供电，使10KV系统对地电容电流可以完全控制在消弧线圈的调节补偿范围内，同时根据实际情况改变消弧线圈的运行方式。而且拆下来的电容器组及附件可以作为备件使用，当35KV其他电容器故障时更换，大大节约成本。

3.2 施工方案

2013年1月份，完成立项及现场收集资料工作，初步制定了改造计划及时间节点。2月份，完成了电容器本体拆卸工作。将电容器及电抗器全部拆掉，利用液压小车及吊车将电抗器、电容器、瓷瓶等从室内移出并统一存放到指定地点。为安装接地变及消弧线圈腾出了空间。3月份，完成安装接地变本体及消弧线圈工作。将原来改造拆下来的3#接地变及消弧线圈等设备安装到精钢电容器室，规划了具体的尺寸，合理安排安装位置，基础固定，铜排连接等。4月份，完成电缆接引、二次配线工作。将原来的电缆拆掉，规划了新电缆的路径，接引到已经选择好的柜子上。规划二次电缆的路径，确定二次电缆型号及长度，根据工作原理图配二次线。5月份，完成调试及试运行工作。安排试验班对配电柜做了综保试验、开关小车耐压试验及直阻测试、避雷器试验、电缆耐压试验。对新装的4#接地变进行调试工作，期间及时处理了很多问题，圆满完成调试及试运行工作。4#接地变已于5月正式投运。

4 改造后运行情况及经济效益

4.1 改造后运行情况

4#接地变投运后，10KV系统每段母线上都有一组消弧线圈，各自分列运行时都能很好的自动跟踪补偿电容电流，但目前系统的运行方式为10KVI、II段母线并列运行，10KVIII、IV段母线并列运行。也就是1#、2#消弧线圈并列运行，3#、4#消弧线圈并列运行。由于消弧线圈厂家不一样，自动调节系统存在融合问题，这样就出现了在系统电容电流变化时，消弧线圈的自动调节有时会出现错误，同时补偿电感电流，导致电感电流过多，与电容电流多一样会导致系统运行不稳定，或不断调节使系统运行不稳定。通过对系统各段母线电容电流的测量及运行情况检测，最后决定将1#消弧线圈设置为自动调节，2#消弧线圈设置为手动调节并将档位调至最大；将3#消弧线圈设置为手动调节且档位调至最大，4#消弧线圈设置为自动调节。这样就满足了系统在不同运行方式下都不会出现调节出错的问题，通过一段时间观察，系统运行良好，改造完成后没出现一次因单相接地故障造成的短路放炮事故。

4.2 经济效益

通过本次改造，优化了炼钢站10KV系统参数，杜绝了因单相接地而引起的弧光过电压事故及电缆或开关小车相间短路事故，节约电缆、开关小车备件费以及因事故而引起的停产损失共计100万左右，另外节约新消弧线圈购买费及电容器备件费共计100万左右。所以本次改造效益预计为200万左右。

[1]张松,孙伟.消弧线圈自动调谐研究.高压电器,1999.

[2]要焕年,曹梅月.电力系统谐振接地.中国电力出版社,2001年.

[3]刘万顺.电力系统故障分析.水利电力出版社,1986.

[4]孟庆光.电力系统.邯钢动力厂,2008.

[5]李福寿.中性点非有效接地网的运行.水利电力出版社,1993.