電網(wǎng)電壓事故的預(yù)防與處理

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一、事故處理規(guī)程對(duì)電網(wǎng)電壓事故的規(guī)定
    電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo),事故處理規(guī)程規(guī)定:系統(tǒng)中樞點(diǎn)(即省調(diào)規(guī)定的電壓監(jiān)測(cè)母線(xiàn),下同)電壓超過(guò)規(guī)定的電壓曲線(xiàn)數(shù)值±5%且持續(xù)時(shí)間超過(guò)1小時(shí)為構(gòu)成障礙,超過(guò)2小時(shí)算作事故;若超過(guò)電壓曲線(xiàn)規(guī)定值的±10%,并且持續(xù)時(shí)間超過(guò)30分鐘也構(gòu)成障礙,超過(guò)1小時(shí)也算作事故。電壓事故處理由省調(diào)負(fù)責(zé)。
    二、電網(wǎng)電壓不合格的危害
    1、對(duì)于電力用戶(hù)
    各種用電設(shè)備都是按照額定電壓來(lái)設(shè)計(jì)制造的,這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行能取得佳效果,電壓過(guò)大地偏離額定值,將對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生不良影響。
    例如照明燈,其發(fā)光效率、光通量和使用壽命均與電壓有關(guān)。當(dāng)電壓升高,白熾燈和日光燈的光通量將要增加,但使用壽命將縮短;反之,電壓降低,則使光通量降低,燈發(fā)光不足,影響人的視力和工作效率。異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是與其端電壓的平方成正比的,當(dāng)電壓降低10%時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)矩大約要降低19%.如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載不變,電壓降低時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,轉(zhuǎn)差增大,定子電流也隨之增大,發(fā)熱增加,繞組溫度增加,加速絕緣老化,使用壽命縮短;當(dāng)端電壓太低時(shí),電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn),甚至在重載下不能啟動(dòng)。電爐等電熱設(shè)備的出力大致與電壓的平方成正比,電壓降低就會(huì)延長(zhǎng)電爐的冶煉時(shí)間,降低生產(chǎn)率。
    2、對(duì)電網(wǎng)而言
    電壓降低會(huì)使電網(wǎng)的電能損耗增大。電壓過(guò)低時(shí)還可能危及電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,發(fā)生電壓崩潰事故。而電壓過(guò)高要影響設(shè)備的絕緣。
    因此,保證用戶(hù)處的電壓接近額定值是電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。
    三、電網(wǎng)電壓偏低及偏高的原因
    1、電壓偏低的原因
    (1)供電網(wǎng)絡(luò)或配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理,特別是一些農(nóng)電線(xiàn)路送電距離太長(zhǎng),供電半徑過(guò)大,導(dǎo)線(xiàn)截面太小,使線(xiàn)路電壓損失太大。
    (2)電網(wǎng)無(wú)功功率電源不足或無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備管理不善,長(zhǎng)期失修、經(jīng)常停用等,使無(wú)功平衡破壞,這是電網(wǎng)電壓水平普遍下降的根本原因。
    (3)變壓器分接頭位置放置不合理。
    (4)電網(wǎng)接線(xiàn)不合理,負(fù)荷過(guò)重,負(fù)荷功率因數(shù)低,電力設(shè)備檢修及線(xiàn)路故障等,均可能使電網(wǎng)電壓下降。
    2、電網(wǎng)電壓偏高的原因
    隨著現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展,20—30萬(wàn)KW大容量機(jī)組直接接入超高壓電網(wǎng),以及500KV超高壓線(xiàn)路的投入運(yùn)行,其線(xiàn)路充電功率較大,每百公里充電功率(電容性無(wú)功功率)約10萬(wàn)Kvar,使220KV—500KV超高壓電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功過(guò)剩,使主網(wǎng)電壓過(guò)高。這是電網(wǎng)發(fā)展的新課題。
    四、電網(wǎng)電壓調(diào)整措施
    擁有充足的無(wú)功功率電源是保證電網(wǎng)有較好運(yùn)行電壓水平的必要條件。但要使所有用戶(hù)處的電壓質(zhì)量都符合要求,還必須采用各種調(diào)壓手段。就電力網(wǎng)而言,目前調(diào)整用戶(hù)端電壓的手段,主要采取如下措施:
    (1)適當(dāng)選擇變壓器的變比;
    (2)改變線(xiàn)路參數(shù)R和X及改變無(wú)功功率分布,以減少網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗。
    為了保證中樞點(diǎn)電壓變動(dòng)不超過(guò)規(guī)定范圍,在無(wú)功功率平衡的前提下,可以采用如下幾種調(diào)壓方法:
    1、利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓
    改變變壓器的變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。它分兩種方式,即無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓。
    (1)無(wú)載調(diào)壓
    所謂無(wú)載調(diào)壓,即是不帶負(fù)荷調(diào)壓,這種調(diào)壓必須在變壓器斷開(kāi)電源之后停電操作,改變變壓器分接頭,達(dá)到調(diào)整二次電壓的目的。因?yàn)闊o(wú)載調(diào)壓時(shí)需要停電,所以這種調(diào)壓方式適用于季節(jié)性停電的變(配)電站。由于不能根據(jù)負(fù)荷變化,靈活調(diào)節(jié)電壓,故許多城市電網(wǎng)對(duì)110KV及以上變壓器都已逐步采用有載調(diào)壓變壓器。
    (2)有載調(diào)壓
    有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷運(yùn)行的條件下切換其分接頭,而且調(diào)壓范圍也較普通變壓器大,調(diào)壓級(jí)數(shù)多,調(diào)壓范圍可達(dá)額定電壓的20%—30%.所以在110KV及以上變壓器得到廣泛應(yīng)用,并隨著農(nóng)網(wǎng)改造二期工程的收尾,在農(nóng)網(wǎng)中也得到了大力推廣。
    2、改變電力網(wǎng)的無(wú)功功率分布進(jìn)行調(diào)壓
    改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布的辦法是在輸電線(xiàn)末端,靠近用戶(hù)處裝設(shè)并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。
    電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備主要有同期調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止補(bǔ)償器。
    (1)同期調(diào)相機(jī)
    同期調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上就是只能發(fā)無(wú)功功率的發(fā)電機(jī),它在過(guò)激運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)供應(yīng)感性無(wú)功功率,欠激運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸取無(wú)功功率。所以改變同期調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁,可以平滑地改變它的無(wú)功功率的大小和方向,因而可以平滑地調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓,既可提高電壓,也可降低電壓。同期調(diào)相機(jī)可以裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置,能自動(dòng)地在電網(wǎng)電壓降低時(shí)增加輸出的無(wú)功功率,以維持系統(tǒng)電壓。特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí),在系統(tǒng)故障時(shí)也能提高電網(wǎng)的電壓,這對(duì)提高電網(wǎng)穩(wěn)定性是有利的。但是同期調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械,運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜,有功損耗也大,投資費(fèi)用較大。在我國(guó)常裝在樞紐變電站。在國(guó)外,現(xiàn)在很少采用而改用靜止補(bǔ)償器。
    (2)靜電電容器
    靜電電容器可按三角形和星形接法接在變電站母線(xiàn)上,只能供給電網(wǎng)無(wú)功功率,而不能吸收無(wú)功功率。它供給的無(wú)功功率QC值與所在結(jié)點(diǎn)的電壓U的平方成正比,即:
    所以電壓下降時(shí),它供給的無(wú)功功率也減小,因此,在電網(wǎng)發(fā)生故障或其它原因而使電壓下降時(shí),其輸出的無(wú)功功率反而減少,結(jié)果導(dǎo)致電網(wǎng)電壓繼續(xù)下降,這是靜電電容器的缺點(diǎn)。靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小,既可集中使用,又可分散裝設(shè)就地供應(yīng)無(wú)功功率,以降低線(xiàn)路上的功率損耗和電壓損耗。靜電電容器每單位容量的投資費(fèi)用少,運(yùn)行時(shí)的功率損耗也較小,維護(hù)也方便。為了在運(yùn)行中調(diào)節(jié)電容器的功率,可將電容器連接成若干組,根據(jù)負(fù)荷變化,分組投入和切除。它廣泛地應(yīng)用在系統(tǒng)變電站和用戶(hù)配電所中。
    (3)靜止補(bǔ)償器
    靜止補(bǔ)償器又稱(chēng)可控靜止無(wú)功補(bǔ)償器,是一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償電源。其特點(diǎn)是將可控的電抗器與靜電電容器并聯(lián)使用,電容器可發(fā)出無(wú)功功率,可控電抗器則可以吸收無(wú)功功率,可以按照負(fù)荷變化情況進(jìn)行調(diào)節(jié),因而使母線(xiàn)電壓保持穩(wěn)定。它能快速、平滑地調(diào)節(jié)電壓,運(yùn)行維護(hù)方便,功率損耗小,對(duì)不平衡的負(fù)荷變化可以作到分相補(bǔ)償,對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較強(qiáng),我國(guó)500KV變電站大都安裝了靜止補(bǔ)償器。
    另外,對(duì)于目前一些離電廠(chǎng)較近的500KV的變電站,由于500KV進(jìn)線(xiàn)線(xiàn)路充電功率較大,使得這類(lèi)變電站主變壓器的電壓較高,為了使二次側(cè)的電壓符合要求,僅靠調(diào)整變壓器分接開(kāi)關(guān)有時(shí)很難奏效,因此通常會(huì)在二次側(cè)母線(xiàn)上并聯(lián)一些分組的電感線(xiàn)圈,以便根據(jù)電壓的波動(dòng),適當(dāng)增加無(wú)功功率和電壓的損耗,達(dá)到降壓的目的。
    3、改變線(xiàn)路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓
    電壓損耗可近似為電壓降的縱向分量:
    在輸送功率一定時(shí),改變參數(shù)R和X的大小,可以改變電壓損耗,起到調(diào)壓作用。
    (1)用串聯(lián)電容補(bǔ)償線(xiàn)路參數(shù)的方法調(diào)壓
    在高壓電網(wǎng)中,通常電抗X比R大得多,用串聯(lián)電容的方法,改變線(xiàn)路電抗以減小電壓損耗。對(duì)于負(fù)荷功率因數(shù)低、輸送功率較大、負(fù)荷波動(dòng)大、導(dǎo)線(xiàn)截面較大的線(xiàn)路,串聯(lián)電容器調(diào)壓,效果尤其顯著。
    (2)按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線(xiàn)截面
    在低壓電網(wǎng)中,用戶(hù)很多又很分散,容量又不大,且導(dǎo)線(xiàn)截面較小,電壓損耗中PR/U分量所占的比重較大,并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償不僅不經(jīng)濟(jì),且均受到限制,對(duì)于這種電網(wǎng),改變導(dǎo)線(xiàn)電阻將取得一定的調(diào)壓效果。因此在低壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中,按照規(guī)定的允許電壓損耗,選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線(xiàn)截面,是保證用戶(hù)電壓質(zhì)量的重要措施之一,隨著農(nóng)網(wǎng)改造二期工程的進(jìn)行,這一措施得到了很大程度的落實(shí),農(nóng)網(wǎng)中,因?qū)Ь€(xiàn)截面小造成線(xiàn)路功率和電壓損耗大的狀況得到了很大程度的改善。
    (3)用串聯(lián)電感線(xiàn)圈增加線(xiàn)路無(wú)功功率和電壓損耗的方法調(diào)壓
    對(duì)于一些輸電距離遠(yuǎn)、輸送功率大的500KV線(xiàn)路,由于線(xiàn)路的充電功率較大,整個(gè)線(xiàn)路呈現(xiàn)容性,功率因數(shù)高,使線(xiàn)路末端的電壓很高,這時(shí)通常采用在線(xiàn)路上串聯(lián)電感線(xiàn)圈的方法,吸收線(xiàn)路上過(guò)剩的容性無(wú)功,增加電壓損耗,以達(dá)到調(diào)壓的目的。
    4、輔助性調(diào)壓措施——通過(guò)變更發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流改變發(fā)電機(jī)的端電壓來(lái)調(diào)整電壓
    這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓。對(duì)孤立電廠(chǎng)直接供電的小型電網(wǎng),因線(xiàn)路不長(zhǎng),其電壓損耗不大,故改變發(fā)電機(jī)電壓就可滿(mǎn)足用戶(hù)的電壓質(zhì)量要求。但對(duì)多級(jí)變壓的供電范圍大的系統(tǒng),僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般不能滿(mǎn)足要求。