三礦6kV母線并列運(yùn)行可行性分析

1、新集三礦6kV母線并列運(yùn)行可行性分析張磊目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 系統(tǒng)概況1 HYPERLINK l bookmark6 設(shè)計(jì)方案分析1 HYPERLINK l bookmark8 2.1繞組聯(lián)結(jié)方法2電壓比3短路阻抗3 HYPERLINK l bookmark18 容量比4 HYPERLINK l bookmark20 系統(tǒng)仿真5 HYPERLINK l bookmark30 其它可行方案7附件1：1#變參數(shù)8附件2：2#變參數(shù)9附件3：核相試驗(yàn)報(bào)告11 三礦6kV母線并列運(yùn)行可行性分析系統(tǒng)概況三礦供電系統(tǒng)現(xiàn)有兩路35kV進(jìn)線，第一路引自蘆集

2、220kV變電所，第二路引自鳳臺(tái)110kV變電所。在兩路進(jìn)線中，電壓等級(jí)相同，但在相位上存在300偏差，造成礦區(qū)35kV母聯(lián)不能合閘，并且在6kV側(cè)兩段母線也不允許并列運(yùn)行,嚴(yán)重影響了礦區(qū)的供電安全。設(shè)計(jì)方案分析根據(jù)三礦的既有條件，雖然在35kV側(cè)不能合母聯(lián)，但通過理論分析，如果合理設(shè)置兩臺(tái)變壓器的聯(lián)結(jié)組別，在6kV側(cè)還是可以滿足并列運(yùn)行條件的。在GB/T13499-1992電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則中規(guī)定：變壓器并聯(lián)運(yùn)行系指并聯(lián)的各變壓器的兩個(gè)繞組，采取端子對(duì)端子的直接相連接方式下的運(yùn)行。兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器必須滿足以下條件：各對(duì)繞組所用的聯(lián)結(jié)方法應(yīng)彼此配合；電壓比應(yīng)相等，其偏差應(yīng)在允許范圍內(nèi)；短路

3、阻抗或阻抗電壓和負(fù)載匹配；在GB/T17468-1998電力變壓器選用導(dǎo)則中規(guī)定：變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件為：相位關(guān)系要相同，即鐘時(shí)序數(shù)要相同；電壓和變壓比要相同，允許偏差也相同；短路阻抗相同，盡量控制在允許偏差范圍土10%以內(nèi)；容量比在0.52之間。在DL/T572-95電力變壓器運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定：變壓器并列運(yùn)行的基本條件為：聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同；電壓比相等；阻抗電壓值相等。這些條件的確定主要是為了防止在二次側(cè)形成環(huán)流和合理分配變壓器的出力，對(duì)照此規(guī)定，我們可以合理選擇變壓器，使其二次側(cè)滿足此條件。在電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中的第5-2節(jié)“主變壓器型式的選擇”中關(guān)于繞組數(shù)量和聯(lián)結(jié)方式的選擇條款規(guī)定“變壓器繞

4、組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。”同時(shí)，手冊(cè)還指出：電力系統(tǒng)采用的繞組聯(lián)結(jié)方式只有Y和D,各側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體情況來確定。由于三礦兩條35kV進(jìn)線之間存在30。相位差，其35kV側(cè)兩段母線間母聯(lián)不能在同時(shí)帶電時(shí)合閘,所以這種運(yùn)行方式不屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并聯(lián)運(yùn)行,但可以通過規(guī)定的并聯(lián)運(yùn)行必須遵守的條件來確定兩臺(tái)變壓器二次側(cè)必須滿足的條件。首先分析這幾個(gè)條件的實(shí)質(zhì)。2.1繞組聯(lián)結(jié)方法對(duì)于由同一個(gè)電源供電的兩臺(tái)變壓器，當(dāng)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)不能配合時(shí)，在二次側(cè)的對(duì)應(yīng)線電壓之間肯定會(huì)存在至少有300的相位差，由于二次側(cè)線電壓的大小是相等的，則在兩個(gè)對(duì)應(yīng)的線電壓之間肯定會(huì)有一個(gè)至少等于0.

5、52倍線電壓的電壓差：AV=|V-V|二2Vsinl5o二0.52Vlab2ablablab又因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，在這個(gè)電壓差的作用下，即使沒有負(fù)荷，也會(huì)在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生幾倍于額定電流的環(huán)流，燒壞變壓器。所以在標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)繞組聯(lián)結(jié)方法應(yīng)彼此配合是為了保證二次側(cè)電壓相位的相同。在三礦的兩條進(jìn)線中，相位上存在300偏差，絕對(duì)不能直接合閘?？紤]到變壓器在變換電壓的同時(shí)，還能夠調(diào)整相位，可以通過合理設(shè)置兩臺(tái)變壓器的繞組聯(lián)結(jié)組別，使得二次側(cè)電壓同相位。在本方案中，第一路35kV進(jìn)線變壓器采用D,dl2接線組，第二路35kV進(jìn)線變壓器采用Y,dll接線組，通過變壓器接線組別的差異使得在6kV出

6、線側(cè)達(dá)到相同的相位。其相序圖如下所示。RdPYc-LL1廿進(jìn)線超前如度2樣進(jìn)線圖一變壓器原副邊電壓相序圖由相序圖可以看出，在1#進(jìn)線上，變壓器采用D,dl2接線組，一次側(cè)和二次側(cè)同相位；在2#進(jìn)線上，變壓器采用Y,d11接線組，一次側(cè)和二次側(cè)存在300相位差，恰恰在二次側(cè)將2#線路的相位調(diào)整為與1#線路相同，這樣就符合了二次側(cè)同相位的條件。2.2電壓比對(duì)于并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，如果變比不相等，則會(huì)在二次側(cè)兩個(gè)對(duì)應(yīng)繞組之間產(chǎn)生電勢差，由于是并聯(lián)運(yùn)行，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，在這個(gè)電壓差的作用下，產(chǎn)生一個(gè)環(huán)流，占用了變壓器的容量，當(dāng)變比相差比較多時(shí)，還會(huì)燒壞變壓器。所以在標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)電壓比相等是為了保證二次

7、側(cè)電壓相位的相同。在三礦的兩臺(tái)變壓器中，其額定電壓均為35kV/6.3kV,在二次側(cè)提供的均為6.3kV的線電壓，不會(huì)形成環(huán)流。2.3短路阻抗對(duì)于兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器1#、2#，定義以下參數(shù)：Se1:1#變壓器的額定容量Se2：2#變壓器的額定容量S1：1#變壓器的實(shí)際負(fù)荷S2：2#變壓器的實(shí)際負(fù)荷Uk1%：1#變壓器的短路電壓百分比（變壓器銘牌上有標(biāo)明）Uk2%：2#變壓器的短路電壓百分比（變壓器銘牌上有標(biāo)明）則并聯(lián)后的負(fù)荷比例為：Sel-SU%2e2U%k2當(dāng)Uk1%=Uk2%時(shí)，S1/S2=Se1/Se2，兩臺(tái)變壓器的負(fù)荷率相等，這是最理想的情況，變壓器的利用率也最高。當(dāng)兩臺(tái)短路阻抗不同

8、的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，將造成不能按比例分配負(fù)載。當(dāng)短路阻抗小的變壓器滿載時(shí)，短路阻抗大的變壓器卻欠載，以致并聯(lián)運(yùn)行的變壓器總?cè)萘康貌坏匠浞掷?。三礦的兩臺(tái)變壓器不是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并聯(lián)情況，但為了負(fù)載的均勻分配，也需要對(duì)短路阻抗有所要求，若假設(shè)兩路進(jìn)線能夠提供的功率大致相同，則此兩臺(tái)變壓器短路阻抗也應(yīng)相同。實(shí)際中，1#變的阻抗電壓為7.24%,2#變的阻抗電壓為7.31%，短路阻抗在允許的偏差范圍內(nèi)。2.4容量比對(duì)于并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，如果容量不同，則各變壓器的電阻和電抗也不同，即使短路電壓相同，也會(huì)產(chǎn)生不平衡電流，當(dāng)容量相差很多時(shí)，此不平衡電流和負(fù)荷電流的合電流可能會(huì)超過允許值。在三礦的兩臺(tái)變壓器中，

9、其容量均為8000kVA,容量比為1。由此可見，經(jīng)過采用D,d12接線組的1#變和采用Y,d11接線組的2#變后，在6kV側(cè)，符合并列運(yùn)行的條件，可以合6kV母聯(lián)開關(guān)，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入并列運(yùn)行模式。系統(tǒng)接線圖如下所示：圖二系統(tǒng)接線圖為了保證安全，在第一次投入前必須進(jìn)行核相實(shí)驗(yàn)并且測量兩段6kV母線間的電壓，確認(rèn)相位相同且電壓等級(jí)相同后才能進(jìn)行相關(guān)操作。系統(tǒng)仿真根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，利用Matlab軟件進(jìn)行了仿真計(jì)算，仿真模型如圖所示：圖三仿真模型在此模型中，為了能夠更好的觀察各個(gè)相關(guān)電氣量的變化，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的仿真方案：1.所有斷路器（Breaker）初始設(shè)置均為為分閘狀態(tài)。2Line135kVBrea

10、ker和Line235kVBreaker在系統(tǒng)運(yùn)行0.5s后合閘，這樣可以在前0.5s內(nèi)觀察斷路器兩側(cè)的電壓波形（電源相電壓）。結(jié)果如下：在電壓波形圖上可以看出，35kV側(cè)電源進(jìn)線相位相差300,符合三礦的實(shí)際情況。3在系統(tǒng)運(yùn)行1s后Line16kVBreaker合閘，系統(tǒng)運(yùn)行2s后Line26kVBreaker合閘，這樣可以在0.5s1s內(nèi)觀察6kV側(cè)電壓波形，驗(yàn)證是否同相位；在上面幾個(gè)波形圖中可以看出，在6kV側(cè)兩條線路電壓相位相等，當(dāng)Line16kVBreaker和Line26kVBreaker分閘時(shí)，35kV側(cè)電源進(jìn)線電流很小，是變壓器的空載電流；6kV兩段母線間母聯(lián)合閘時(shí)6kV側(cè)兩條

11、線路上的電流沒有變化,其值基本為零。4Fuhe1Breaker和Fuhe2Breaker在系統(tǒng)運(yùn)行4s后合閘，這樣可以在5s6s內(nèi)觀察6kV側(cè)電流波形（變壓器帶載電流），驗(yàn)證兩臺(tái)變壓器的負(fù)載分配。結(jié)果如下：從上圖中可以看出，在帶載后，6kV側(cè)兩條線路流過的負(fù)荷電流基本相等,也即兩臺(tái)變壓器的負(fù)載分配均衡，出力相同。由以上的仿真結(jié)果可以得出，在本方案下：系統(tǒng)6kV側(cè)電壓相同，相角相同；合6kV母聯(lián)不會(huì)在系統(tǒng)中形成環(huán)流；兩臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，出力相同這驗(yàn)證了方案的可行性。其它可行方案若電力系統(tǒng)不允許6kV并列運(yùn)行，在現(xiàn)有條件下，比較經(jīng)濟(jì)的方案是增設(shè)備自投（APD）裝置，在切換時(shí)也會(huì)有短時(shí)停電，但時(shí)間

12、可設(shè)置小于0.1s，對(duì)電動(dòng)機(jī)沒有影響，但涉及到的微機(jī)保護(hù)需要調(diào)整。另外，建議在35KV母聯(lián)斷路器處和35kV母線至變壓器間斷路器處增設(shè)隔離開關(guān)，將變電所主接線改為外橋接線，在平時(shí)只是利用一條進(jìn)線電源，大檢修時(shí)可以更換線路，而變壓器和斷路器可以正常檢修。參考文獻(xiàn)：GB/T13499-1992電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則GB/T17468-1998電力變壓器選用導(dǎo)則DL/T572-95電力變壓器運(yùn)行規(guī)程戈東方.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（電氣一次部分）M,北京：水利電力出版社，1989.方榮惠.電機(jī)原理及拖動(dòng)基礎(chǔ)M，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2002.許實(shí)章.電機(jī)學(xué)（上冊(cè)）M,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.7關(guān)

13、根志.某擴(kuò)建電廠主變繞組聯(lián)結(jié)方式的分析J，變壓器，Vol.37No.4.附件1：1#電力變壓器相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB1094.3,5-85GB1094.1,2-85產(chǎn)品代號(hào)1AB.710認(rèn)定證書號(hào)1093400223出廠序號(hào)865產(chǎn)品型號(hào)SF9-8000/35相數(shù)3相額定容量8000KVA額定電壓35kV/6.3kV額定頻率50Hz聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)D,d12調(diào)壓級(jí)數(shù)高壓低壓阻抗電壓（%）電壓（V）電流（A）電壓（V）電流（A）I36750II35875III3500013263007337.24w34125V33250冷卻方式ONAF絕緣水平AC85/L1200使用條件戶外器身吊重8715Kg絕緣油重2580Kg總重13835Kg安慶變壓器有限公司制造附件2：2#電力變壓器相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB1094.3,5-85GB1094.1,2-85產(chǎn)品代號(hào)認(rèn)定證書號(hào)出廠序號(hào)產(chǎn)品型號(hào)SF9-8000/35相數(shù)3相額定容量8000KVA額定電壓35kV/6.3kV額定頻率50Hz聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Y,d11調(diào)壓級(jí)數(shù)高壓低壓阻抗電壓（%）電壓（V）電流（A）電壓（V）電流（A）I36750125.7II35875128.7III3500013263007337.31w34125135.3V33250138.