某变电站10kV母线电量不平衡问题分析及处理

江敏丰

摘要：造成变电站母线电量不平衡的原因有多方面的，本文根據实际情况分析了造成不平衡的因素，提出解决方法，为电网运行提供了准确、可靠的电能计量技术支持。

关键词：电量平衡；运行方式；负荷分流

根据基尔霍夫电流定律，电路中流入任意一节点（断面）的电流之和必然等于流出该节点（断面）的电流之和，即任意节点（断面）的电流代数和必然为零，也就是说在电路中任意节点或断面能量保持守恒。实际运行中，由于母线电阻热效应和电晕效应，母线上也会消耗一定的电能。因此，母线电量并不是完全平衡的。根据运行经验，不同电压等级下母线电量不平衡率在以下是合格的：

220kV及以上电压等级不大于±1%；

110kV及以下电压等级不大于±2%。

1 故障情况

某变电站运行人员向计量中心反映，近1个月以来该站10kV母线电量平衡率均在90%以下，不平衡率远大于2%，达不到供电局对变电站母线平衡率的考核要求。计量人员现场查看该变电站运行方式为：1号、2号主变并列运行，110kV侧Ⅰ、Ⅱ段母线分段运行，10kV侧Ⅰ、Ⅱ段母线并列运行。

2 问题分析

造成变电站母线电量不平衡的原因有很多种，大体通过以下方面进行分析查找：

（1）依次对该变电站10kV主变和Ⅰ、Ⅱ段母线各出线电能表进行现场校验，电能表误差均在合格范围内。

（2）查看电能表更换记录，确定近2个月计量所是否对该变电站10kV线路和主变的电能表进行更换，是否发生电能表底码传递错误。

（3）经过询问该变电站运行值班人员，了解到运行人员在对10kV主变电能表和Ⅰ、Ⅱ段配电室各间隔电能表进行电量抄录时，采用的是2人同时进行抄表，这样就杜绝了由于抄表时间不同步，造成电量出现差异的可能。

（4）把周电量报表上的倍率和计量装置运行台帐上电流、电压互感器变比进行核对，报表和台帐上的倍率一致，为了进一步核验倍率是否有误，计量人员用钳型电流表测出10kV 各间隔出线二次电流，然后再对照计量表屏上各电流表显示的一次电流，结果显示电流互感器变比没有错误。

（5）由于10kV主变和各出线无法停电，所以不能对各间隔电流互感器和电压互感器进行现场检定，经查阅2010年至2012年该变电站10kVⅠ、Ⅱ段各间隔出线互感器周期检定原始记录，各间隔互感器的误差均在合格范围内，所以在运行中的10kV各间隔电流、电压互感器误差合格。

（6）经查阅该变电站近2个月的设备运行记录和巡视记录，得知该变电站设备运行正常，未发生过因为母线瓷瓶或电气设备绝缘水平低、泄漏电流增大引起的母线接地故障。

（7）根据DL/T448-2000规程规定，Ⅰ、Ⅱ类用于贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次压降应不大于其额定二次电压的±0.2%，其它类电能计量装置电压互感器二次压降应不大于其额定二次电压的±0.5%，对10kV主变和Ⅰ、Ⅱ段各间隔出线运行中的电压互感器进行二次压降测试，各间隔二次压降均在合格范围内，不会影响母线电量不平衡。

（8）通过对10kV主变和各出线间隔电能表进行相量测试，看出各间隔电能表接线正确。

（9）计量人员把近1个月抄见电量进行对比，未出现电量多抄或少抄现象，抄录数据正确无误。

（10）由于计算出的母线电量不平衡率为正，即：进母线电量多于出母线电量：（501主变电量+502主变电量）大于各出线间隔电量之和，说明并没有由于负荷降低使得主变电流互感器变比过大造成漏计电量现象。

（11）该变电站1号、2号主变运行方式如图1所示：110kV侧Ⅰ、Ⅱ段母线采用分段运行方式，10kV侧Ⅰ、Ⅱ段母线采用并列运行方式。

（12）从该变电站1号、2号主变技术参数中了解到，1号主变容量S1e=50000kVA，2号主变容量S2e=31500kVA；高压-低压短路阻抗1号主变UId（%）=18，2 号主变U2d（%）=17.2。2 月8日～3月12日1号、2号主变10kV侧和110kV侧抄见电量统计见表1。

从表1可以看出2号主变110kVⅡ段负荷一直太重，其承担的负荷反而比1号主变多很多，这与理论的负荷分配情况相反。对502主变电能表进行现场校验时发现该电能表的电流Ia、Ic均为反向电流，502 2号主变相量图如图2所示。

用钳型电流表现场测得502主变电能表电流Ia、Ic均为反向电流，Ia=Ic=-0.226 A，此时主控室保护屏上的电流表显示502主变一次电流为0 A，该电流表为单方向电流表，可以进一步说明502电能表二次电流为反向电流，所以判定有反向电量流入2号主变。由此确定该变电站10kV母线电量不平衡是由于2台并列运行的主变110kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行，10kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行，由于2号主变额定容量较小，而实际中110 kVⅡ段负荷远大于Ⅰ段负荷，造成负荷分配不均，2号主变的反向电流由10kV母线倒送过来，流入110kVⅡ段母线，使2台主变之间产生环流，这直接影响到10kV母线电量平衡率。

3 解决措施及可行性分析

3.1 改变运行方式

（1）闭合110kV侧母联开关300，使110 kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行。如果2台主变110kV侧并列运行，短路电流较大，所以110kV侧母线上的出线开关不能选用轻型开关，根据变电站提供的短路电流计算表可知，各出线开关短路电流较小，所以闭合110 kV 侧母联开关300不可行。

（2）利用313旁路转移一部分负荷至110kVⅠ段母线上。由于近期正好处在供电局春季检修期间，所以313旁路不能长时间带电，因此利用313旁路转移负荷不可行。

（3）断开10kV侧母联开关500，使10kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行。由于该变电站10kV母线带有电铁负荷，该条线路是铁路信号电源，除此之外还带有10多家大工业用户，为提高供电可靠性和安全性，必须将Ⅰ、Ⅱ段母线并列运行，因此断开500母联开关不可行。

3.2 更换电能表，计量502电能表反向电量

计量所将该变电站502电能表更换为多功能双向计量电能表，取代了原有有功无功组合表。在计算10kV母线平衡率时，抄录502电能表反向电量计入10kV出母线电量中。更换电能表后跟踪统计10kV母线电量不平衡率均在±2%以内，达到规程要求，同时满足供电局对母线电量平衡率考核要求。

根据流入2号主变的电量等于流出2号主变的电量加上变损，验证2号主变高、中、低压三侧电量，满足公式：102正向电量+502反向电量=302正向电量+502正向电量+变损。（由于2 号主变高压侧没有装表，所以102主变电量是由110kVⅡ段母线电量推算出来的，变损忽略不计），说明502电能表反向电量流入2号主变内。

采用转移负荷的方法，将110kVII段母线上部分负荷倒至110kVI段母线，使主变负荷分配更加合理，便于运行管理。更换502电能表为正、反向计量电能表后，虽然能准确计算出10 kV 母线电量平衡率，但考虑到主变潮流分布，建议供电局最优方案是尽快将110kVII段母线上的部分负荷转移至110kVI段母线上。

4 结束语

通过分析变电站母线电量不平衡的原因，运用科学的手段解决母线电量不平衡问题，总结出一套解决母线电量不平衡的方法，切实有效地提高了现场工作人员解决此类问题的效率和工作能力，大大提升了计量人员的业务技能水平，为供电局考核线路损耗提供了准确数据，为整个电网运行提供了准确、可靠的电能计量技术支持。