德庆电网35kV等级电压不平衡问题解决方法的研究与应用

蔡智勇

摘 要：近年来我们根据研究分析的结果，将德庆主网变电站现有的电压抽取装置改为极小电容量的SF6绝缘电压抽取装置通过降低挂接的电压抽取装置的电容值，从而大大减少电压不平衡度，从根本上解决了德庆主网35kV等级电压不平衡的问题，大大提高了德庆片区的供电可靠性，提高了供电质量。对以后遇上相关的故障处理具有一定的参考价值。

关键词：电网35kV等级；电压不平衡；解决方法；研究应用

中图分类号：TM727 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0099-02

Abstract： In recent years， according to the results of the research and analysis， we changed the existing voltage extraction device of the main substation of Deqing network into the SF6 insulation voltage extraction device with minimal capacitance by reducing the capacitance of the connected voltage extraction device. This greatly reduces the voltage imbalance， fundamentally solves the problem of 35 kV grade voltage imbalance in Deqing main network， greatly improves the reliability of power supply in Deqing area， and improves the quality of power supply. It has certain reference value for dealing with related faults in the future.

Keywords： power network 35kV grade； voltage imbalance； solution； research and application

前言

近年来，随着德庆电网负荷容量及覆盖面积逐渐增大，出线回路数增多、线路的供电半径缩短、线路TYD的数量不断增多，德庆电网35kV母线三相电压不平衡情况越来越严重，给设备运行维护带来了极大的困扰，为此我们进行了详细的研究分析。

自2011年起至今，肇庆德庆电网各变电站35kV母线电压一直存在三相不平衡的情况，近期各站的35kV母线有时还发PT断线信号，而实际为A相电压低，B相电压高导致三相电压不平衡而发信“PT断线”。针对此情况，我们对德庆主网相关站的电压、电流情况进行采集、分析，发现110kV、10kV电压显示三相平衡，无明显异常，而35kV电压均出现A相电压偏低，B相电压偏高，且各站的大小一致性较好；对相关站的35kV避雷器进行带电测试，无发现异常；对35kV三相电压不平衡的发展情况进行查找，发现电压不平衡情况日趋严重；对相关站的设备接地情况进行检查及对相关主变进行试验，均无发现异常。

设备缺陷的原因排除后，我们通过查阅大量的资料，对德庆电网35kV母线电压不平衡的情况进行了详细理论计算分析。

1 分析引起系统母线电压不平衡的原因

（1）电容效应引起的电压不平衡，即当线路轻载时，由于线路的容抗大于感抗造成的线路末端电压高于始端的现象。实际上，系统中电源容量是有限的，即Xs>0，当发生电容效应时，线路的电容电流流过电源上的电感也会造成电压升高，从而引起电压不平衡。显然，电源容量越小，电容效应越严重。

（2）三相PT不对称引起的电压不平衡。三相PT对称但线性度不好，从而引起电压不平衡。此时的对地电容范围、过电压和过电流要比线性度一致时大得多，可见线性度的提高对抑制电压不平衡的作用还是很明显；线路PT非全相运行时也会造成电压不平衡，一相或两相PT的接入会导致系统三相对地电容的不平衡，从而引起电压不平衡。

2 進行电压不平衡的计算

在中性点绝缘的电力系统中，由于各相对地电容不相等（因线路排列方式造成），引起了中性点对地的位移电压。中性点绝缘的等效电路如图1所示。

有下列计算

由上式可知，当CA+CB+CC=C0时，则上式分子z=（1+？坠2+？坠）C0=0。所以UP0=0。由此可知，在中性点绝缘的电力系统中，三相不平衡相电压可由三相对地不平衡电容引起。

3 取110kV荔枝岗站为试点对35kV母线电压不平衡情况进行计算

由于本计算中不考虑其他引起电压不平衡的因素，即假设负荷等各种因素都平衡。仅考虑线路电压互感器的接入对电压不平衡的影响。等效电路及取值如下，图2中CA为线路电压互感器电容量，Ca、Cb、Cc为线路对地电容。

线路电压互感器电容量C=0.02μF，35kV荔高线架空线路单相对地电容为0.09μF（约19.23km），忽略线路负荷影响，YA=34.58×10-6（S），YB=YC=28.3×10-6（S），代入网络不对称度公式计算

可见电压不平衡度存在（正常时等于零）。

4 线路TYD对35kV系统电压不平衡造成影响进行计算分析

针对线路TYD对35kV系统电压不平衡造成的影响进行相关的分析计算，计算总结如下：

35kV线路（以下计算均以线路导线LGJ-120进行）短距离架空线路时，线路对地电容量范围值如下：

在输送长度不超过20km的情况下，35kV线路对地电容值不超过0.1μF，并且线路越短，该值越低。

经统计，德庆片区的35kV高良、播植、凤村站及110kV荔枝岗站的35kV线路TYD电容量均为0.02μF。在不考虑35kV系统负荷及系统因素的情况下进行三相不平衡度计算，假定35kV线路采用单一架空排列方式，并且没有进行换相处理。

如果把线路TYD更换为电容值0.01μF后，重复上述计算，由计算可知，只要在A相增加了TYD，不管是0.01μF还是0.02μF电容量，都造成三相电压不平衡度超标，线路长度越短，超标额度越大。

为验证我们的理论计算成果，我们以110kV荔枝岗站为试点，制定、实施《德庆片区35kV电压不平衡原因测试方案》对三相电压不平衡的原因进行现场论证：110kV荔枝岗站35kV1M、2M空母线运行时三相电压平衡（3U0电压值为0.54kV），只带35kV荔高线（不带线路TYD）的空载线路运行时母线三相电压也平衡（3U0电压值为0.58kV），只带35kV荔高线（带线路TYD）空载线路运行时35kV母线电压就不平衡了（3U0电压值为3.48kV）。由此验证了35kV线路电容式电压互感器是引起35kV母线电压不平衡的主要原因。

根据上述的理论计算分析及现场验证结果，我们将德庆主网变电站现有的35kV线路电压抽取装置（型号为：TYD35/√3-0.02FH，电容量：0.02？滋F）改为极小电容量的SF6绝缘电压抽取装置（型号：JDQX-35W2，电容量：0.001 ？滋F），通过降低挂接的电压抽取装置的电容值，从而大大减少电压不平衡度，从根本上解决了德庆主网35kV等级电压不平衡的问题。

参考文献：

[1]施永，杨向真，苏建徽，等.微网系统不平衡电压补偿控制策略[J].电力系统自动化，2017，41（23）：96-102.

[2]翟灏，卓放，易皓，等.基于SVG的电网多节点电压不平衡综合抑制方法[J].电力系统自动化，2017，41（12）：40-47.

[3]王皓怀，姚骏，王坚，等.電网电压不平衡下PMSG风电场可控运行区域研究[J].电力自动化设备，2017，37（05）：107-113.

[4]李晓.电网电压不平衡下双馈风力发电系统控制策略研究[D].西南交通大学，2017.

[5]陈萌，肖湘宁.孤岛微电网分布式电压不平衡补偿控制策略[J].电力系统自动化，2017，41（08）：45-51.

[6]姚骏，郭利莎，陈知前，等.电网电压不平衡下双馈型风电场可控运行区域及其控制策略[J].电工技术学报，2016，31（20）：181-191.

[7]梁营玉，张涛，刘建政，等.不平衡电网电压下模块化多电平换流器的环流抑制策略[J].电工技术学报，2016，31（09）：120-128.