厂用高压母线过电压原因分析及对策 216改

1、厂用高压母线过电压原因分析及对策张少飞（青岛捷能电力设计有限公司，山东青岛266061 陈宗宁（青岛汉河热电有限公司，山东 青岛266061）摘 要：企业在实际运行中可能遇到各种厂用母线过电压故障，故障原因不尽相同，本文 仅针对一现实案例进行分析，剖析原因，并找出解决方案。关键词：母线；过电压；外特性0引言某热电厂为企业的自备电厂，装有1台汽轮发电机组，发电机额定功率15MW，额定电压 10.5kV。热电厂通过两条10kV联络线与企业的变电站相连。变电站共两台主变，容量 6300kVA，变比352*2.5%/10.5kV,两台主变并列运行。发电机组采用并网不上网，正常运 行方式：发电机发出功率

2、10000kW，扣除热电厂自用电2000kW，剩余8000kW功率送至企业变 电站最终由生产车间全部消耗，原则上不向外网输送电量。本文实例：第1次并网：机组并网前10kV母线电压10.6kV，并网成功十几秒后，在增加无功的过程 中，母线电压上升至12kV，造成锅炉给水泵过电压保护动作跳闸，机组打闸停机，锅炉紧急 停炉。第2次并网：经过上述故障跳闸，运行人员判断机组并网后电压急剧升高是生产车间无功 补偿装置未退出造成的，于是联系将生产车间所有补偿装置（380V）退出，之后机组顺利并网 成功。此时35kV侧联络线功率因数只有0.8左右。为了提高功率因数，发电机组需要增发无 功功率。因担心电压升高导

3、致再次停机，运行人员开始尝试性缓慢增加无功，以提高功率因 数，并时刻关注母线电压。当母线电压增加至11.5kV时，功率因数仍无法达到0.9,于是放 弃继续增加无功。调整无功，使母线电压维持11.2kV运行，但此时35kV联络线功率因数不达 标。1原因分析发电机并网前，生产车间生产时10kV母线电压10.6kV，不生产时10.9kV。根据国家标准 电能质量 供电电压偏差（GB/T 12325-2008），20kV及以下三相供电电压偏差为标称电 压的7%。根据国家标准标准电压（GB/T 156-2007）系统标称电压为10kV，设备最高电 压12kV。由此可见，发电机并网前10kV母线电压已偏高，

4、说明主变高压侧抽头位置不合适， 需要调整。针对本文实例，下面分析10kV母线电压升高的原因。理论基础：由变压器的等效电路可以看出，变压器本身是一个电阻和电抗的串并联电路， 电流在这一阻抗网络中产生电压降，即变压器的阻抗压降。显然，变压器负载的性质决定着这 一阻抗压降的性质。当变压器的负载为感性时，阻抗压降使输出电压降低，随负载的增大，阻 抗压降增大，输出电压降低更多。但如果变压器带容性负载，则变压器阻抗压降可能使变压器 的输出电压升高，随负载的增大，二次电压升高。当一次侧外加额定电压、二次侧的负载性质不变时，二次侧输出电压U2与负载电流I2之间的关系，即变压器的外特性。显然，在1=0时，u=u

5、，外特性可以用标幺值表示，即22 2NU *=f（I *）。不同负载性质时变压器的外特性如图1所示。2 2为了表征变压器输出电压随负载变化的程度，引入了电压调整率的概念。所谓电压调整 率，就是保持一次电压为额定值、负载功率因数为常数、从空载到负载时二次电压变化的百分 数。负载为额定负载（12*=1）、功率因数为额定值（通常为0.8滞后）时的电压调整率称为额 定电压调整率。额定电压调整率是变压器的主要性能指标之一，通常为5%左右，所以一般电 力变压器的高压绕组均有土 5%的抽头，以便进行电压调节。第一次并网：发电机并网前两台主变从电网吸收功率8000kW，功率因数0.9，低压无功补 偿装置全部投

6、运。并网后，虽然有功功率不大，但因无功功率增加较快，使主变功率因数快速 上升。根据变压器的外特性，运行点会向上移动，即二次侧输出电压会升高。第二次并网：发电机并网前两台主变从电网吸收功率8000kW，功率因数0.8，低压无功补 偿装置全部退出。并网后，发电机有功功率增至10000kW，扣除热电厂自用电2000kW，剩余 8000kW功率送至企业生产车间全部消耗，即此时主变已接近空载运行。根据变压器的外特 性，运行点向左移动至I2*=0附近，二次侧电压升高。由此可见，这个实例中，发电机并网后母线电压上升是正常的，是由变压器的外特性决定 的。2解决方案将两台主变的高压侧抽头都调高一档，调整后，10

7、kV母线电压如下：生产车间不生产时：10.3kV；生产车间生产时：10kV；热电厂设备运行，发电机并网前： 9.7kV；机组并网后电压升到10.3kV。生产车间全部无功补偿装置投运，利用发电机调节35kV 联络线功率因数维持0.9以上。3注意问题发电机并网是否都会导致母线电压升高？答案是否定的。举例说明，某热电厂有两台发电 机，当一台发电机运行时，主变向外网供电4000kW。当另外一台发电机并网，假设其发电功 率6000kW,此时主变向外网供电lOOOOkW。根据变压器的外特性，因为主变的负载率增大了， 所以运行点会向右移动，即二次侧电压会下降。由此可见，发电机并网不会必然导致母线电压 升高，具体情况要具体分析，但都是由变压器的