电厂中不同厂用电源环并切换问题的研究

1、中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集电厂中不同厂用电源环并切换问题的研究邹亚麟，肖仕武，方华林（华北电力大学电气与电子工程学院，北京；北京电力公司，北京）摘要：具有不同电压等级高压母线的电厂，在发生厂用电环并切换时，由用电电源表白不同的电压等级，将形成高低压电磁环网并产生环流，此环流将影响环网的潮流分布，可能造成厂用供电设备过载，危及厂用电的安全运行。本文以莱电厂为例，使用潮流计算程序，分析了此神情况下环流的产生机理及环流如何影响环网的潮流分布，并提出了通过对环流的控制来有效改善潮流分布的控制策略和方案，保证厂用电设备的安全运行。关键词：电磁环网，环流，厂用电，潮流计算程序引言点和节点的电压

2、分别为，矿，节点上的某些发电厂同时具有和母线，其中部分机组通过系统向外输电，因此，厂用负荷为。电磁环网等值电路如图所示。电工作电源相当于取自系统，而厂用电备用电源却来自电网。若厂内与之间的联络变压器退出运行，则厂用工作电源与备用电源之间可能有较大的电压差和相角差。当发生。用电源切换时，形成高低压电磁环嘲并产生环流，此环流将影响环网的潮流分布，有可能造成厂竹点用供电设备过载，危及用电的安全运行。图典型电磁环网示意图对机组的厂用工作电源与事故备用电源之间切换的要求之一就是厂用电系统的任何设备不能由于厂用电的切换而承受不允许的过载和冲击。特因此有必要对此种情况下环流的产生进行分析，指出此环流受哪些因

3、素的影响，环流是如何影响环网中的潮流分布的，如果造成设备过载又应当如何通过控制环流来调整潮流分布，保证厂用电的安全运行。电磁环网中循环功率的形成与控制图典型电磁环网等僵电路循环功率产生机理分析¨在电网实际运行中，由于变压器、线路等电气元件参数匹配不合理，会在电磁环网内产生功率环令节点、的电压差为。一以，流经阻流。本文以一典型电磁环网为例进行分析，示意图如图所示。抗】的电流为。，。为负荷注入电流。可得到如将图所示的环式多电压等级网络简化，参数下回路方程式：归算到同一电压等级。令图中各节点问的阻抗分别，（岛。帖）（，。）（）为，、。、，环网的总阻抗为，节中国电力系统保护与控制学术研讨会论

4、文集计及公式：，式（）可改写为：，：，；（弘，（，。）（）一式中：为额定电压；为一的共轭，以下同。由式（）可解得流经阻抗，、，、盖、的功率、，其中和为：一十了二竺世垡竺，”；：一一塾兰！一旦芝垡竺由式（）、（）可见，各支路中流通的功率可看作个功率分量的叠加：一个是两端电压相等时的功率，称为固有输送功率；另一个是取决于两端电压差值和环网总阻抗的功率，称为循环功率，以。表示：。（）当变压器交比不匹配时，电磁环网开环运行时，开口两侧将有电压差，总阻抗为是弘，则合环运行时网络中将产生循环功率。，可近似表示为：；。：，、，：（）。，如一一（）。（镌）（）兰一，！±、；。”万万。腰；。碟；由于在

5、电压网络中电抗远大于电阻，因的大小，而无功成分则主要取决于的大小。循环功率的控制措施由式（）可知，循环功率主要受两方面因素的影响，一方面取决于开口电压差，因此可以通过改变来控制循环功率，从而改善潮流分布。通过调节变压器分接头和利用设备，如移相器（），可以来改变的大小和相位【】。另一方面决定于环网的总阻抗÷，可以采取调节变压器分接开关、对接入电磁环网的变压器和线路进行合理匹配等措施来改变乙；当电磁环网结构不能改变时，可采用柔性控制技术改变电磁环网运行参数，如通过可控串补（，）等来控制功率环流和潮流分布。引。本文主要针对在电厂低压厂用电的环并切换时，所产生的环流的控制。如果采用设备来改变

6、电网的系统结构，投资较大且对电网结构影响较大，没有必要。本文将主要依靠采取调节变压器分接头等简单易行的措施来控制循环功率，进而改善潮流分布。实例分析某电总装机容量为，全厂出线为回丰丰线，网线路分别为丰厂线，丰厂线，丰，。线。厂内母线和母线正常情况下分列运行，上级丰泉变电站母线和母线通过丰泉站联络变相连。永圣壤丰泉变囤一年某电厂周边电网结构示意图萄电厂拥有台火力发电机组和台三绕组自耦年度某电厂周边电网结构示意图如图所示。此循环功率可化简为式（）。可以看到，在系统阻抗不变的情况下，循环功率中有功成分主要取决于中困电力系统保护与控制学术研讨会论文集联变，其中错机组上母线，、砰机组上母线；正常运行时各

7、机组厂用电由本机高厂变自带，栉高备变甲给、发电机组做联动备用，样高备变乙给、发电机组做联动备用，高备变丙给、发电机组做联动备用，联变与解环运行。高备变丙由联变低压侧引出，联变上母线。该电厂电气主接线简图如图所示。乙上邮旷上母。电厂母线电邝母自圈某电厂电气主接线简图在检修、础机高厂变或切换、甜机厂用电时，需进行厂用电工作电源和备用电源的环并切换，这时由于、样机高厂变电源取自系统，而、机高备变电源取自系统，将形成高低压电磁环网产生环流。如果此环流过大，将有可能造成高变或高备变过载，危及厂用电源的安全运行。选取电厂所在电网年夏小负荷、该电厂机组满发，机组高厂变的侧母线与高各变丙侧备丙母线发生环并切换

8、的典型运行方式进行分析。因为环流的大小还受丰泉站联变运行方式的影响，所以将分为如下两种情况进行讨论。）丰泉站联变投入运行通过程序潮流计算分析，丰泉变电站联变档位在档，电厂联络变档位在档，丙变档位在档时（变压器分接头参数情况如表所示），此时电磁环网内潮流分布如图所示，图中功率的单位为和。由图可知，机组高厂变流过的功率超过了变压器的额定容量，将造成高一变过载，甚至有可能烧毁变压器。显然此时发生厂用电环并操作，将危害到厂用电的用电安全。表变压器分接头参数名称额定爪及抽又级差抽头化簧丰泉变“±×）档联变（：）档丙档图某电厂厂用电环并切换时环网潮流图为了改善环网的潮流分布，首先判断该

9、运行方式下环网的循环功率究竟柯多大，先将侧厂用电联络线暂时断开，发现备丙母线电压。；。，而侧母线电压日。，电压差。两母线电压的相位相差不大，因此可以通过调节变压器分接头将开口电压差调至最小。由于调节丰泉联变分接头对外部网络潮流影响改变过大，因此选择只调节联变和丙变。调节联变档位在档，丙变档位在档，这时两段母线电压分别为口，口。再将联络线连上，通过程序计算，此时潮流分布如下图所示。图某电厂厂用电环并切换时环网潮流图这时的潮流分布是近似开口电压差为时的潮流分布。根据前面的理论分析，图所示的潮流分布正是循环功率叠加上在图潮流分布上形成的，中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集以联络线上流过的功率为基

10、准，循环功率的大小很容易计算出来，大约等于豇（）（）。可以看出循环功率中无功成分远大于有功成分，主要是远大于（，的缘故，此时循环功率又称无功环流。由此，可以判断出没有调压之前，图厂用电联络线上的较大无功功率主要是由无功环流产生的。而也正是这一无功环流造成了高厂变过载，因此消除该无功环流将能改善潮流分布，保证厂用电切换时的安全性。要消除该环流只需消除开口电压差即可，因此选择升高各丙母线的电压。综合考虑下，厂用电发生环并切换时，调节联变档位在档，丙档位在档，由图可知，此时环网中的无功环流近似为，流过厂用电联络线的电流最小，对高各变丙等的冲击也最小，且不会发生高厂变的过载，有利于环并切换的操作，能保

11、证厂用电的安全稳定运行。同时由式（）也可以计算出：毒。一。：堕塑±型！：一可以看出，电抗远大于电阻，这与实际电嘲的情况相符。）丰泉站联变退出运行由图可知，当丰泉站联变退出运行时，电厂在发生用电切换时，仍可通过外部电网形成高低压电磁环网。通过程序潮流计算分析，联络变档位在档，丙档位在档，丰泉变电站联变档位在档时（变压器分接头参数情况如表所示），此时电磁环网内潮流分布如图所示，图中功率的单位为和。由图可知在此运行方式下，发生厂用电的环并切换时，也将造成高厂变过载。跟刚才分析方法一样，发现备丙母线电压和母线的开口电压分别为肌：。，舀口：。，电压差。可以发现丰泉联变的退出的比誊翟萎景簇翼翟翼

12、华蒜爵基鑫粪邕孑呈萎釜导致开口电压的相位差显著增大，这主要是由于环网节点间电气联系削弱的缘故。图某电厂厂用电环并切换时环网潮流图由于通过调节变压器分接头无法改变电压的相位差，但可以将电压幅值差调至最小，调节联变档位在档，丙档位在档，这时两段母线电压分别为。，口。，。电压差。这时再将联络线连上，通过潮流程序计算，此时潮流分布如下图所示。图某电厂厂用电环并切换时环网潮流图令】一（）一（），图可看成图叠加上此电压差下的循环功率形成的，依然取联络线上流过的功率为基准，可计算出对应于此电压差下的循环功率约等（）一（）。因为此时由于开口电压相位差过大，造成显著一中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集增大的

13、结果。本文提出的电磁环网中环流控制的具体措施和分析结论相信对于其他更高电压等级和复杂电磁环网中环流的运行控制具有重要的参考意义。可以发现此时再调变压器分接头，将不能再更好的改善潮流分布，因为此时联络线流过的无功已经接近于，如果再通过循环功率来抵消有功部分。将导致无功的大量增加，大于抵消的有功，总体来参考文献陈兴华厂用电切换分析电力学报，（）刘中岳电气设备及其系统北京：中困电力出版社：说得不偿失。综合考虑下，厂用电发生环并切换时，调节联变档位在档，丙档位在档时，此时的潮流分布满足要求，且不会造成高厂变或高备变的过载，威胁厂片电的安伞运行。程林，刘文颖等，电磁环网中无功环流的分析与摔制电网技术，陈

14、珩电力系统稳态分析北京：中国电力出版社，通过对某电厂电磁环网环流控制的实例分析研究发现，环流的产生主要是由于开口电压差的存在，而开口电压差与变压器分接头档位的选择及电气设备运行方式安排等因素密切相关。，。：该分析结果在指导该电厂厂用电切换时，通过对环流的控制来有效的改善潮流分布，避免发生厂，用供电设备过载，保证厂用电运行的安全性方面取得了显著的效果。，李骈文美国变电站统一潮流控制器简介电网技术，（）：结论本文分析了电磁环网中环流的产生机理及计算方法，并通过对某电厂在厂用电电源切换时所形成的高低压电磁环网中出现的环流问题进行了仿，（）：（）收稿日期：；真计算，发现如果环网存在开口电压差，则将在环网中产生循环功率，其将叠加在环网固有输送功率作者简介：邹亚麟（），男，硕士研究生，、研究方向为电力系统分析、继电保护自动化的研究；：肖仕武（一），男，博士、讲师，从事电力系统继电保护及其测试，电力系统控制方面的研究工作；之上影响潮流分布，有可能造成厂用供电设备过载。在电网结构不能改变的情况下，开口电压差的大小主要受变压器分接头档位的选择及电气设备运行方式的影响