電力配網供電系統中,常采用手拉手環網、合環轉電的供電方式。這就要求整個供電網絡的相序、相位是一致的,若不一致將會導致在合環轉電時發生短路故障。另外,相序問題還關系到客戶用電端計量表的準確性、三相旋轉設備的正常運行,以及一些保護裝置的正確動作等。因此,保證相序、相位正確在 10kV 電力配網運行中是一項十分重要的工作。
1 電力系統中相序和相位的要求在三相電力系統中,各相的電壓或電流依其先后順序分別達到*大值 ( 如以正半波幅值為準) 的次序,稱為相序。在三相電力系統中,規定以 “A、B、C” 標記區別三相的相序。當它們分別達到*大值的次序為 A、B、C 時,稱作正相序,如次序是 A、C、B,則稱為負相序或反相序[1]。
在同一網絡中,相序必須是一致的。有的負荷必須正序供電,負相序會引起三相旋轉設備的非正常運行,如排風扇、電動機的反轉等。另外,用戶端的計量表計特別是無功計量表要求采集的電流、電壓是正相序。10 kV 無功電能表與相序有關,反相序會引起無功計量不正確[2]。低壓有功電能表一般采用三元件有功電能表,與相序無關。10 kV 有功電能表一般采用兩元件有功電能表,但不受反相序影響。因此,高低壓有功電能表無論正相序還是反相序都能計量。但是,反相序對表計的計量準確性有影響。這是因為校表時的接線相序為正相序,在正相序下誤差是合格的,但不能保證在反相序下誤差也是合格的,可能會有較大的偏差,導致計量不準確。反相序會引起復合電壓閉鎖元件中的負序電壓元件動作,造成復合電壓閉鎖元件長期開放,使復壓閉鎖過流保護變成純電流保護,從而使保護誤動[3]。距離保護的啟動元件采用電流突變量啟動與負序、零序電流啟動,負相序會造成距離保護啟動元件動作,距離保護不能正常運行。
相位是同頻率的三相電壓 ( 或電流) 在同一時間所處的位置。交流電的相角是隨時間變化的,通常對稱平衡的三相電壓 ( 或電流)的相位角互差 120°。因為連接方式不同,三相變壓器的一次線圈和二次線圈中電流或電壓之間可能會有一定的相角差,所以要注意變壓器高低壓側的接線方式,防止不同的接線組別造成相位不一致。
系統合環的要求: 需要 合 環 ( 或 并 列)的兩個電源點的相位、相序一致。
核對相序是網絡對網絡,或者是同一網絡中不同的點,便于聯網或環網。核對相位是在電源點與網絡間的,便于電源同期并網。檢相就是使用檢相器判斷電源系統的相序為正相序或者為負相序,核相就是核實需要合環 ( 或并列) 的兩個電源系統的相位是否一致。核相分為物理核相和電氣核相,物理核相是在不帶電或較低電壓下核對兩側線芯是否正確,比如采用絕緣電阻表、萬用表等進行核相; 電氣核相是在線路帶運行電壓的情況下,用萬用表對低壓線路進行核對,用核相儀對高壓線路進行核對或用萬用表在兩條線路上的兩組電壓互感器二次側進行核對。對各電壓等級的電氣核相,0. 4 kV 系統,一般用萬用表進行核相; 3kV ~ 35 kV 中性點非接地系統,一般用核相儀進行核相; 110 kV 及以上中性點直接接地系統,一般在電壓互感器二次回路進行核相。
2 一起 10 kV 線路相序異常情況某變電站 ( 甲站) 的2 條10 kV 出線與另一新變電站 ( 乙站) 的 2 條出線增加聯絡。設計施工完畢送電后,進行并聯前的核相工作,發現甲站 2 條線路與乙站 2 條出線核相均不正確。從核相結果來看,甲站 10 kV 的出線的 B 相與乙站出線 B 相一致,但 A、C 相與乙站出線的 A、C 相不一致,而是與乙站出線的B、A 相一致。該核相異常表明,甲、乙兩站某一站的 10 kV 出線的相序是反相序。由于甲、乙兩站的兩條出線的聯絡位置均核相異常,所以初步排除了某一條出線接線錯誤,懷疑是某一變電站整體反相序。
3 分析及查找
3. 1 異常分析
乙站是新變電站,其出線反相序的可能性相對較大。但考慮到甲站是一座孤立運行很多年的老變電站,與其他變電站出線無聯絡核相歷史,而且以前老站出線相序、相位管理混亂,完全憑當時工程技術人員的經驗,因此也不排除甲站出線反相序的可能性。相序接錯易發生的位置: 變電站電源進線相序錯,某段電纜兩側終端相別不一致,變電站變壓器一二次線相別不一致,進出開關柜或組合電器連接線相別錯誤,開關柜或組合電器母聯、分段連接處相別錯誤。
3. 2 查找情況
按甲、乙站電源進線、變電站主接線、變電站出線逐級核查,重點對相序接錯易發生連接位置進行人工巡線排查。檢查發現甲站電源進線電纜終端塔處 ( 圖 1 中的 69 號塔) 2 條電源進線的電纜終端 A、C 相接反了,311、312 電源進線標示為 A 相的線路實際接的是線路的 C 相,而標示為 C 相的線路實際接的是線路的 A 相。這就導致甲站的 2 條電源進線實際是反相序的,甲變電站為一個反相序的變電站。進一步排查甲站開關柜母聯連接處、分段連接處、變壓器一二次接線、甲站出線,均未發現異常。可見,核相異常的原因就是甲站電源進線 A、C 相接反導致的甲站反相序。甲站反相序運行多年的原因是以前老站出線相序、相位管理混亂,該站又地處偏僻,出線一直未與其他站出線聯絡,雙電源用戶也都以該站出線作為電源,未進行站間出線的核相,沒
有出現核相異常。用戶三相旋轉設備根據正反轉在低壓側進行了調整,導致該站反相序運行多年未暴露。
4 反相序的調整
4. 1 調整原則
制定 調 整 原 則 如 下: 停 電 → 調 整 相 序( 包括系統和用戶的高低壓側) →送電→核對相序、相位。避免相序、相位錯誤的關鍵在于判斷電源點的相序、相位情況和用電負荷端原有使用的相序情況。我們可以調整甲站高壓電源線路 A、C 相,或調整變電站內一次側或二次側 A、C 相,也可以調整各條二次出線的A、C 相。考慮到變電站及出線 A、C 相調整涉及的相序標示眾多及變電站內低壓二次設備相序調整的復雜性,確定本次調相序采用調整該站高壓電源線路 A、C 相的方式。
4. 2 調整步驟
甲變電站主接線簡圖如圖 2 所示。甲站及311、312 電源進線停電,在電源進線電纜終端塔處將 2 條電纜的 A、C 相倒相后,使用絕緣電阻表將其與站內電纜終端進行物理核相,使兩側電纜終端相別標示正確。2 條電源進線送電,在站內進線處使用帶相位角度的核相儀對 2 條線路相序分別進行核對 ( 是否為正相序) ,并對 2 條線路進行核相。2 條線路均為正相序且核相正確后投入變壓器。2 臺變壓器送電后,在站內低壓盤核對低壓相序,并對 2臺站用變進行低壓核相。正確后,送變壓器二次側 10 kV 4 號和 5 號母線。在 24 - 9、25 - 9電壓互感器處進行二次相序及相位核對。正確后,投電容器檢查變壓器差動保護裝置的相位,檢查主變后備保護復合電壓閉鎖過流保護裝置中負序電壓是否正確 ( 若以前調整過,則在停電后送電前再調整回來) ,檢查距離保護 ( 若有) 中負序電流啟動元件是否正確。此外,還要檢查站內有載調壓機構內三相電動機 ( 若有) 、斷路器三相儲能電動機 ( 若有)和電動刀閘機構三相電動機 ( 若有) 、低壓三相風機、排水泵等,確保轉向正確。
甲站所有出線停電,通知用戶調整低壓三相旋轉動力設備的相序,帶發電機的用戶要注意低壓相序的調整。對甲站各條出線上的公用變壓器、配電站房等進行低壓相序的調整。調整完畢后線路轉備用,待甲站電源相序調整、站內各項核查完畢后投入各條出線。投入上次核相異常的 2 條線路,與乙站 2 條出線在聯絡點處進行再次核相。核相結果正常,進一步驗證了查找和調整正確。依次投入其他各條出線,送電后通知用戶對三相動力設備不帶負載核實轉向是否正確,計量人員逐戶檢查高壓用戶有功、無功電能表的計量準確性。若以前未調整過,就是按互感器 ABC 接線的,這次就正確了。若以前調整過,這次調整相序后要調整回來,可在送電前后核查一下。
5 結語
( 1) 供電節點相序管理混亂造成了電源點的相序不清,等送電后才發現相序錯誤,需要再次停電檢查出錯原因并調整相序、相位,勞力勞神。因此,施工過程中要進行物理核相,送電后要進行電氣核相,按調規嚴格進行測相序、核相位。
( 2) 發現核相異常后,要分析是線路相別接錯還是變壓器接線組別不同所致,查找過程中應重點檢查相序接錯易發生的位置,如變電站電源進線處、某段電纜兩側終端處、變電站變壓器一二次線、進出開關柜或組合電器連接線、母聯連接處、分段連接處等。
( 3) 發現相序異常后,要根據情況選擇變動*小的調整策略。對三相三線制供電線路而言,線路反相序對單相設備沒有影響,對三相旋轉設備可通過觀察其正反轉進行調整。負相序還會使復合電壓閉鎖過流保護、距離保護不能正常運行,使 10 kV 無功計量不正確,其二次回路必須改為正相序。
[電力系統中相位、相序的正確十 分 重要。通常,以黃、綠、紅三種相色分別表示A、B、C 三 相。所 有 電 氣 設 備,包 括 線 路( 電力電纜、架空線) 、開 關 設 備、變 壓 器、母線及二次設備等,均要以清晰的相色表示出其相位。在基建安裝和檢修后,都要反復核對相位、相序,確認無誤后方可投入運行。———審者注]