峰會(huì)主場(chǎng)所電能質(zhì)量問(wèn)題分析及保障措施

王慶玉，劉洪正，周生奇

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

供電企業(yè)根據(jù)用電性質(zhì)將電力用戶分為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。2018年6月，某國(guó)際峰會(huì)在青島召開(kāi)，作為峰會(huì)主場(chǎng)所的國(guó)際會(huì)議中心成為特級(jí)保電用戶。會(huì)議中心的主要用電設(shè)備為視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯等，這些設(shè)備是電能質(zhì)量的污染源，同時(shí)視頻、音頻、照明等敏感負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求又較高。因此，如何更好地保障主會(huì)場(chǎng)的電力供應(yīng)，成為擺在供電公司面前的重大課題及難題。本文以本次峰會(huì)會(huì)議中心為例，介紹了峰會(huì)主場(chǎng)所電能質(zhì)量問(wèn)題及保電所采取的措施和效果。

1 會(huì)議中心電力配置情況

該會(huì)議中心配電室共設(shè)3段10 kV母線，分別由取自2個(gè)35 kV變電站的3段10 kV母線的3條10 kV線路供電，Ⅰ段母線帶1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)配電變壓器，Ⅱ段母線帶2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)配電變壓器，10 kV 3段母線通過(guò)分段開(kāi)關(guān)互為備用，10 kV側(cè)備投裝置投入。峰會(huì)保電期間，3條10 kV線路同供，互為備用。

配電室400 V側(cè)單母線分段運(yùn)行，低壓聯(lián)絡(luò)，但不具備備用電源自動(dòng)投入功能，采用三鎖兩鑰匙進(jìn)行閉鎖。400 V用電設(shè)備有視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯、水泵等負(fù)荷，400 V母線配有一套有源濾波器（Active Power Filter，APF），部分視頻、音頻、照明等重要負(fù)荷配有兩套UPS，另外一樓接待大廳照明單獨(dú)配有兩套專用APF。400V出線重要負(fù)荷通過(guò)末端ATS，UPS切換，無(wú)自備發(fā)電機(jī)，但供電企業(yè)發(fā)電機(jī)接口已接入配電室，接到命令后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接入系統(tǒng)為客戶供電。

用戶配電室主接線如圖1所示。

圖1 會(huì)議中心電力接線

2 青島地區(qū)主網(wǎng)電能質(zhì)量現(xiàn)狀

通過(guò)調(diào)取、分析山東電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)分析模塊2018年4—5月份在線測(cè)試數(shù)據(jù)，青島地區(qū)電網(wǎng)110 kV與35 kV系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間閃變測(cè)量值分別為0.07～0.27與0.06～0.21，在國(guó)標(biāo)合格范圍內(nèi)，整體情況良好。

另外，在2018年4月10日至5月15日對(duì)會(huì)議中心10 kVⅠ母線進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤測(cè)試，在該測(cè)試周期內(nèi)，該用戶10 kV母線電壓各項(xiàng)指標(biāo)均低于國(guó)標(biāo)限制，其中長(zhǎng)閃變的實(shí)測(cè)95%概率值、實(shí)測(cè)最大值分別為0.391 7，0.892 1，與山東電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)分析模塊監(jiān)測(cè)到的2018年4月份青島地區(qū)電網(wǎng)110 kV及35 kV系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間閃變值縱向?qū)Ρ?，比較一致；與同地點(diǎn)、同周期監(jiān)測(cè)到的三相不平衡度（0.216 4%／0.302 9%／2%）、諧波總畸變率（實(shí)測(cè)95%概率值／實(shí)測(cè)最大值／國(guó)標(biāo)限值分別為1.180 5%／1.651 8%／4%）等其他電能質(zhì)量指標(biāo)縱向比較，情況也比較吻合。因此，可以綜合判定會(huì)議中心10 kV母線電壓各項(xiàng)電能質(zhì)量各指標(biāo)趨勢(shì)如圖2～4所示，各指標(biāo)較好。

通過(guò)趨勢(shì)比較和電流輔助分析可知，在測(cè)試周期內(nèi)，設(shè)備捕捉到短時(shí)閃變異常：出現(xiàn)在2018-04-15T13：45：00，短閃變數(shù)值 Pst=1.985，與此對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)閃變數(shù)值Plt=0.892 1，是測(cè)試周期內(nèi)實(shí)測(cè)最大值。

通過(guò)梳理4月15日青島電網(wǎng)開(kāi)關(guān)分合閘事件，在時(shí)間上與其接近的是2018-04-15T13：41：33 220 kV某線跳閘。通過(guò)故障錄波器數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)該站220 kV母線電壓瞬間下降約13.6%，同期相連其他變電站220 kV母線電壓也有相同程度的下降。因此，初步判定：青島電網(wǎng)220 kV線路環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，220 kV該線路跳閘通過(guò)該站220 kV母線電壓逐級(jí)傳導(dǎo)至客戶10 kV側(cè)，引起短時(shí)閃變異常，如圖5所示；而與客戶供電路徑無(wú)直接電氣連接的其他開(kāi)關(guān)分合閘，對(duì)客戶閃變的影響很小。

圖2 會(huì)議中心10 kV母線電壓趨勢(shì)

圖3 會(huì)議中心10 kV母線長(zhǎng)閃變趨勢(shì)

圖4 會(huì)議中心10 kV母線短閃變趨勢(shì)

去除此因素影響，在2018年4月10日至5月15日的測(cè)試時(shí)間段內(nèi)，會(huì)議中心10 kV母線電壓各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)測(cè)95%概率值／實(shí)測(cè)最大值／國(guó)標(biāo)限值分別為：長(zhǎng)閃變 0.340 5／0.383 3／1.0，三相不平衡度 0.209 7%／0.297 1%／2%、諧波總畸變率1.231 4%／1.641 4%／4%，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 客戶供電路徑

3 會(huì)議中心400 V電能質(zhì)量狀況

會(huì)議中心400 V用電設(shè)備為視頻、音頻、照明、空調(diào)、電梯、水泵等，多為電力電子類設(shè)備，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定程度的電能質(zhì)量污染，為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的性質(zhì)及大小配置了一定容量的APF，并對(duì)APF的運(yùn)行情況進(jìn)行了諧波測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1和表2所示。

表1 400 V母線APF投運(yùn)前后母線諧波電壓含有率及總畸變率 %

表2 一層接待大廳照明負(fù)荷專用APF投運(yùn)前后母線諧波電壓含有率及總畸變率 %

由測(cè)試結(jié)果可以看出，APF投運(yùn)后系統(tǒng)諧波明顯減小，用戶側(cè)配置的APF對(duì)負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量的治理起到了理想的效果。

4 主網(wǎng)故障對(duì)會(huì)議中心400 V電能質(zhì)量的影響

5月17至18日，青島公司在會(huì)議中心進(jìn)行應(yīng)急演練，對(duì)該站的3條進(jìn)線可能出現(xiàn)的跳閘故障情況進(jìn)行了模擬。分別為10 kVⅠ線跳閘，10 kVⅡ線跳閘，10 kVⅠ線及10 kVⅡ線均跳閘，10 kVⅠ線、10 kVⅡ線及10 kVⅢ線3線跳閘。演練過(guò)程中，分別測(cè)試了各種模擬的故障情況，對(duì)會(huì)議中心側(cè)400 V母線電壓及UPS輸電端電壓的影響，如圖6和圖7所示。

圖6 10 kV甲線跳閘過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)錄波（局部放大）

圖7 10 kV甲、乙、丙線跳閘過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)錄波（局部放大）

現(xiàn)場(chǎng)錄波設(shè)備設(shè)置說(shuō)明：數(shù)據(jù)測(cè)量位置為會(huì)議中心 2樓 Q1A05房間；通道 1（1-1）為 1ZAV1配電柜—雙端峰會(huì)室1-A相（UPS輸出）；通道2（1-2）為1ZAV1配電柜—雙端峰會(huì)室2-C相（UPS輸出）；通道3（2-1）為1ZAV1配電柜—檢修電源；通道4（8-2）為Q1A05房間電源插座（UPS輸入）。

由錄波數(shù)據(jù)分析可知，會(huì)議中心10 kV電源進(jìn)線故障時(shí)，會(huì)議中心400 V母線電壓（UPS輸入端）有不同程度的波動(dòng)，但是由于主要負(fù)荷均配置了UPS，無(wú)論哪一條進(jìn)線或多條進(jìn)線跳閘，UPS輸出端的電壓均無(wú)明顯波動(dòng)，可以滿足主要負(fù)荷對(duì)電源電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

峰會(huì)主場(chǎng)所為用電設(shè)備配置了一定容量的APF及UPS等電能質(zhì)量治理措施，使得負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量完全能滿足負(fù)荷對(duì)電源的高標(biāo)準(zhǔn)要求，為峰會(huì)的圓滿落幕提供了強(qiáng)有力的電力支撐。

由于峰會(huì)場(chǎng)所用電負(fù)荷的特殊性，為更好地保障峰會(huì)期間的主場(chǎng)所用電，在保障電網(wǎng)主網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，建議采取措施為：加強(qiáng)峰會(huì)主場(chǎng)所電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)主場(chǎng)所實(shí)施多電源專母線供電，且相關(guān)電源點(diǎn)相應(yīng)的上級(jí)35 kV母線嚴(yán)禁接入沖擊性負(fù)荷（電弧爐、軋機(jī)、電鐵等）；在主場(chǎng)所配置足夠容量（數(shù)量）的發(fā)電機(jī)及電能質(zhì)量治理設(shè)備（APF，UPS等）。