110kV電石爐變壓器故障原因及無功補償方案探析

劉英飛

摘要：本文以某電石分廠為例，該電石廠的110kV電石爐變壓器的中壓無功補償側(cè)繞組出現(xiàn)損壞，在電石分廠電氣專業(yè)技術(shù)人員利用潮流計算分析方法進行系統(tǒng)分析后，發(fā)現(xiàn)是由于該電石分廠的電石爐變壓器中壓側(cè)繞組產(chǎn)生過電流而被燒毀。為了進行故障修復，該電石分廠電氣維修人員提出了三種無功補償方法，最后結(jié)合該電石分廠的實際情況選擇較經(jīng)濟的無功補償方案，有效的解決了中壓側(cè)繞組的過電流問題。本文通過詳細的故障原因分析以及方案論述，希望能為相關(guān)人員提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：110kV電石爐變壓器;故障;無功補償

一、系統(tǒng)潮流計算分析

（一）穩(wěn)態(tài)分析

故障出現(xiàn)在中壓10kV側(cè)繞組，電氣專業(yè)技術(shù)人員首先搭建了等值電路，該等值電路電路圖如下圖1所示。

然后進行潮流計算[1]，此時電壓器選擇1檔的運行檔位，負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。按照不同的組別投入電容器并計算其補償側(cè)的電流、電壓情況以及相應高壓側(cè)功率因素的變動情況。

（二）暫態(tài)分析

采用中性點不接地的方式，在電容器側(cè)短路的情況下將不同組別的電容器分別進行投入，計算電流值，計算結(jié)果如下表所示。

（三）諧振分析

通過計算系統(tǒng)從出線端到電容器與爐體接地端的等值阻抗，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷故障是否是諧振原因?qū)е?。具體的計算數(shù)據(jù)如下表：

二、無功補償?shù)姆桨副容^

（一）方案一

將四組電容器進行分組并設(shè)置在中壓側(cè)，其余三組設(shè)置在低壓側(cè)。低壓側(cè)的電容器在設(shè)置時要利用降壓變壓器將其降到220V，此時低壓側(cè)的補償會接入電爐短網(wǎng)側(cè)直接進行無功補償。在構(gòu)造等值電路后通過穩(wěn)態(tài)分析計算此時中壓側(cè)的補償電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)。

進行潮流計算時，電壓器選擇1檔的運行檔位，負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。各組電容器設(shè)置為3Mvar的額定容量。根據(jù)上表的測試結(jié)果，同一般的中壓側(cè)補償相比，這種補償方式出線端的功率系數(shù)增加，補償電流比額定電流小，因此不會導致中壓側(cè)繞組由于過電流而燒毀。

（二）方案二

將電壓器替換成低壓電壓器，在電爐變壓器短網(wǎng)側(cè)通過低壓補償對其進行無功補償。此時電爐電容器的額定電壓為220V，額定容量為20Kvar。構(gòu)造等值電路進行潮流計算分析。

（三）方案三

第三種方案所采取的是高壓補償?shù)姆绞?，將新增加的變壓器與原來10KV的電容器共同對110KV的進線端處進行補償。具體操作為將1、2號電爐容量共42Mvar的電容器經(jīng)變壓器做升壓處理后接入中間電站高壓側(cè)進行無功補償，而3、4號電石爐保持不變。此時負荷測試的功率在38兆伏安，自然功率因素為0.72。在采取不同的電石爐的投入方式時，相關(guān)的數(shù)據(jù)變化如下表所示。

（四）方案總結(jié)

在得出變壓器的故障原因后，通過對上述三種方案的潮流計算分析，加上了解到該電石廠有一臺變壓器空載運行。因此，最后技術(shù)人員選擇較為經(jīng)濟實用的高壓補償方案，解決中壓測過電流所產(chǎn)生的故障問題。

三、結(jié)束語

綜上所述，借助系統(tǒng)潮流計算分析的方法，電石廠結(jié)合實際情況，在110KV變電站中應用無功補償?shù)姆椒ㄓ行Ы鉀Q變電器故障問題，極大地突破了傳統(tǒng)變電站的工作局限性。

參考文獻：

[1]彭子平.110kV變電站中無功補償技術(shù)分析和應用[J].科學技術(shù)創(chuàng)新， 2018（5）：30-31.