热电联产发电机组电能计量系统异常故障案例分析

文/谢德元（安徽皖维高新材料股份有限公司）

安徽皖维高新材料股份有限公司是安徽省重要的化工、化纤、建材、新材料联合制造企业，是全国百千万家重点用能单位，年综合能源消费量约40万吨标煤，其中年用电量接近4×109kW·h，用电折标煤量占企业年综合能源消费量30%。因此，加强电能计量系统监控，及时发现和消除故障，确保电能准确计量，是企业加强生产经营和用电管理、推进节能减排工作的重要基础。

为此，我们设计了发供用电系统（单元）线变损监控表，在每日抄录、检查电能表指数是否正常的基础上，按月制作发供用电损耗监控表，监控各用电系统（单元）线变损及线变损率。通过监控，发现了多起电能计量系统故障，其中不乏特别少见的异常现象。本文针对2018年热电分厂热电联产6#发电机组小室内电压互感器二次侧计量电压输出电压偏低的案例进行分析、总结。

一、异常现象——热电分厂热电站Ⅲ段发供用电系统线变损为负值

1.公司及热电站Ⅲ段发供用电系统简介

公司电力分别来自国家电网和自备热电联产发电机组。国家电网以110kV电压向公司总变电所供电，经降压变向外提供35kV和6kV电压等级电源。热电分厂热电联产发电机组提供的电力，经热电站6kV供电系统向热电分厂及附近单位供电，多余电力经6kV/35kV升压变送往总变电所35kV母线，总变35kV母线也可经6kV/35kV升压变向热电站倒送电。在升压变35kV输出端口安装了可计量正反向电能的电子式电能表。

热电分厂热电站6#发电机组为25MW抽凝发电机组，该机组发出的电能通过热电站Ⅲ段向热电分厂及附近单位供电，多余电力经355#升压变（6kV/35kV）升压后送往总变电所35kV母线。

2.热电站Ⅲ段发供用电线变损率计算

根据热电分厂热电站Ⅲ段发供用电系统电能流向，Ⅲ段发供用电损耗应包括热电站Ⅲ段输配电损耗及355#升压变损耗。

热电站Ⅲ段发供用电损耗＝6#发电机发电量+355#变压器反送热电站电量-热电站Ⅲ段用电量-355#升压变送往总变电所电量[1]。

其中355#变压器反送热电站及热电站送往总变电所电量均以355#变压器高压侧电能表为准。

热电站Ⅲ段发供用电损耗率=热电站Ⅲ段发供用电损耗/（热电站Ⅲ段用电量+355#变压器送往总变电所电量）×100%。

3.实际监控到的线变损及线变损率

公司热电站Ⅲ段母线多余电量经6kV/35kV变压送至总变35kV母线，变压级数为一级，因此，热电站Ⅲ段发供用电损耗不应超过3.5%[2]。根据公司发供用电系统（单元）线变损监控表统计的数据，正常热电站Ⅲ段发供用电损耗在8×104kW·h左右，损耗率在1.00%左右。但2018年5月，热电站Ⅲ段发供用电损耗及损耗率分别为-3.99×104kW·h和-0.59%，极为异常。

二、现象分析

1.常规分析

发供用电系统表显示线变损出现负值，应该是由于输入该系统的电能计量值偏小或输出该系统的电能计量值偏大两种原因造成。一般是出现抄表误差、电流电压比与实际不符等情况所致。为查找原因，立即开展了以下几项工作。

核对日负荷，确认抄表准确性。调阅5月总变电所355#电能表及热电站各关口表每日上午8时抄见的电能表指数，核算每日发供用电负荷，根据各关口表电量与发电机组及用电设备的运行状况进行电能平衡分析。经过核对、分析，确认抄表记录准确。

核查损耗监控表与计量系统参数设置的一致性。将5月份运行的用电设备与线变损监控表进行逐一核对，调阅电流电压变比统计表，核对各电能关口表电流电压变比参数设置和线变损监控表变比。经过核对，电能计量系统和损耗测算表电流电压比设置正确。

2.系统分析

在常规分析无法找出原因的情况下，决定从用电负荷、电能表、电流、电压几方面进行系统分析。

调整用电负荷，缩小排查范围。2018年12月，将热电站Ⅲ段上的用电负荷全部转移至其他母线上，Ⅲ段用电量基本降至零。在此状况下，影响热电站Ⅲ段发供用电损耗的主要因素是发电机出口端发电量及总变355#高压侧电能表电能计量值。2018年12月份各项监控数值为：6#发电机发电量9.82×106kW·h，Ⅲ段用电量6.9×102kW·h，355#变送总变电量1.01×108kW·h，355#变反送热电站电量为0，Ⅲ段及升压变损耗-3.07×105kW·h，Ⅲ段及升压变损耗率-3.03%。负荷调整后，热电站Ⅲ段发供用电损耗仍然达到-3.07×105kW·h，据此可以确定导致热电站输变电损耗为负值的主要原因是发电机或355#高压端电能计量系统出现问题。

校验电表。为确保电能表校验的准确性，请供电公司专业校表人员对热电联产6#发电机出口端、355#升压变高压端电能表进行校验，校验结果显示电能表误差在正常范围内。

电流、电压核查。由于热电站并未安装电能自动采集监控系统，故无法调阅到电能计量系统历史电流电压曲线图。因此，用高精度电压表及钳形电流表检查二次回路的电压、电流值。检查结果显示电流值正常，C相电压值偏低。

通过上述分析可以确定，热电站Ⅲ段发供用电损耗为负值，重点是发电机出口端电能计量回路电压值偏低所致。为进一步确认，采用比对法对故障点进行确认。具体措施是，安装一块精度符合要求的电子式电能表，取原电能表电流回路电流，取热电站Ⅲ段供电母线二次回路电压。按照新装6#发电机电能表计算的热电站Ⅲ段发供用电损耗恢复正常。按新装6#发电机电能表计算的2019年2—4月热电站Ⅲ段发供用电损耗统计数值均正常。

通过上述对比分析，可以确定是发电机出口电能表电压回路故障导致6#发电机出口端电能计量值偏低。

三、故障点的确定

重点对6#发电机电能计量回路二次电压回路接线端子、保险进行排查，用精度更高的电压表对电压回路进行测量。检查结果是，接线端子正常，但C相电压偏低。在此情况下，开始怀疑6#发电机电源输出端C相电压互感器有问题。于是在6#发电机组停车检修时，对6#发电机小室C相电压互感器电压比进行测试，测试结果显示电压互感器计量线圈变比偏低。

综上所述，热电站Ⅲ段发供用电损耗为负值的根本原因是6#发电机电源输出端C相电压互感器计量线圈变比误差超标。

四、故障排除

更换6#发电机电源输出端C相电压互感器，按照《电力设备预防性试验规程》[3]对电压互感器进行全面的试验，确保安全、准确计量。电压互感器更换后，热电站Ⅲ段发供用电损耗及损耗率均恢复正常。按原装6#发电机电能表计算的2019年5月、6月热电站Ⅲ段发供用电损耗统计数值恢复正常状态。

五、结论

通过对热电站Ⅲ段发供用电损耗连续监控、线变损异常现象进行分析以及故障点确定和排除，使6#发电机发电量的计量准确度达到了《评价企业合理用电技术导则》[2]要求，为各项发电经济指标的考核提供了准确的基础数据，对加强企业能源计量管理发挥了积极的作用。