大容量消弧线圈接地补偿系统的研究与应用

大容量消弧线圈接地补偿系统的研究与应用

贺阳

中国石油庆阳石化公司 甘肃 庆阳 745000

摘要：近年来，电力电缆都在大幅增加，6～10kV配电网络中单相接地电容电流急剧增大。原有消弧线圈补偿容量，阻尼电阻及控制部分技术都已不能满足要求。针对电网的运行现状，分析了存在的缺陷，提出了增容改造的方案，本文针对在改造后试运行期间出现的问题进行了深入的研究和改进，系统安全运行后对企业的用电和整个供配电网络都有积极的作用。

关键词：消弧线圈；接地变压器；电容电流

引言

我国35kV及以下配电网一直以中性点不接地的运行方式为主,这是符合我国国情的。我国配电网的网络结构比较简单,不能达到多电源供电的要求,因此中性点不接地系统当系统发生单相接地后仍能维持供电的优点显得可贵。

1消弧线圈的一般运行要求

电网在正常运行时,长时间中性点位移电压不应超过额定电压的15%,在操作过程中允许不超过额定相电压的3O%。当消弧线圈的电压超过相电压的30%,且消弧线圈已经动作时,应按照接地故障处理,寻找故障点。在电网中有操作或有接地故障时,不得停用消弧线圈。由于寻找故障及其他原因,若消弧线圈带负荷运行时,应对消弧线圈上层油温加强监视,油温最高不得超过95℃,运行时间不得超过铭牌规定允许时间,否则应切除故障消弧线圈。在进行消弧线圈投入、停用和调整分接头操作时,在操作隔离开关前,应确知电网内确无单相接地,且电流小于10A后方可操作。不允许将两台变压器的中性点同时并接于一台消弧线圈上运行,包括切换操作时。消弧线圈内有异响及放电声、套管严重破损或闪电、瓦斯保护动作等异常现象出现时,应首先将接地线路停用,然后,将消弧线圈停用进行检查。消弧线圈动作或发生异常时,应记录好动作时间,中性点位移电压、电流,以及三相对地电压,并及时汇报调度。电网发生单相接地后,有关消弧线圈和配电盘上的一切操作,均需得到值班调度员许可后才能进行。消弧线圈的投入和退出及分接头的变更均应由调度决定,不得私自处理,即便得到调度许可后也需将消弧线圈停电后进行,调整结束后再投入。严禁在系统发生事故的情况下用隔离开关投入和退出消弧线圈,这样会在接地开关上产生弧光造成短路或其他事故发生。

2增容改造方案及主辅式消弧线圈的调节原理

原有消弧线圈补偿容量、阻尼电阻及控制部分技术都已不能满足要求，因此增容改造方案更换两套补偿能力为200A的消弧线圈成套装置，10kVI段和II段各一套。采用的是主辅式消弧线圈的结构，即一台偏磁式消弧线圈和一台调匝式消弧线圈并联的方式，偏磁式消弧线圈平时是远离谐振点运行。偏磁式消弧线圈的原理后面将单独介绍，下面介绍下调匝式消弧的控制原理：调匝式消弧线圈为预调式消弧线圈的一种，它平时测量电网电容电流，同时还通过有载开关调整到最佳的补偿档位；为了防止发生串联谐振，它采用串联一个阻尼电阻来抑制中性点的偏移电压，当电网发生单相接地故障时，短接阻尼电阻，实现补偿。

3试运行期间电网系统出现的问题及原因分析

变电站在使用期间，出现了一段消弧线圈励磁控制系统的保险烧毁，偏磁控制器的电压板烧毁的问题，而且还出现了系统发生不明原因的接地故障，用户拉掉几乎所有的支路，故障一直无法消除，直到拉掉消弧线圈，故障才解除的问题。消弧系统运行可靠性差故障频发，期间多次出现励磁控制柜保险烧毁，调档控制器失灵，控制装置采样板损坏等情况。按照上述故障描述，第一次事故发生时，消弧线圈直流励磁回路保险烧毁，控制器电压板烧损。设备内直流励磁回路熔丝是为了防止设备过流，为保护可控硅而设计的。消弧线圈采用了主辅式的控制方式，即每套都包括一个偏磁式消弧控制系统和一个辅助的调匝式消弧控制系统。这种补偿原理不能够完全适应化工行业供电系统的要求。

4自动跟踪补偿装置

自动跟踪补偿装置利用微机技术进行实时测量电网中的电压、电流,据此计算电网的实时电容电流,控制调节消弧线圈电抗值,以达到最佳补偿状态。目前我国自动跟踪补偿装置分为两种模式:随动式补偿系统和动态补偿系统。

(1)调隙式:

调隙式属于随动式补偿系统,其消弧线圈为动芯式结构。通过移动铁芯改变磁路磁阻达到连续调节电感的目的,其调整只能在低电压或无电压的情况下进行,在实际运行中由于机械的惯性和电机的控制精度问题,调节精度相对较差。此外,其工作噪音大,由于动芯式消弧线圈的调节主要靠机械连动,当施加高压后振动噪音很大,而且随着使用时间的增长,内部将会出现松动现象,可靠性相对铰低。

(2)调匝式:

该类装置属于随动式补偿系统,它同调隙式的唯一区别是将动芯式消弧线圈用有载调匝式消弧线圈取代。这种消弧线圈一般可利用原有的人工调匝消弧线圈改造而成,即采用有载调节开关改变工作绕组的匝数,达到调节电感的目的。与调隙式相比,消除了消弧线圈的高噪音,但牺牲了补偿效果,不能连续调节,只能离散地分档调节。

以上两种类型的装置在电网的电容电流发生变化时,通过控制装置调节消弧线圈的电感值,使消弧线圈接近全补偿状态,其脱谐度在±5%范围。为了避免出现过高的串联谐振过电压,在消弧线圈接地回路串接了阻尼电阻,将稳态谐振过电压限制到允许的范围内。由于电阻的功率限制,在出现接地故障后必须迅速切除,这样对于暂态谐振过电压并没有得到彻底消除。

(3)偏磁式:

该装置属于动态式补偿系统,其消弧线圈是利用外加直流励磁电流,改变铁芯的磁阻从而达到改变消弧线圈电抗值的目的。可实现连续调节,全静态结构,调节范围大,调节速度快。在正常运行方式下,不施加励磁电流,将消弧线圈调谐到远离谐振点的状态,脱谐度约为15%。由于采用避开谐振点的动态补偿方式,也就不必采取限制串联谐振过电压的方法。当电网发生单相接地后,瞬间(约20ms)调节消弧线圈实施最佳补偿。但存在需补加直流电流问题。

结语

采用主辅式消弧线圈控制，其优点是控制灵活，造价低，即具备随调式消弧补偿快，精度高的特点，也具备预调式消弧控制简单可靠，容量大的优点；缺点是控制方式比较复杂，中间环节多，可靠性比纯偏磁低，由于要控制调匝消弧，所以测量比较慢。用于现场，实际中的调匝式消弧线圈，需要反复的调节有载开关分接头，不仅测量速度慢，还影响设备的寿命。对于大容量消弧线圈补偿装置的选型和应用中，发现即使成熟的工作原理和控制系统，从量变到质变都不是简单的案例可以拿来即用，对设备的选型和新技术的应用一定要慎重。

参考文献

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