關于消弧線圈幾個問題的分析

蔣海峰

[摘 要]針對6-35kV電網(wǎng)目前廣泛應用消弧線圈,本文通過對消弧線圈的幾個問題進行簡要的分析和討論,對變電運行人員在今后工作中有一定的幫助和借鑒作用。

[關鍵詞]消弧線圈;問題;分析

我國6-35kV電力網(wǎng)絕大部分采用中性點不接地方式,當其接地電容電流超過一定限值時,需裝設消弧線圈。特別是近來,由于網(wǎng)絡發(fā)展過大或為了采用更經(jīng)濟的電纜等,部分地采用中性點經(jīng)電阻接地方式 。消弧線圈作為6-35kV電網(wǎng)的接地主要補償裝置,對該設備中的幾個問題進行簡要的分析并討論清楚,對變電運行人員很有必要。

一、關于消弧線圈的構造和作用的問題

消弧線圈的外形和單相變壓器相似,而內部實際上是一只具有分段(即帶間隙)鐵芯的電感線圈,間隙沿著整個鐵芯分布。采用帶間隙鐵芯的主要目的是為了避免磁飽和。這樣一來,消弧線圈的補償電流與電壓成比例,減少了高次諧波分量,并可得到一個比較穩(wěn)定的電抗值?？梢栽谙到y(tǒng)發(fā)生單相接地時:一是補償系統(tǒng)電容電流,使接地點電流數(shù)值較小,防止弧光短路,保證安全供電;二是降低弧隙電壓恢復速度,提高弧隙絕緣強度,防止因電弧重燃造成間歇性接地過電壓。消弧線圈主要部分如下:

1.接地變壓器:當變電所主變壓器的接線方式為△接線(消弧線圈安裝側)時,用接地變壓器制造出該系統(tǒng)的中性點,且接地變應采Z型接線。型式有:干式、油浸式。

2.消弧線圈:當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時,消弧線圈產(chǎn)生電感電流補償系統(tǒng)的電容電流。型式有:調氣隙式、有載調分頭式、調容式、直流助磁式等。

3.阻尼電阻:用于阻尼諧振過電壓和限制弧光接地過電壓。

4.電容器阻:當采用調容式消弧線圈補償裝置時配置,其功能為改變電容器組的電容量來改變消弧線圈的實際電感量,以達到調節(jié)消弧線圈補償電流。

5.微機自動調諧補償控制器:通過從消弧線圈上附加的PT及CT,采集系統(tǒng)中性點的殘壓和殘流,計算出本所系統(tǒng)的電容電流,調節(jié)消弧線圈的補償電流(采用過補償、補償電流=電容電流+脫諧度)。

二、關于消弧線圈有哪幾種補償方式的問題

按照消弧線圈的補償原理,調整消弧線圈分頭,可以得到三種補償方式。為此要引進脫諧度u和調諧度K兩個概念:

u=(Ic-Il)/Ic=(3Uph/Xc- Uph/Xl)/3Uph/Xc=1-K

K=Il/Ic

1.若u>0或K<1,電感電流小于接地電容電流,電網(wǎng)就以欠補償方式運行。

2.若u<0或K>1,電感電流大于接地電容電流,電網(wǎng)就以過補償方式運行。

3.若u=0或K=1,電感電流等于接地電容電流,電網(wǎng)就以全補償方式運行。

在實際運行中,應采用過補償方式;當消弧線圈容量不足時,可以采用欠補償方式;應避免出現(xiàn)全補償方式,以防止出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。

三、關于通過消弧線圈的隔離開關并列兩臺主變中性點的問題

假設在補償網(wǎng)絡內,在變電所的兩臺分列運行的變壓器中性點都接在消弧線圈上,由于兩臺變壓器的鐵芯飽和程度可能不同,相電壓中的高次諧波,通過中性點和對地電容形成了一個通道。如果某一部分網(wǎng)絡發(fā)生接地,則高次諧波也將流向故障點,當補償網(wǎng)絡的自振頻率和諧波中的某一頻率相同時,出現(xiàn)諧振現(xiàn)象,電流值將很大,從而使相電壓的波形發(fā)生畸變。

在補償網(wǎng)絡內某點接地時,中性點電壓的位移將使各部分的相電壓變化完全相同,不便于區(qū)別接地發(fā)生的區(qū)域。另外,當分列運行的兩臺變壓器電源側不同期運行時,由于接地部分出現(xiàn)的中性點電壓Uo和該部分的相電壓同期,其頻率為f1,而和正常運行部分的頻率f2不同期,因此,中性點連接起來,將使Uo相對正常網(wǎng)絡的相電壓,以脈振角速度w0=2(f1-f2)旋轉。Uo可以和任一相電壓重合,從而使正常網(wǎng)絡的相電壓大小按序發(fā)生了由0-2Uph的變化,不僅改變了該網(wǎng)絡的相電壓相位,同時也改變了相電壓的數(shù)值,即形成虛幻接地,從而危及設備安全,甚至造成運行人員誤解和不正確的操作。在運行中應避免該情況發(fā)生。

四、關于什么樣的電網(wǎng)上裝設消弧線圈問題

當3-6kV的電網(wǎng)中接地電流大于30A,10kV的電網(wǎng)中接地電流大于20A,20kV的電網(wǎng)中接地電流大于15A,35kV及以上的電網(wǎng)中接地電流大于10A時,變壓器中性點可裝設消弧線圈。對于重要的60kV電網(wǎng),即使接地電流較上述規(guī)定值稍小,變壓器中性點亦宜經(jīng)消弧線圈接地。110kV的電網(wǎng)中性點一般采用直接接地方式。但在雷電活動較多的山岳丘陵地區(qū),線路雷擊跳閘頻繁,電網(wǎng)結構簡單不能滿足安全供電要求,而且對聯(lián)網(wǎng)影響不大時,110-154kV電網(wǎng)中性點可采用消弧線圈接地方式。

在與發(fā)電機或調相機有電氣聯(lián)系的3-15kV的電網(wǎng)中,當接地電流大于5A時,可裝設消弧線圈,以補償接地電容電流,必要時,消弧線圈可以裝設在發(fā)電機中性點上。□(編輯/穆楊)