配電網(wǎng)的中性點(diǎn)智能補(bǔ)償問(wèn)題探討

余力達(dá) 于英海

摘 要:本文對(duì)6～35kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行了介紹,通過(guò)對(duì)抽頭式及調(diào)氣隙式智能補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)、原理的簡(jiǎn)介,著重介紹了其特點(diǎn)和消弧線圈在選型及運(yùn)行中應(yīng)考慮的有關(guān)問(wèn)題,同時(shí)可顯示出調(diào)氣隙式智能補(bǔ)償裝置是限制單相接地電容電流的理想設(shè)備。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)中性點(diǎn)智能補(bǔ)償消弧原理

中圖分類(lèi)號(hào):TM761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0056-02

現(xiàn)在,我國(guó)35kV及以下配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地有三種接地形式。當(dāng)單相接地電容電流大于30A,35kV及66kV系統(tǒng)大于10A時(shí),就應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻或消弧線圈接地形式[1]。當(dāng)單相接地時(shí)的電容電流不斷加大時(shí),中性點(diǎn)接地方式就應(yīng)采用經(jīng)電阻或經(jīng)消弧線圈接地方式。本文就對(duì)(10～35)kV配電網(wǎng)使用幾種消弧線圈的工作原理、適用范圍、選擇操作中應(yīng)考慮的問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)。

1 調(diào)抽頭式智能消弧線圈

1.1 裝置的結(jié)構(gòu)與組成簡(jiǎn)介

調(diào)節(jié)抽頭式消弧線圈由接地式變壓器、電動(dòng)消弧線圈、微機(jī)式控制柜、阻尼式控制柜、中性點(diǎn)的專(zhuān)用電壓互感器以及非線性式電阻5個(gè)部分構(gòu)成。接地式變壓器對(duì)無(wú)中性點(diǎn)配電網(wǎng)提供中性點(diǎn),電動(dòng)式消弧線圈主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制?？刂破髦饕捎梦C(jī)式控制,硬件設(shè)施有微機(jī)系統(tǒng)、繼電器、測(cè)量板等。

阻尼控制柜中消弧線圈是通過(guò)某一邊的大系列有能力實(shí)現(xiàn)阻尼電阻器。中立的特殊變壓器和非線性電阻儀,主要用于預(yù)防欠壓和斷線過(guò)電壓35kV系統(tǒng)所產(chǎn)生的過(guò)電壓轉(zhuǎn)移等,通常是作為后備保護(hù)來(lái)使用的。

1.2 工作原理簡(jiǎn)介

調(diào)抽頭式智能接地補(bǔ)償裝置通常是應(yīng)用串聯(lián)諧振法的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),中線點(diǎn)位移電壓見(jiàn)下式所示為[2]

(1)

式中ρ—— 電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)系數(shù)；υ—— 脫諧度；d——阻尼率。

電力網(wǎng)的運(yùn)行方式發(fā)生了變化時(shí),υ也就隨之而變,υ的變化就會(huì)引起中性點(diǎn)位移電壓Un進(jìn)行變化,當(dāng)△Un超過(guò)了整定值δ的時(shí)候,計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)就進(jìn)行啟動(dòng),從而對(duì)電網(wǎng)電容電流進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果,來(lái)自動(dòng)進(jìn)行分接頭的調(diào)整,進(jìn)而進(jìn)行補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié),從而使接地點(diǎn)殘流能夠小于規(guī)定的數(shù)值,見(jiàn)表1所示。

當(dāng)線圈的消弧線圈正常運(yùn)行,因?yàn)榇嬖谝环NR,以便通過(guò)線圈的消弧線圈的電流很小,那么如果單相接地故障發(fā)生了,那么控制裝置將迅速采取行動(dòng),以實(shí)現(xiàn)電阻的短接,這就避免影響消弧線圈的輸出電流,使消弧線圈在大多數(shù)共振指工作重點(diǎn)。因?yàn)閼?yīng)用水平調(diào)整,所以如果在同一分布區(qū)域有很多臺(tái)消弧線圈的運(yùn)行在平行,接著就會(huì)造成測(cè)量及控制障礙,不應(yīng)如此多臺(tái)消弧線圈的線圈平行作業(yè)。

1.3 特點(diǎn)

調(diào)抽頭式消弧線圈主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):①結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、操作起來(lái)較為方便、且噪音低；②當(dāng)電網(wǎng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)可以自動(dòng)跟蹤,響應(yīng)速度比較快。缺點(diǎn)是:①依靠調(diào)整抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)電感量的變化,不能使補(bǔ)償電流平滑無(wú)極。②就d而言,如果加上消弧線圈本身之阻尼電阻,那么d就不可以忽略掉。尤其是在接近諧振點(diǎn)(或正好在此點(diǎn))之時(shí),υ很接近于零,也就是υ2＜d2之時(shí)忽略d,那么用公式(1)計(jì)算出來(lái)的電壓Un就會(huì)產(chǎn)生較大誤差,有時(shí)可達(dá)70%。③不宜多臺(tái)消弧線圈并聯(lián)運(yùn)行。

2 調(diào)氣隙式消弧線圈

2.1 設(shè)備構(gòu)成

調(diào)氣隙式消弧線圈接地微機(jī)智能控制補(bǔ)償裝置。它主要由接地變壓器,能調(diào)節(jié)的電抗器、可控阻尼柜和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)四大部分,其結(jié)構(gòu)、功能抽頭式相似。

2.2 工作原理

這里介紹的調(diào)氣式設(shè)備是采用位移電壓法,采用上升和下降鐵芯氣隙的方式實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償,它是通過(guò)中性點(diǎn)位移電壓的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的跟蹤,根據(jù)公式(1)來(lái)計(jì)算,式中d、ρ、Uph為確定的值,當(dāng)消弧線圈中的補(bǔ)償電流確定了的時(shí)候,改變電網(wǎng)運(yùn)行必定會(huì)引起對(duì)地電容電流的變化,電容電流的變化,又導(dǎo)致Un的變化,當(dāng)變化量超過(guò)設(shè)定值時(shí),計(jì)算機(jī)機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始測(cè)量,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電容電流的自動(dòng)跟蹤和補(bǔ)償。根據(jù)不同的定值δ容量和電壓等級(jí)電網(wǎng)具體確定,δ值越小,作用會(huì)更加靈敏。

2.3 特點(diǎn)

(1)因?yàn)椴缓雎詃及其參數(shù),結(jié)果比調(diào)抽頭式準(zhǔn)確,誤差小,重復(fù)性好,數(shù)據(jù)表明更加直觀,顯示的參數(shù)也更多;(2)補(bǔ)償裝置的殘流較小、接地電弧更有利于熄滅,減少事故跳閘頻率；(3)能自動(dòng)對(duì)電網(wǎng)接地故障和其它擾動(dòng)的識(shí)別,能夠準(zhǔn)確、可靠的動(dòng)作;(4)能夠使很多消弧線圈并聯(lián)進(jìn)行運(yùn)行。缺點(diǎn)是:機(jī)械噪聲較大、裝置構(gòu)造比較復(fù)雜。

3使用消弧線圈時(shí)的容量的選擇和應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

3.1 消弧線圈裝置對(duì)地電容電流的計(jì)算

在工程實(shí)踐操作電容電流使用估方法,用于架空線路、電容電流使用下面的公式估算:

Ic=(2.7～3.3)UeΣL×10-3(2)

式中Ic——架空線路的電容電流A

ΣL——系統(tǒng)中有直接電氣聯(lián)系(不考慮磁聯(lián)系)的架空線路總長(zhǎng)度,kV；

Ue——線路額定線電壓,kV；系數(shù)2.7——對(duì)于無(wú)架空地線線路；系數(shù)3.3——對(duì)于有架空地線線路；

而同桿并架雙回路,其電容電流是單回路電容電流的1.3～1.6倍。

對(duì)于電纜線路,它的其電容電流按右式計(jì)算:Ic=UeΣL/10(3)

電纜線路之電容電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于架空線路的電容電流,對(duì)于不同的電纜結(jié)構(gòu)和不同的電壓等級(jí),它的電容電流差異是很大的,這個(gè)可以在《設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查訊到有關(guān)的算法。因?yàn)樽冸娫O(shè)備本身就有雜散電容和分散電容,所以它會(huì)使電網(wǎng)的電容電流大大增加,下列表3指示的是變電設(shè)備所產(chǎn)生的電容電流增值。按公式(2)及(3),再加上表2中變電設(shè)備造成的電容電流增值,就是總的電容電流。

3.2 消弧線圈的補(bǔ)償容量的選擇

除了按過(guò)補(bǔ)償方式選擇補(bǔ)償容量外,我們還要考慮配電網(wǎng)大約5年的發(fā)展遠(yuǎn)景,這可按下式計(jì)算；

Wh=1.35IcUe/(4)

式中 Wh——補(bǔ)償容量。

3.3 運(yùn)行中應(yīng)注意的事項(xiàng)

因消弧線圈在諧振點(diǎn)的附近工作,所以與傳統(tǒng)設(shè)備有著本質(zhì)的不同,在運(yùn)行中要從以下幾點(diǎn)加以注意:

(1)中性點(diǎn)的最大位移電壓不宜設(shè)置過(guò)低,一般取電源相電壓的70%就可以了。

(2)當(dāng)消弧線圈與變壓器一起停電時(shí),則要先停運(yùn)消弧線圈,再停運(yùn)變壓器。

(3)消弧線圈運(yùn)行中發(fā)生下列之一時(shí),就要馬上停止消弧線圈的運(yùn)行:①裝置接地引線斷開(kāi)；②油位計(jì)里沒(méi)有油位,漏油嚴(yán)重,有放電聲,響聲異常；③套管破裂放電或接地；④防爆門(mén)破裂以及向外面噴油；⑤電氣故障引起消弧線圈著火、冒煙或油溫超過(guò)95℃；⑥分接開(kāi)關(guān)接觸不良。

4 結(jié)論

綜合以上,可得如下結(jié)論:

(1)要根據(jù)各地的電氣設(shè)備絕緣水平對(duì)配電裝置網(wǎng)的中性點(diǎn)接地形式進(jìn)行慎重選擇。對(duì)于小電阻接地形式當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時(shí)候,就應(yīng)立即跳閘,所以供電的可靠性差,電纜線路較多的城市配電網(wǎng)一般用經(jīng)電阻接地的方式。

(2)通過(guò)接地補(bǔ)償裝置,可以較好地抑制弧光接地過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓,使大部分的接地故障自動(dòng)消失,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生永久金屬性接地故障,也就停止了故障段線路的運(yùn)行,這樣可以提高供電可靠性。對(duì)調(diào)氣隙式智能接地補(bǔ)償裝置,它具有可靠性高、計(jì)量準(zhǔn)確,誤差較小,更加直觀的優(yōu)點(diǎn),因此在一些重要的配電網(wǎng)中,優(yōu)先考慮使用調(diào)氣隙型補(bǔ)償裝置,從而提高供電的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 交流電氣裝置的過(guò)電的保護(hù)及絕緣配合.DL/T620-1997.

[2] 陳伯超,等.10kV電網(wǎng)新型自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈及控制裝置.中國(guó)電力.1997(9).