自動調(diào)諧消弧線圈在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉偉光

[關(guān)鍵詞]供電系統(tǒng)；自動調(diào)諧消弧線圈；應(yīng)用

為適應(yīng)供電系統(tǒng)的實際需要，20世紀90年代末，采用我國自行研制ZTJD型自動跟蹤補償消弧線圈系統(tǒng)，其自動跟蹤監(jiān)測技術(shù)達到先進水平，運行證明其效果良好。

一、ZTJD型自動跟蹤補償消弧線圈系統(tǒng)在總結(jié)老式消弧線圈運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，獨立開發(fā)成功的高新技術(shù)產(chǎn)品，由下列幾個部分組成。

1.接地變壓器

消弧線圈必須通過中性點接入系統(tǒng)，對無中性點的角形結(jié)線的電源（如6～10kV系統(tǒng)）需配置接地變壓器，目前有油浸式或干式兩種形式，有如下的功能：

（1）提供有效的中性點，接地變壓器的特點是零序阻抗很小，單相接地時，零序電壓在接地變上的壓降很小，95%的電壓加到消弧線圈上，具有相當好的補償能力，這種變壓器高壓側(cè)繞組由兩段組成，并分別位于不同相的心柱上。

（2）接地變的二次可代站用變使用，節(jié)省投資。

（3）能調(diào)整電網(wǎng)的不對稱電壓，滿足自動調(diào)諧的需要。

2.電動式消弧線圈

目前有油浸式或干式兩種形式。調(diào)分頭開關(guān)同樣也有兩種形式，對油浸式消弧線圈配油浸式有載開關(guān)（9～15檔），對干式消弧線圈可配空氣式有載開關(guān)和真空式有載開關(guān)（9～19檔）。有載開關(guān)使用在消弧線圈上，以預(yù)調(diào)方式工作是很輕松的，幾乎在空載狀態(tài)下切換，因此工作很可靠。這種消弧線圈的電流調(diào)節(jié)范圍比較寬，一般能達到1∶4（如20～80A）。消弧線圈的二次線圈增多，不但供測量，而且滿足二次阻尼和注入信號的要求。

3.微機控制部分

ZTJD型接地補償裝置之所以能夠達到自動跟蹤和自動調(diào)諧的目的，主要靠微機控制器來實現(xiàn)。主要完成在線檢測位移電壓、電容電流等參數(shù)，根據(jù)測量參數(shù)分析判斷，如需調(diào)整，發(fā)出指令進行調(diào)整，并有顯示、報警、遠送等功能。

4.阻尼電阻及其控制部分

調(diào)匝式自動調(diào)諧消弧線圈系統(tǒng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)在全補償狀態(tài)或很小脫諧度下運行，關(guān)鍵是在消弧線圈回路串人大功率的阻尼電阻只，以提高電網(wǎng)的阻尼率使諧振點的位移電壓降到15%相電壓以下，所以不必擔心諧振時會發(fā)生調(diào)諧過電壓，阻尼電阻在電網(wǎng)正常運行時串入，防止串聯(lián)諧振，當系統(tǒng)發(fā)生接地時，快速將其短接以免影響消弧線圈的輸出電流。

5.中性點專用電壓互感器和非線性電阻

在6～10kV電纜網(wǎng)絡(luò)，其中性點不對稱電壓很低，為提高測量的精度，采用特制的高壓電壓互感器，其二次電壓為200V，以提高檢測的靈敏度。

為增強對消弧線圈系統(tǒng)內(nèi)過電壓的抑制，在中性點上增設(shè)了特殊設(shè)計的內(nèi)過電壓保護器，與消弧線圈并聯(lián)接地，這種接地方式既保留了消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)點，當過電壓時又發(fā)揮小電阻接地限制過電壓的優(yōu)點。

從上述可知，如電網(wǎng)對地的不對稱電壓比較高、阻尼率比較小、消弧線圈的阻抗與電網(wǎng)對地的容抗相等即V=0時，位移電壓uNB比較高，可達到不對稱電壓的25～50倍，造成三相電壓的嚴重不對稱，影響設(shè)備的安全運行。另一方面如電網(wǎng)對地不對稱，電壓比較高時這一要求很難達到，因此實際調(diào)諧中V達到20%～30%，甚至達到40%，這樣消弧線圈系統(tǒng)殘流就比較大，影響消弧線圈效果。為提高消弧線圈的滅弧效果和防止調(diào)諧過電壓的發(fā)生，從提高電網(wǎng)的阻尼率著手，消弧線圈中人為地加入阻尼電阻，即增大電網(wǎng)的阻尼率使UNB下降到規(guī)程允許的15%相電壓以下，這樣即實現(xiàn)了殘流最小的工作方式，又使諧振點的電壓降到允許的數(shù)值 。 鐵磁諧振過電壓激發(fā)起間歇性弧光過電壓，使PT保險熔斷，燒毀PT，甚至發(fā)展成“火燒連營”事故，電容電流較大的地方，由單相接地電弧不能熄滅，引起弧光過電壓波及的面比較大，往往造成大面積停電事故。

二、我們在開發(fā)研制自動跟蹤自動調(diào)諧式消弧線圈時，從兩個方面來限制內(nèi)過電壓：一方面從改變參數(shù)人手，中性點不接地電網(wǎng)易發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓，因為當容抗XC與感抗XL相等時，即發(fā)生鐵磁諧振過電壓，那么在中性點不接地的電網(wǎng)接入消弧線圈，破壞產(chǎn)生諧振的條件；另一方面在中性點上增設(shè)內(nèi)過電壓保護器，進一步加強對內(nèi)過電壓的保護，這種接地方式既發(fā)揮了消弧線圈接地的優(yōu)點，又發(fā)揮了小電阻接地的優(yōu)點。

1.采用多種在線測量電容電流的方法，以適應(yīng)不同電網(wǎng)的需要。自動跟蹤自動調(diào)諧式的消弧線圈系統(tǒng)測量電容電流的方法尤為重要。只要測量準確，才能保證調(diào)諧的準確，但是由于配電網(wǎng)的情況不一樣，很難用一種方法來適合不同的配電網(wǎng)，所以研究多種的測量方法，適應(yīng)配電網(wǎng)的不同情況，才能保證調(diào)諧的準確性。

2.功能完善的微機控制器滿足電網(wǎng)自動化的要求并作為成套裝置的核心。

3.考慮到微電子技術(shù)使用到強電方面的控制，設(shè)置了獨立的手動部分，也就是微機處在異常狀態(tài)時，用切換開關(guān)打到手動位置，這樣消弧線圈正常運行，只不過不能自動跟蹤，不會影響系統(tǒng)的補償。

4.阻尼電阻是解決調(diào)諧過電壓的有效措施，它的可靠性如何直接影響到整套裝置的可靠問題，為此，我公司為提高阻尼部分工作的可靠性，采取了如下措施：

（1）阻尼電阻在正常時，接入運行，當電網(wǎng)接地時利用真空接觸器快速將其短接，為保證可靠短接，采用零序電壓和零序電流雙套短接措施，而且操作電源一套為直流，另一套為交流，防止短按時保險器熔斷。

（2）電阻結(jié)構(gòu)上采用連續(xù)纏繞，減少接點，而且為提高測量精度采用無感電阻。

（3）熱容量大，且耐壓水平較高（達到20000V）。

三、實際應(yīng)用存在的問題及措施。該系統(tǒng)依然存在些小的問題：（1）消弧線圈投入運行后，原有的零序保護繼電器很難發(fā)揮作用，對系統(tǒng)進行了完善，在該系統(tǒng)加裝了LH諧波方向型單相接地保護裝置，使該系統(tǒng)不僅可以限制單相接地故障電流在5A以下，而且還可以準確地判斷出故障線路。（2）該系統(tǒng)在運行過程中是相對獨立的，其實際的調(diào)諧過程以及發(fā)生單相接地時的狀態(tài)很難掌握，為了便于了解，我們要求廠家在原來的基礎(chǔ)上，就軟件、硬件做出些改動，要求在單相接地發(fā)生的前后30ms內(nèi)，對該過程進行錄波，利用DSP數(shù)字信號處理技術(shù)綜合分析接地暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)信號，便于正確了解事故類型，為安全運行提供決策依據(jù)。（編輯/李舶）endprint