變電所消弧線圈控制系統(tǒng)改造及接地選線應(yīng)用研究

于景國

摘要：本文所論述的重點(diǎn)是：將消弧線圈安裝于王場變電站等的系統(tǒng)中性點(diǎn)之后，其在后續(xù)的使用中所發(fā)現(xiàn)的種種問題，無法正常地運(yùn)行。經(jīng)過一系列的調(diào)查以及研究，發(fā)現(xiàn)了在設(shè)計上原消弧線圈控制器當(dāng)中有十分明顯的缺陷。經(jīng)過選用技術(shù)成熟的可靠產(chǎn)品來改造該接地系統(tǒng)后，使其改造后達(dá)到了減小接地點(diǎn)殘流和自動跟蹤補(bǔ)償以及限制弧光接地過電壓等目的，除此之外，王場變電站還使得故障時精確選線功能得以實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：消弧線圈? 接地系統(tǒng)? 變電所

0 引言

近些年來，鹽化工負(fù)荷伴隨著迅速發(fā)展的油田建設(shè)也在逐年增加著，王場變的35kV出線數(shù)量也逐漸變多，單相接地電容電流急劇增大，因接地弧光不易自動熄滅，容易產(chǎn)生間隙弧光過電壓，進(jìn)而造成相間短路，使事故擴(kuò)大。為了防止這種事故，電力行業(yè)也做了一系列的規(guī)定。為提高供電可靠性，王場變、廣華變于2003年在主變35kV側(cè)中性點(diǎn)分別安裝了消弧線圈，由不接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)消弧線圈接地的補(bǔ)償方式。

1 安裝消弧線圈系統(tǒng)后存在的問題

①在設(shè)計方面，消弧線圈控制器本身是存在著缺陷的：

②在設(shè)計方面，消弧線圈系統(tǒng)并沒有將把串聯(lián)諧振過電壓進(jìn)行限制的一系列措施加以考慮。

③在對消弧線圈系統(tǒng)進(jìn)行安裝之后，35kV系統(tǒng)從不接地系統(tǒng)變成經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。但是，始終困擾著供電系統(tǒng)的最大難題是：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地故障線路的選擇。在中性點(diǎn)進(jìn)行消弧線圈的裝設(shè)后，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地的時候，經(jīng)由消弧線圈的補(bǔ)償后的接地點(diǎn)殘流往往比5A要小，這便容易干擾到本身很弱的出線零序CT二次側(cè)電流，這也造成了對零序電流原理、零序功率方向原理加以采用的接地選線裝置的選線的準(zhǔn)確率快速下降，這也是其最為主要原因。

2 消弧線圈系統(tǒng)改造方案

①對國內(nèi)技術(shù)較為先進(jìn)和可靠的產(chǎn)品進(jìn)行選用，以此來對王場變以及廣華變的原有消弧線圈控制器進(jìn)行更換，通過這樣來對精確測量以及自動跟蹤補(bǔ)償加以實現(xiàn)，且可以對弧光間歇接地引起的過電壓進(jìn)行有效的限制。

②將阻尼電阻加裝于王場變以及廣華變的消弧線圈系統(tǒng)的一次回路當(dāng)中，以此來對串聯(lián)諧振過電壓進(jìn)行限制。

③當(dāng)線路發(fā)生單相接地的時候，因為王場變35kV出線有較多的數(shù)量，調(diào)度員通常參照原有經(jīng)驗等方法來進(jìn)行選線，這對于故障處理的速度有很大影響。所以，必須要完善35kV系統(tǒng)接地選線功能。反之，廣華變有較少的35kV出線數(shù)量，可暫不考慮35kV系統(tǒng)接地選線。

④所有選線報警信號以及測量數(shù)據(jù)都可以經(jīng)由后臺電腦進(jìn)行上傳。

3 論證改造方案以及產(chǎn)品技術(shù)原理

參照荊州供電公司的多年的運(yùn)行經(jīng)驗，筆者所在廠選擇上海思源電氣的XHK-Ⅱ-ZP型產(chǎn)品對王場變、廣華變的消弧線圈系統(tǒng)進(jìn)行改造。

該產(chǎn)品技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，是唯一通過電力部電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗測試中心的全部形式試驗項目的產(chǎn)品，具有電容電流計算精確、補(bǔ)償效果好、故障選線準(zhǔn)確率高、運(yùn)行穩(wěn)定、功能齊全等特點(diǎn)。廠家技術(shù)人員根據(jù)筆者所在車間的具體技術(shù)要求，共同制定了改造方案，系統(tǒng)原理圖如下。

■

該改造方案能否滿足運(yùn)行要求，達(dá)到各種技術(shù)功能、指標(biāo)，下面展開分析，進(jìn)行論證：

3.1 是不是可以對串聯(lián)諧振過電壓進(jìn)行限制

35kV系統(tǒng)正常運(yùn)行時的電力系統(tǒng)等效圖如下：

■

因此系統(tǒng)的零序等效電路如下：

■

安裝阻尼電阻后（圖a）??????? 安裝阻尼電阻前（圖b）

對系統(tǒng)的零序電流進(jìn)行分析，為：

■■=■

主變35kV側(cè)中性點(diǎn)電壓為：

■■=■■·（R+jX■）=■

顯然，加裝阻尼電阻后，可以限制諧振過電壓，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 是不是可以實現(xiàn)精確測量及自動跟蹤補(bǔ)償

在投運(yùn)前，XHK-Ⅱ-ZP型裝置先將脫諧度和接地殘流設(shè)定為某一范圍，當(dāng)系統(tǒng)脫諧度抑或是殘流超出這個范圍的話，控制器便發(fā)出指令，調(diào)整消弧線圈的檔位，使調(diào)整后的脫諧度及殘流滿足要求。

公式如下：

ε=■，Iδ=I■-I■

脫諧度為ε;殘流為Iδ;消弧線圈電感電流為I■;電網(wǎng)的電容電流為I■。

綜上可知，測量電容電流是關(guān)鍵。其零序回路等值電路圖在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下是：

■

可知，當(dāng)消弧線圈處于L1檔，那么測量零序回路電流是I1，當(dāng)消弧線圈處于L2檔，測量零序回路電流是I2，所以得出：

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-1）

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-2）

由此可見，計算原理、工作原理都沒有問題，但為了驗證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，車間對廣華變的35kV系統(tǒng)電容電流進(jìn)行了計算，與控制器計算的電容電流進(jìn)行比較，結(jié)果非常接近，排除人工計算本身就存在一定的誤差，可以證明裝置計算的電容電流數(shù)據(jù)是真實、準(zhǔn)確的。并且在廣華變運(yùn)行方式發(fā)生變化時，控制器能夠迅速調(diào)節(jié)消弧線圈檔位，實現(xiàn)自動跟蹤補(bǔ)償。

3.3 能不能實現(xiàn)35kV出線發(fā)生接地故障時的精確選線功能

XHK-Ⅱ-ZP型選線裝置采用并聯(lián)中電阻選線方法，有100%的選線準(zhǔn)確率。單相接地時電流分布如圖：

■

可知，接地點(diǎn)的電流在35kV出線發(fā)生了接地故障的時候是：

■■=■■+■■

選用并聯(lián)中電阻選線的方法，當(dāng)35kV出線發(fā)生接地故障的時候，經(jīng)由真空開關(guān)投入并聯(lián)電阻（為了避免對系統(tǒng)造成沖擊，時間小于1秒），將零序電流有功分量注入到接地點(diǎn)，接地點(diǎn)的電流是：

■■=■■+■■+■■

該裝置以這個原理為基礎(chǔ)，立刻將故障接地線路零序電流的這一變化特征進(jìn)行捕獲，以此來使得精確選線功能得以實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

經(jīng)過技術(shù)分析和論證，此次王場變、廣華變的消弧系統(tǒng)改造方案能夠滿足油田電網(wǎng)的運(yùn)行要求，改造之后，消弧系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動跟蹤補(bǔ)償，減小接地點(diǎn)殘流，對弧光接地過電壓進(jìn)行了限制，尤其是王場變將在35kV出線發(fā)生接地故障時能夠精確選線的功能得以實現(xiàn)時，使得以往的經(jīng)由經(jīng)驗以及拉路查找故障線路的局面得以徹底改變，使得故障判斷以及處理時間實現(xiàn)了有效縮短，進(jìn)而使得油田電網(wǎng)運(yùn)行的本質(zhì)安全水平得以提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉延冰，等.電子式互感器原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2009.

[2]楊平國.自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置的原理和應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2009，28（10）：36-43.

[3]梁睿，等.應(yīng)用改進(jìn)型有功分量法的小電流接地選線[J].高電壓技術(shù)，2010，36（2）：375-379.