配電網(wǎng)消弧及選線裝置運行狀況試驗分析

林振國

國網(wǎng)福建省電力有限公司仙游縣供電公司

前言：

當(dāng)前，10KV—30KV配電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流日趨增大。配電網(wǎng)消弧線圈只具備有限的補償電流，單線接地故障極易引發(fā)各類停電事故，并導(dǎo)致設(shè)備損壞。同時，中線點經(jīng)配電網(wǎng)消弧線圈實現(xiàn)接地時，難以有效保障選線的準(zhǔn)確性。因此，有必要深入研究配電網(wǎng)消弧及選線裝置的運行狀況。

一、配電網(wǎng)消弧及選線裝置運行狀況試驗內(nèi)容

1、消弧線圈運行狀況試驗

該試驗內(nèi)容主要包括以下三點：(1)對配電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流、消弧線圈的補償電流以及各類故障點的殘留電流進(jìn)行試驗與準(zhǔn)確測量[1]。(2)對消弧線圈補償電流的阻性及諧波分量進(jìn)行科學(xué)計算和深入分析。(3)對配電網(wǎng)選線裝置的準(zhǔn)確性進(jìn)行深入分析。

2、開關(guān)型消弧消諧裝置運行狀況試驗

該試驗內(nèi)容主要包括以下三點：(1)對故障點轉(zhuǎn)移前及轉(zhuǎn)移后的實際電流以及轉(zhuǎn)移電流進(jìn)行試驗與準(zhǔn)確測量。(2)對三相、中性點具體電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測量和科學(xué)分析。(3)對配電網(wǎng)選線裝置的準(zhǔn)確性進(jìn)行深入分析。

3、試驗站點消弧方式基本情況

在某電力公司電網(wǎng)中對采用消弧線圈的12座變電站和采用開關(guān)型消弧消諧裝置的1座變電站作為本文的試驗站點。

二、配電網(wǎng)消弧及選線裝置運行狀況試驗結(jié)果及分析

1、消弧線圈運行狀況試驗結(jié)果及分析

(1)電容電流。對12座試驗站點進(jìn)行試驗，得出如下結(jié)論：①采用直接法及間接法獲取的測量值和消弧線圈的具體顯示值相比存在較大差別，其偏差程度最大可達(dá)783%，其偏差程度平均為210%。②采用間接法進(jìn)行測量，其誤差原因主要有：在測量過程中，沒有將TV消諧器退出、由于測量原理導(dǎo)致的誤差、電壓互感器的結(jié)構(gòu)特性等原因?qū)е碌恼`差、測量儀器的性能原因?qū)е碌恼`差等[2]。

(2)故障殘流。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)具備較大的電容電流時，配電網(wǎng)消弧線圈呈現(xiàn)出容量不足的狀況，補償之后仍具有較大的殘流。試驗站點中有7座變電站在補償之后仍具有100A以上的殘流，其中最高殘流為398A。

(3)補償電流阻性分量。對配電網(wǎng)消弧線圈的補償電流和阻性電流進(jìn)行比較，可知部分變電站具備較大的電容電流，其配電網(wǎng)消弧線圈也具備較大的補償電流阻性分量。當(dāng)配電網(wǎng)消弧線圈的阻性殘流過大時，其接地電弧將難以熄滅。試驗站點中有7座變電站，其補償電流阻性分量在10A以上。

(4)補償電流諧波分量。當(dāng)配電網(wǎng)消弧線圈處于運行狀態(tài)下時，單相弧光性接地故障產(chǎn)生之后，其補償電流呈現(xiàn)出較為平穩(wěn)的波形。當(dāng)產(chǎn)生單相弧光性接地故障時，配電網(wǎng)消弧線圈呈現(xiàn)飽和狀態(tài)將引發(fā)中性點發(fā)生電流畸變，對補償電流諧波分量進(jìn)行分析可知：在補償電流諧波分量中存在較大的奇次諧波分量。

2、開關(guān)型消弧消諧裝置運行狀況試驗結(jié)果及分析

變電站對開關(guān)型消弧消諧裝置進(jìn)行采用時，對產(chǎn)生弧光接地故障時裝置的實際轉(zhuǎn)移電流值以及金屬性和小電阻接地故障時消弧柜的具體轉(zhuǎn)移電流值進(jìn)行分析可得出如下結(jié)論：(1)通常，配電網(wǎng)電容電流的數(shù)值大小不會對配電網(wǎng)開關(guān)型消弧消諧裝置造成限制影響。(2)當(dāng)產(chǎn)生弧光性接地故障以及小電阻接地故障時，開關(guān)型消弧消諧裝置經(jīng)轉(zhuǎn)移之后，其接地點的電流值呈現(xiàn)為零；當(dāng)產(chǎn)生金屬性接地故障時，消弧柜經(jīng)過轉(zhuǎn)移之后，存在極小的故障點電流。(3)開關(guān)型消弧消諧裝置在反復(fù)試驗中均可實現(xiàn)正確動作，大致在20ms之內(nèi)，即可快速消弧。

3、選線裝置的準(zhǔn)確性分析

(1)對于以消弧線圈為消弧裝置的變電站，進(jìn)行多達(dá)25次的單相接地選線試驗，其中，有11次實現(xiàn)了選線裝置的正確，具有44%的準(zhǔn)確率。(2)對于以開關(guān)型消弧消諧裝置為消弧裝置的變電站，進(jìn)行了多達(dá)18次的單相接地選線試驗，其中，有16次實現(xiàn)了選線裝置的正確，具有89%的準(zhǔn)確率。(3)對選線裝置的準(zhǔn)確性造成影響的因素主要包括：①電壓互感器出現(xiàn)了鐵磁諧振。②選線裝置缺乏良好的穩(wěn)定性。③選線裝置存在二次回路。④電流互感器缺乏較高的精度。⑤選線裝置自身存在的運維管理相關(guān)問題。

4、試驗中典型案例分析

(1)當(dāng)小分支上產(chǎn)生單相接地故障時，小分支會在過流保護(hù)作用下發(fā)生動作跳閘。(2)個別變電站出現(xiàn)單相接地故障時，其線路保護(hù)會頻繁進(jìn)行啟動。(3)將消弧線圈投入個別變電站之后，弧光性接地故障產(chǎn)生，接地故障消失之后，振蕩波形會出現(xiàn)在中性點電流上。

結(jié)語

綜上所述，對配電網(wǎng)電容電流采取間接法進(jìn)行測量，極易受到各種因素，諸如電壓互感器漏抗等影響，產(chǎn)生較大的誤差，且難以有效校準(zhǔn)。因此，必須通過直接法對電容電流進(jìn)行測量。少數(shù)自動消弧線圈裝置中存在部分電容電流，難以對之進(jìn)行準(zhǔn)確測量，極易造成對檔位的錯誤選取，對此，必須對直接法進(jìn)行使用，對殘留進(jìn)行準(zhǔn)確測量，以實現(xiàn)對補償效果的良好驗證。當(dāng)前，配電網(wǎng)內(nèi)運行的小電流選線裝置，在選線方面普遍缺乏較高的準(zhǔn)確率。對此，應(yīng)對人工接地方法進(jìn)行采用實現(xiàn)對試驗的有效驗證。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)存在較大的電容電流時，其消弧線圈的補償電流相應(yīng)地存在較大的阻性分量。因此，當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)存在較大的電容電流時，不適宜對消弧線圈進(jìn)行采用。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)對消弧線圈接地進(jìn)行采用時，在單線接地故障的情況下，難以實現(xiàn)電纜絕緣的有效恢復(fù)，進(jìn)而引發(fā)相間短路。當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)對開關(guān)型消弧裝置進(jìn)行采用時，具有良好的消弧效果，且能有效避免相間短路，能減少人身安全威脅。因此，采用開關(guān)型消弧裝置實施消弧具有最為理想的效果。將快速開關(guān)作為人工單相接地開關(guān)，能避免試驗過程中產(chǎn)生線路跳閘。另外，接地故障在消失之后，調(diào)容式自動消弧線圈極易引發(fā)配電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)諧振。

[1]楊佳，韋芬卿，付磊，等.一種基于RTDS的消弧選線裝置的試驗研究[J].電力工程技術(shù)，2012，31(4)：43-47.