消弧線圈分散補(bǔ)償研究

劉富榮張勁光陳志剛

（1.河南恩湃電力技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450016；2.國網(wǎng)河南省電力公司，河南 鄭州 450000；3.國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450006）

消弧線圈分散補(bǔ)償研究

劉富榮1張勁光2陳志剛3

（1.河南恩湃電力技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450016；2.國網(wǎng)河南省電力公司，河南 鄭州 450000；3.國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450006）

分散補(bǔ)償消弧線圈控制系統(tǒng)由主站消弧線圈控制器和多個開閉所消弧線圈控制器等共同組成。主站消弧線圈控制器與多個開閉所消弧線圈控制器通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)一對多的數(shù)據(jù)通訊。主站消弧線圈控制器通過智能軟件，統(tǒng)一控制主站消弧線圈和多個開閉所消弧線圈的檔位調(diào)節(jié)、電流補(bǔ)償程度。

消弧線圈；分散補(bǔ)償；智能控制

1 背景介紹

目前我國6～66kV的配電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式，電網(wǎng)普遍采用諧振接地方式，即在中性點(diǎn)裝消弧線圈［1］。當(dāng)發(fā)生單相接地時，由于消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補(bǔ)償了故障點(diǎn)的容性電流，因此使故障點(diǎn)的殘流變小，從而達(dá)到自然熄弧，防止事故擴(kuò)大的目的。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，消弧線圈對抑制間歇性弧光過電壓及由于電磁式電壓互感器飽和而產(chǎn)生的諧振過電壓，降低線路的事故跳閘率，減少人身傷亡及設(shè)備的損壞都有明顯的作用［2］。因此，對于目前變電站來說，設(shè)計(jì)時每段母線只設(shè)計(jì)配備一套消弧線圈，以滿足當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行需求，如圖1所示。

隨著電纜出線的增多，系統(tǒng)容性電流增大，對于大多數(shù)變電站來說，就目前技術(shù)條件一母一套消弧線圈往往滿足不了系統(tǒng)運(yùn)行的需求［3］。例如，國網(wǎng)河南省電力公司鄭州供電公司某10kV變電站母線實(shí)測容性電流300A，目前國內(nèi)技術(shù)水平消弧線圈能夠做到1 000kVA，最大補(bǔ)償感性電流為165A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了該段母線的運(yùn)行需要。因此，需要采用新技術(shù)或者加裝2套甚至更多套消弧線圈。但對于目前變電站來說，設(shè)計(jì)時每段母線一般只會預(yù)留一套消弧線圈安裝空間，因此沒有足夠的空間來放置新的消弧線圈設(shè)備，為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，需在同一條母線上的開閉所加裝消弧線圈，以達(dá)到分散補(bǔ)償系統(tǒng)容性電流的目的。開閉所在高壓電網(wǎng)中稱為開關(guān)站。中壓電網(wǎng)中的開閉所一般用于10kV電力的接受與分配，設(shè)有中壓配電進(jìn)出線、對功率進(jìn)行再分配的配電裝置，相當(dāng)于變電站母線的延伸，可用于解決變電站進(jìn)出線間隔有限或進(jìn)出線走廊受限，并在區(qū)域中起到電源支撐的作用。有些開閉所的10kV出線距離較遠(yuǎn)，進(jìn)而會增加相應(yīng)10kV線路系統(tǒng)的容性電流，也就是開閉所加裝消弧線圈的必要性［4］，如圖2所示。

圖1 消弧線圈示意圖

圖2 開閉所示意圖

2 消弧線圈分散補(bǔ)償系統(tǒng)特征

開閉所加裝消弧線圈后，勢必會對相應(yīng)10kV系統(tǒng)母線的容性電流產(chǎn)生影響。一般開閉所是無人值守，當(dāng)消弧線圈控制系統(tǒng)也是自動運(yùn)行狀態(tài)，會根據(jù)系統(tǒng)容性電流的變化而隨之調(diào)諧，開閉所消弧線圈控制系統(tǒng)的調(diào)諧將會擾亂相應(yīng)母線消弧系統(tǒng)對電容電流的補(bǔ)償，主站和開閉所為同一條母線，主站消弧線圈且處于自動跟蹤狀態(tài)，那么主站消弧線圈系統(tǒng)也將會隨著開閉所消弧線圈系統(tǒng)的調(diào)諧而調(diào)諧。反過來，主站消弧線圈系統(tǒng)的調(diào)諧將會影響開閉所消弧線圈系統(tǒng)的調(diào)諧。如果開閉所的數(shù)量不止一個，同一母線整個消弧線圈系統(tǒng)將處于無序調(diào)節(jié)狀態(tài)，這不僅影響消弧線圈有載開關(guān)的機(jī)械生命，更重要的是無法真實(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)的容性電流，對電網(wǎng)運(yùn)行來說是一種潛在的危險(xiǎn)。如果將開閉所內(nèi)的消弧線圈處于固定補(bǔ)償狀態(tài)，主站消弧線圈系統(tǒng)會根據(jù)整個系統(tǒng)的容性電流的多少給予恰當(dāng)?shù)母行匝a(bǔ)償，若整條母線的容性電流超出主站消弧線圈系統(tǒng)的補(bǔ)償范圍時，開閉所內(nèi)的消弧線圈需進(jìn)行人工調(diào)整，以達(dá)到最佳補(bǔ)償效果［5］。這樣不僅增加工作量，也會出現(xiàn)人工調(diào)整不及時使系統(tǒng)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，期間如果發(fā)生接地，電網(wǎng)可能會產(chǎn)生諧振過電壓的，這是很危險(xiǎn)的。因此，必須做好主站與各個開閉所消弧線圈的相互協(xié)調(diào)工作。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 消弧線圈分散補(bǔ)償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 主站與開閉所結(jié)構(gòu)關(guān)系特征

主站與開閉所（子站）之間形成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以主站為中心，以子站為節(jié)點(diǎn)，通過有線或無線通訊連接起來的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)，各結(jié)點(diǎn)與主站通過點(diǎn)與點(diǎn)方式連接，主站執(zhí)行集中式通信控制策略及主站消弧線圈運(yùn)行工作。主站消弧線圈控制裝置選用標(biāo)準(zhǔn)4u機(jī)箱。前面操作板集成打印機(jī)、7寸彩色液晶顯示屏、操作按鍵及狀態(tài)指示燈。后拔插分立板主要有電源板、開關(guān)量輸出板、開關(guān)量輸入板、主板和通訊板等，如圖3所示。

2.2 分散補(bǔ)償集成系統(tǒng)特點(diǎn)

分散補(bǔ)償集成系統(tǒng)軟件從結(jié)構(gòu)層次上來分，大致可以分為3層：第一層為數(shù)據(jù)庫層，主要負(fù)責(zé)保存主站和各子站消弧線圈運(yùn)行記錄和配置信息，供用戶查看和應(yīng)用層調(diào)用；第二層為應(yīng)用層，負(fù)責(zé)人機(jī)交換，響應(yīng)用戶的各種命令，處理來自通訊層的數(shù)據(jù)；第三層為通訊層，負(fù)責(zé)將應(yīng)用層傳遞過來的配置信息無誤地發(fā)送到下位機(jī)設(shè)備，并接收下位機(jī)上傳過來的數(shù)據(jù)，返回到應(yīng)用層。

3 消弧線圈分散補(bǔ)償系統(tǒng)技術(shù)方案

3.1 消弧線圈分散補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分散補(bǔ)償消弧線圈控制系統(tǒng)由主站消弧線圈控制器和多個開閉所消弧線圈控制器等共同組成。主站消弧線圈控制器與多個開閉所（子站）消弧線圈控制器通過有線或無線實(shí)現(xiàn)一對多的數(shù)據(jù)通訊。主站消弧線圈控制器通過智能軟件，統(tǒng)一控制主站消弧線圈和多個開閉所（子站）消弧線圈的調(diào)諧、電流補(bǔ)償程度。運(yùn)行方式可以在自動控制和手動控制之間方便切換。主站消弧線圈控制器實(shí)時顯示主站消弧線圈和多個開閉所消弧線圈的運(yùn)行狀況，系統(tǒng)容性電流大小等相關(guān)信息。通過通訊接口，把信息傳到綜合自動化裝置。主站與開閉所消弧線圈控制系統(tǒng)能夠顯示各種重要數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)并能夠上傳主站，協(xié)同完成整條母線容性電流的補(bǔ)償工作。

3.2 主站與子站及子之間協(xié)同技術(shù)研究

分散式消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)以主站系統(tǒng)為核心，通過人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)主站系統(tǒng)智能化，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對各開閉所（子站）智能異地協(xié)同設(shè)計(jì)，確保相應(yīng)母線上各個開閉所（子站）消弧線圈處于準(zhǔn)確補(bǔ)償程度。

3.3 分散補(bǔ)償集成系統(tǒng)研究

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)桌面化，只需輸入子站名稱，即可打開相應(yīng)子站消弧線圈運(yùn)行情況，還可以對子站進(jìn)行運(yùn)行方式更改、手動/自動切換。軟件系統(tǒng)簡便、快捷批量查看或修改主站、子站參數(shù)，使設(shè)備運(yùn)行更智能化。

4 結(jié)語

通過在主站和開閉所（子站）加裝消弧線圈分散補(bǔ)償系統(tǒng)，既能滿足電網(wǎng)的日益發(fā)展，又能夠解決因電纜出線的增多，系統(tǒng)容性電流增大的問題。智能化系統(tǒng)控制主站消弧線圈和多個開閉所（子站）消弧線圈之間的調(diào)諧、電流補(bǔ)償?shù)取Ｖ髡鞠【€圈控制器實(shí)時顯示主站消弧線圈和多個開閉所（子站）的運(yùn)行狀況、系統(tǒng)容性電流等相關(guān)信息，協(xié)同完成整條母線容性電流的補(bǔ)償工作，通過通訊接口并把相關(guān)信息傳至綜合自動化裝置，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

［1］戈東方.關(guān)于6～10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的討論［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1998（7）：27-30.

［2］唐軼，牟龍華，王崇林.單相接地電容電流自動補(bǔ)償成套裝置［J］.高電壓技術(shù)，1996（9）：88-90.

［3］要煥年，曹梅月.電纜網(wǎng)絡(luò)的中性點(diǎn)接地方式問題［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2003（2）：84-89.

［4］袁進(jìn)伶，張濤.6～10kV電力系統(tǒng)電容電流自動跟蹤補(bǔ)償及接地選線裝置原理及應(yīng)用［J］.中國電力，1998（1）：67-68.

［5］要煥年，曹梅月.優(yōu)化諧振接地方式前景趨好［J］.電力設(shè)備，2005（10）：33-37.

Study on the Dispersion Compensation of Arc Suppression Coil

Liu Furong1Zhang Jinguang2Chen Zhigang3
（1.Henan Epri Electric Power Technology Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450016；2.State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000；3.Zhengzhou Power Supply Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450006）

The control system of the dispersion compensation arc suppression coil was composed of a master arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers.The master station arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers realized one to many data communication through communication module.The master station arc suppression coil controller was used to control the position adjustment and the current compensation degree of the arc suppression coil of the master station and the arc suppression coil.

arc suppression coil；dispersion compensation；intelligent control

TM862

A

1003-5168（2017）05-0137-03

2017-04-02

劉富榮（1971-），男，本科，研究方向：中低壓電氣設(shè)備制造及運(yùn)維管理。