基于容量不適配情況下調(diào)容式消弧線圈裝置的研究及處理

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(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

對于不同電壓等級的電力系統(tǒng)，其中性點的接地方式是不同的，根據(jù)我國國情，我國6～66kV配電系統(tǒng)中主要采用小電流接地運行方式。為了有效防止系統(tǒng)弧光接地，消除接地故障，提高供電質(zhì)量，按照國家對過電壓保護(hù)設(shè)計規(guī)范新規(guī)程規(guī)定，電網(wǎng)電容電流超過10A時，均應(yīng)安裝消弧線圈裝置[1-2]。

調(diào)容式消弧線圈裝置憑借其調(diào)節(jié)范圍寬、殘流小、調(diào)節(jié)速度快的優(yōu)點，在眾多類型的消弧線圈中得到了最廣泛的應(yīng)用。調(diào)容式過消弧線圈的二次繞組上并聯(lián)若干組，一般為四至五組低壓電容器，通過控制器控制真空開關(guān)或反并聯(lián)晶閘管的通斷組合來控制二次電容器投入的數(shù)量，來調(diào)節(jié)消弧線圈二次容抗的大小，從而改變消弧線圈一次側(cè)電感電流的大小，其工作原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 調(diào)容式消弧線圈原理結(jié)構(gòu)圖

2 調(diào)容式消弧線圈工作原理

國內(nèi)的10kV配電網(wǎng)大多采用中性點不接地的運行方式，10kV側(cè)的變壓器一般為三角形接線方式，故系統(tǒng)沒有中性點。為接入消弧線圈，必須引出系統(tǒng)中性點，接地變壓器可以提供一個中性點[3]。因此，調(diào)容式消弧線圈成套裝置由接地變壓器、調(diào)容式消弧線圈、電容調(diào)節(jié)柜、微機控制器、阻尼電阻箱等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 調(diào)容式消弧線圈成套裝置總體構(gòu)成圖

接地變壓器除可以帶消弧線圈外，也可帶二次負(fù)載，代替站用變。在帶二次負(fù)載時，接地變壓器的一次容量應(yīng)為消弧線圈與二次負(fù)載容量之和；接地變壓器不帶二次負(fù)荷時，接地變壓器容量等于消弧線圈容量[4]。

調(diào)容式消弧線圈的電感量是通過改變并聯(lián)于其兩端的電容來改變其等效電感量的，即：

(1)

式中：n為消弧線圈初、次級繞組的變比；Cx為投入運行時的電容器容量；L為消弧線圈的電感。由式(1)可知，改變Cx即可改變Leq[5]。

3 消弧線圈容量不適配情況

110kV文昌變電所10kV#2接地變?yōu)閺V州智光電氣產(chǎn)品，型號：DKSC-900/100/10.5，第一期安裝，額定容量為900kVA，因其兼做所用變，容量為100kVA，因此，允許配的消弧線圈最大允許為800kVA。

10kV#2消弧線圈為上海思源電氣產(chǎn)品，型號：XHDCR-1000/10，為第二期安裝，采用調(diào)容式來實現(xiàn)檔位切換，額定容量為1000Kvar。現(xiàn)場兩組抽頭，對應(yīng)有兩檔補償電流可選擇，分別是A1-A2補償電流為88～160A，對應(yīng)容量約為555～1000Kvar；A3-A4補償電流為15～95A，對應(yīng)容量約為93～593Kvar。

接地變與消弧線圈配合使用時，當(dāng)接地變壓器兼做所用變使用時，接地變的額定容量等于所帶消弧線圈的額定容量加上所用變的容量；獨立使用時，接地變的額定容量大于等于消弧線圈的額定容量，顯然上述A1-A2、A3-A4兩檔位都不符合要求。

4 解決方案

從上面我們可以知道，A1-A2、A3-A4兩檔最大容量分別為1000Kvar及593Kvar，顯然593Kvar容量不夠，因此，本文決定對A1-A2檔提出了兩種改造方案。

4.1 加裝電容器

在消弧線圈的一次回路中，并接加裝額定電壓6.062kV，額定電流33A電容器，并聯(lián)的電容器與消弧線圈電流方向相反，自動抵消33A電感電流，相當(dāng)于200Kvar的電感容量，從而保證消弧成套系統(tǒng)的最大容量從原來的1000Kvar降為800Kvar，如圖3所示。

圖3 并聯(lián)方案方案系統(tǒng)圖

圖中實線為已有回路，虛線為改造部分；該方案改造簡單，只要柜體有安裝電容器的空間就可以實現(xiàn)；且無需維護(hù)。

4.2 設(shè)計二次限制回路

消弧線圈在A1-A2檔位時，其最大容量為1000Kvar，可以進(jìn)行1～32檔進(jìn)行有載調(diào)節(jié)，具體每檔的電流和容量如表1所示。

表1 補償檔位與容量

從表1中發(fā)現(xiàn)，800Kvarr對應(yīng)在18檔附近，因此，當(dāng)控制器退出時，需將消弧線圈限定在18檔附近運行。

采用如圖4原理圖進(jìn)行改造：

圖4 改造方案原理圖

其中：實線為已有回路，虛線為改造部分：即在消弧線圈控制屏上，增加繼電器及開關(guān)，用于電容器組的額外控制。

動作邏輯說明：

當(dāng)QF上電，控制器得電，由軟件完成系統(tǒng)的保護(hù)，即系統(tǒng)最大在18檔位運行，投入不超過800Kvarr；同時，KM11、KM12、KM13失電，不對電容進(jìn)行額外控制；

當(dāng)QF失電，控制器失電；QF閉合，KM11、KM12、KM13閉合，則KM2、KM3、KM4閉合，系統(tǒng)自動切換投入到18檔運行。

通過上述措施，無論在控制器得電還是失電等任何狀態(tài)，保證系統(tǒng)最大在18檔位置運行，投入不超過800Kvarr。

5 總結(jié)

本文介紹了調(diào)容式消弧線圈的工作原理，并對實際電力生產(chǎn)中碰到的當(dāng)接地變與消弧線圈配合使用時，接地變的額定容量小于所帶消弧線圈的額定容量加上所用變的容量時，產(chǎn)生的調(diào)容式消弧線圈裝置容量不適配的難題進(jìn)行了研究和討論，提出了加裝調(diào)容式消弧線圈電容器和設(shè)計其二次限制回路兩種措施，有效解決了上述難題。