消弧裝置中性點(diǎn)電壓異常升高分析

張晶晶

摘 要：在消弧線圈裝置試運(yùn)行時發(fā)現(xiàn)，某變10kV系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈裝置補(bǔ)償后，其中性點(diǎn)位移電壓有時出現(xiàn)異常升高，加大電網(wǎng)三相不對稱電壓，出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象，誤報“母線接地”信號。

關(guān)鍵詞：消弧裝置;中性點(diǎn);電壓

1.原因分析

一是經(jīng)消弧線圈裝置補(bǔ)償后電網(wǎng)三相對地電壓不平衡的原因分析。電網(wǎng)接入消弧裝置前，因三相線路不對稱性出現(xiàn)的中性點(diǎn)不對稱電壓Uun≈-KcE;接入消弧裝置后（接地刀閘K閉合）中性點(diǎn)出現(xiàn)位移電壓，其中，為對稱的三相電源相電壓;Kc、v、d分別為補(bǔ)償電網(wǎng)的不對稱度、脫諧度、阻尼率。則與的模的比值，即，v、d較小時，是的幾十倍，可見消弧線圈裝置對中性點(diǎn)處電壓有放大作用。接入消弧線圈后三相對地電壓分別為，，，可見的急劇升高使、、偏離、、，即三相電壓不平衡原因，故須限制的幅值。大量運(yùn)行經(jīng)驗表明，10kV經(jīng)消弧線圈裝置補(bǔ)償后的電網(wǎng)發(fā)生三相對地不平衡時300V（5%E），當(dāng)<300V時，基本不會出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。當(dāng)然，太小將導(dǎo)致調(diào)感和跟蹤不能正確進(jìn)行，故其下限值必須大于裝置的測量靈敏度。梅嶺變增設(shè)的兩套消弧裝置容量分別為70A，試運(yùn)行時中性點(diǎn)位移電壓為510V左右，三相電壓出現(xiàn)了不平衡。

二是經(jīng)消弧線圈裝置補(bǔ)償后電網(wǎng)“虛幻接地”的原因分析。配電網(wǎng)的絕緣監(jiān)察信號動作值一般整定在15%E，消弧裝置調(diào)感至諧振點(diǎn)附近時脫諧度v≈0，達(dá)到最大值UNmax=KcE/d。不對稱度Kc較大且阻尼率d較小的電網(wǎng)中，UNmax將很大甚至15%E，引起接地信號動作，但此時電網(wǎng)并未真正接地，此即虛幻接地。若阻尼電阻R配置過小，則消弧線圈裝置調(diào)感時系統(tǒng)頻繁報接地信號，既給運(yùn)行人員造成不必要的緊張和麻煩，又給補(bǔ)償電網(wǎng)正常運(yùn)行留下隱患，故需采取消除措施。

2.解決措施

若要減小補(bǔ)償電網(wǎng)三相對地電壓不平衡，就必須限制的幅值，使 ≯5%E。從消弧裝置的運(yùn)行經(jīng)驗來看，可用以下3種方法：

一是降低電網(wǎng)的不對稱度Kc。架空線路的不對稱度Kc 值通常為0.15%～1.15%，偶爾≥2.15%;電纜線路的不對稱度Kc 值約0.2%～0.5%。35kV架空線路一般要換位，其不對稱度Kc 值較小;而10kV架空線路一般不換位，其不對稱度Kc 值較大，很可能也較大。但10kV電網(wǎng)一般要裝設(shè)接地變壓器來引出中性點(diǎn)，因此，可借助梅嶺變接地變的高壓繞組來改變?nèi)嚯妷旱钠x度ε。安裝梅嶺變干式接地變時，在其高壓側(cè)的A、B、C三相各裝上調(diào)整范圍在2×（ ±2.15%）和0的調(diào)偏開關(guān)，共5個調(diào)整檔位，分接開關(guān)是各相單獨(dú)調(diào)整，調(diào)整前首先確認(rèn)哪相的電壓過高或過低，檢查發(fā)現(xiàn)若A、B、C三相電壓哪一相過高，就把該相的調(diào)偏開關(guān)向“+”調(diào)，過低則向“- ”調(diào);若B相電壓過高，則A、C兩相的調(diào)偏開關(guān)同時向“- ”調(diào)，過低則向“+”調(diào)。

二是提高補(bǔ)償電網(wǎng)的阻尼率d。d=dL +dO+dR，其中dL由消弧線圈的等值電導(dǎo)GL 引起，其值很小可忽略;dO由每相導(dǎo)線對地泄漏電導(dǎo)G引起，與導(dǎo)線的排列位置無關(guān)，電網(wǎng)一定時dO值固定;dR 由阻尼電阻R引起。只能通過調(diào)整dR來改變d。R一般串聯(lián)在接地回路里，為計算阻尼率d方便，將R轉(zhuǎn)換成等值的并聯(lián)電阻形式。

，? dR=， 可見dR與R成正比，故增大R是提高d的有效手段。當(dāng)不對稱度Kc 無法改變，脫諧度ν也因受殘流限制而不能增大時，增加R將成為降低的有效選擇。將R配置在消弧線圈可調(diào)容量一半處的感抗的10%較合適，因倘若如此，則無論消弧線圈運(yùn)行在容量范圍內(nèi)的哪個位置， 阻尼率d都不會有較大變化，也不會有較大變化，因而不易出現(xiàn)三相電壓不平衡的現(xiàn)象，有利于增強(qiáng)消弧裝置對不同電容電流的配電網(wǎng)的適應(yīng)能力。當(dāng)然，按此法配置的R值會有所增加。

三是增大補(bǔ)償電網(wǎng)的脫諧度ν。過補(bǔ)償通常采用脫諧度ν范圍在5%～20%之間，殘流Id應(yīng)控制在5A，最大不得超過8A。一般認(rèn)為脫諧度ν=Id/ Ic ≤10%，脫諧度ν增加后殘流Id 相應(yīng)也要增加，但當(dāng)系統(tǒng)電容電流Ic 較?。?≤50A）時取ν=20%，仍可保證殘流Id ≤8A而滿足規(guī)程規(guī)定。故自動補(bǔ)償消裝置不應(yīng)以脫諧度ν而應(yīng)以殘流Id 作為調(diào)諧依據(jù)，確定過補(bǔ)償?shù)奈恢谩８鶕?jù)消弧裝置的運(yùn)行經(jīng)驗，電容電流Ic 不大（ 小于50A）時，不對稱度Kc一般較大，阻尼率d偏小，若還堅持設(shè)定脫諧度ν≤10%，則>5%E，極易出現(xiàn)三相電壓不平衡的現(xiàn)象。為此，在保證殘流Id <10A的前提下應(yīng)使脫諧度ν適當(dāng)取大一些。

3.總結(jié)

通過綜合考慮對電網(wǎng)設(shè)備的影響，及地區(qū)較大負(fù)荷量，且消弧裝置及接地變已經(jīng)安裝完畢，不適用再額外加裝調(diào)偏開關(guān)。同時考慮到系統(tǒng)出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象，必須使UNmax <15%E，則必須采用增大阻尼率d，因現(xiàn)場實際運(yùn)行規(guī)程規(guī)定脫諧度ν≤15%且殘流Id ≤8A，確保梅嶺變消弧線圈裝置值能長期運(yùn)行在300V以下即可滿足運(yùn)行要求，因此也可以適當(dāng)調(diào)整脫諧度ν，保證 ≯5%E，現(xiàn)場通過方法2和方法3的綜合調(diào)試，避免中性點(diǎn)位移電壓升高造成不對稱電壓的上升和虛幻接地的出現(xiàn)。使消弧線圈裝置運(yùn)行穩(wěn)定，可靠補(bǔ)償系統(tǒng)感性電流，降低10kV饋線接地危害，避免造成設(shè)備損壞。

參考文獻(xiàn)

[1] 喻建波;魏淑瓊;重慶市配電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)接地方式技術(shù)分析[A];重慶市電機(jī)工程學(xué)會2010年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

[2] 陳慧，羅健，侯晉芳，楊平.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不穩(wěn)定因素與檢查處理[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015