6kV小電流接地系統(tǒng)消弧線圈阻尼電阻發(fā)熱問題

文/王德鋒

1 異常的發(fā)生及簡單處理過程

某35kV變電站為煤礦供電系統(tǒng)，該變電站為2臺(tái)35kV變6kV主變壓器分裂運(yùn)行，6kV系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，6kV母線上掛有1臺(tái)6kV三相五柱式消弧線圈，容量為70A，消弧線圈一次側(cè)為接地變壓器，星型接線，容量為10A，二次側(cè)為開口三角，開口三角上并接有2臺(tái)電抗器，由晶閘管控制電感電流，每臺(tái)電抗器容量30A，還并接有阻尼電阻，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)阻尼電阻投入，系統(tǒng)有接地時(shí)，阻尼電阻被切除消，弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償。

2018年12年06日，該站報(bào)主變低壓側(cè)開關(guān)電壓越上限，阻尼電阻發(fā)熱，發(fā)生及簡單處理過程：

（1）17:07:12后臺(tái)監(jiān)控機(jī)報(bào)1#主變低后備（601）零序電壓越上限發(fā)生值11.02；

（2）17:07:13 某煤礦供電35kV站35kV變電站1#主變低后備（601）零序電壓越上限返回值8.61；

（3）系統(tǒng)震蕩，又發(fā)生越上限，接著越上限返回；

（4）后臺(tái)查看6kVI段母線電壓Ua=3.74 Ub=3.22 Uc=3.75 線電壓正常3U0值10.78；

（5）17:37:28后臺(tái)監(jiān)控機(jī)報(bào)某煤礦供電35kV站35kV變電站1#消弧線圈母聯(lián)分合狀態(tài)合（消弧線圈通信問題，點(diǎn)表定義錯(cuò)，應(yīng)該報(bào)阻尼電阻發(fā)熱）；

（6）17:38 值班員立即到消弧線圈室檢查發(fā)現(xiàn)阻尼溫度過高報(bào)警（站內(nèi)設(shè)置70度）；

（7）17:42后臺(tái)監(jiān)控機(jī)遙控拉開1#消弧線圈L620開關(guān)，后臺(tái)母線電壓Ua=3.65，Ub=3.53，Uc=3.57，3U0值6.36；

（8）17:42:57后臺(tái)監(jiān)控機(jī)報(bào)某煤礦供電35kV站35kV變電站1#主變低后備（601）零序電壓越上限返回，值6.42，恢復(fù)正常。

次日，對該消弧線圈停電檢修試驗(yàn)：

（1）對消弧線圈阻尼電阻進(jìn)行測試，電阻穩(wěn)定在10Ω左右，判斷阻尼電阻沒問題；

（2）對接地變搖絕緣，絕緣沒問題；

（3）恢復(fù)后對消弧線圈試送，零序電壓依然越上限；

（4）將消弧線圈調(diào)至自動(dòng)擋，即發(fā)生電壓越上限，3U0：10.8；

（5）將消弧線圈調(diào)至1檔，電壓恢復(fù)，3U0：8.2；

（6）將消弧線圈調(diào)至2檔，電壓越上限，3U0：10.2；

（7）將消弧線圈調(diào)至3檔，電壓恢復(fù)，3U0：8.8；

（8）將消弧線圈分接頭換至1-2處，3U0稍微降低，由8.8降至8.2，后臺(tái)機(jī)零序電壓顯示也相應(yīng)降低。

2 對目前異常的分析處理

我站消弧線圈為預(yù)補(bǔ)償式工作方式，其控制器采集系統(tǒng)正常工作時(shí)的零序電壓和接地變中性點(diǎn)流過的接地電流，I0/IC=100/U0，I0為接地變中性點(diǎn)電流，為已知量，U0為消弧線圈開口三角電壓，為已知量，此時(shí)可以計(jì)算出系統(tǒng)電容電流IC，控制器首先計(jì)算出系統(tǒng)接地時(shí)的電容電流（煤礦供電系統(tǒng)的出線均采用電纜出線，所以電容電流較大），控制器發(fā)出命令使晶閘管開放一定導(dǎo)通角，用以在接地時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，通過二次電感量影響一次電感，補(bǔ)償接地時(shí)的電容電流，起到消弧的目的。系統(tǒng)正常時(shí)三相電壓平衡，零序電壓很小，接地變中性點(diǎn)無電流流過，無法正常計(jì)算電容電流。所以接地變繞制時(shí)B相繞組做出4條抽頭，使接地變?nèi)嚯娍共黄胶?，人為造成系統(tǒng)電壓偏移，用以計(jì)算系統(tǒng)電容電流。

所謂預(yù)補(bǔ)償，即控制器計(jì)算出系統(tǒng)的電容電流后，控制晶閘管開放一定導(dǎo)通角，使消弧線圈補(bǔ)償對應(yīng)的電容電流。所以，預(yù)補(bǔ)償，實(shí)質(zhì)上是消弧線圈時(shí)刻處于補(bǔ)償狀態(tài)，晶閘管已經(jīng)開放固定導(dǎo)通角，此時(shí)消弧線圈已經(jīng)向系統(tǒng)補(bǔ)償電感電流，如：計(jì)算得出系統(tǒng)電容電流為20A，是指系統(tǒng)單相金屬性接地，開口三角電壓100V時(shí)，補(bǔ)償電流為20A，正常運(yùn)行時(shí)，開口三角電壓為1V左右，此時(shí)補(bǔ)償電容電流為0.2A，隨著接地不斷發(fā)展，開口三角電壓增加，補(bǔ)償電流將成比例增大。手動(dòng)1、2、3檔時(shí)對應(yīng)補(bǔ)償電流分別為10A、40A、70A，也是對應(yīng)的解釋。系統(tǒng)控制器設(shè)定脫諧度為0，消弧線圈處于輕微諧振狀態(tài)。所以，該消弧線圈只適用于中性點(diǎn)偏移不大的系統(tǒng)，若系統(tǒng)本身電壓不平衡，消弧線圈就會(huì)加劇電壓的不平衡，電壓不平衡度越大，消弧線圈對這種不平衡度越放大。

所以，調(diào)至自動(dòng)擋時(shí)，零序電壓越上限發(fā)生，調(diào)至1檔時(shí)，越上限返回，調(diào)至2檔時(shí)，消弧線圈正好處于諧振點(diǎn)上，導(dǎo)致諧振過電壓，1檔處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，3檔處于過補(bǔ)償狀態(tài)，偏離了諧振點(diǎn)，調(diào)至自動(dòng)擋時(shí)，消弧線圈會(huì)自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)，導(dǎo)致諧振產(chǎn)生。那么，如果消弧線圈本身問題排除，阻尼電阻發(fā)熱的原因可能是系統(tǒng)本身電壓不平衡，導(dǎo)致消弧線圈加劇電壓不平衡，開口三角電壓過大，但沒有超過30V，不滿足切除阻尼電阻的條件，使阻尼電阻長期承受較大的電壓，導(dǎo)致阻尼電阻發(fā)熱。

所以，產(chǎn)生異常的焦點(diǎn)在于，系統(tǒng)自身電壓是否存在問題。切除消弧線圈后，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行校驗(yàn)。

主控室后臺(tái)機(jī)顯示6KVI段母線3U0均為6-7之間，1號(hào)消弧線圈顯示3U0為8.1，在保護(hù)裝置、端子排等處對電壓進(jìn)行記錄。

由此可見，系統(tǒng)本身電壓不平衡，可能是系統(tǒng)的不平衡電壓最終導(dǎo)致阻尼電阻發(fā)熱，而不是消弧線圈本身存在缺陷。

系統(tǒng)電壓不平衡，但線電壓正常，就排除了變壓器低壓側(cè)電壓不正常的可能性，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)排查：

（1）考慮6KV母線所帶電機(jī)負(fù)荷存在問題，或者出線電纜存在絕緣薄弱，導(dǎo)致電壓偏移。拉開6KV各分盤后，電壓依然異常，排除了外部負(fù)荷影響電壓的可能性。

（2）排除是否為二次電壓負(fù)荷異常導(dǎo)致系統(tǒng)電壓不平衡，拉開PT二次保險(xiǎn)，拆開L630，測試PT二次電壓值。

該測試值與正常運(yùn)行過程中測試值一致，說明電壓不平衡與PT二次負(fù)荷沒有關(guān)系。

為了排除一次消協(xié)電阻有問題的可能性，將PT小車?yán)龊?，短封掉一次消諧電阻，測量數(shù)據(jù)依然沒有變化。

（3）對PT本體進(jìn)行試驗(yàn)，排除PT本體的問題。

6kVI段母線停電后對PT、一次保險(xiǎn)、二次回路進(jìn)行檢查、測試。

測試一次保險(xiǎn)值：A相、B相、C相均為4.7Ω。

對PT逐相進(jìn)行一次升壓試驗(yàn)，一次升壓值為3464V，分別從PT小車插頭處和小車底部形成開關(guān)處進(jìn)行測量，目的是盡量排除中間環(huán)節(jié)故障的可能性。

對PT進(jìn)行直流電阻、變壓比、空載電流測試。

變比誤差超標(biāo)，但是對二次值影響并不大。

總結(jié)：發(fā)現(xiàn)的主要問題是PT的空載電流超標(biāo)。但是空載電流超標(biāo)并不會(huì)電壓影響特別大，特別是不會(huì)造成如此大的電壓不平衡。

（4）用萬用表在PT開口三角處測量其頻率，顯示開口三角電壓頻率為150Hz。資料顯示，若開口三角電壓頻率為150Hz，則是因?yàn)橄到y(tǒng)中三次諧波過大，造成虛幻的三相電壓不平衡。

經(jīng)過多次測量，首先線電壓正常，說明一次主變低壓側(cè)電壓沒有問題。因?yàn)橹髯兊蛪簜?cè)為三角形接線，沒有中性點(diǎn)，只是輸出線電壓，若沒有消弧線圈和母線PT，就沒有穩(wěn)定的對地相電壓，三相平衡的PT和消弧線圈對于6kV母線來說，相當(dāng)于三相平衡橋，形成穩(wěn)定平衡的三相電壓。若平衡橋有問題，直接影響三相電壓，但不會(huì)影響線電壓。但經(jīng)過試驗(yàn)后，得出的結(jié)論是PT不是影響電壓不平衡的源頭，而是系統(tǒng)中三次諧波過大，造成系統(tǒng)電壓的虛幻不平衡，導(dǎo)致消弧線圈開口三角處電壓超過10V，而沒有達(dá)到切除阻尼電阻的定值，10V電壓長期加在阻尼電阻上，導(dǎo)致阻尼電阻的發(fā)熱。

3 結(jié)束語

電力系統(tǒng)部件繁多，相互影響，若是某設(shè)備出現(xiàn)異常，要從多個(gè)方向分析原因，注意排除關(guān)聯(lián)因素，最后找到問題的原因，不能把目光緊盯在該設(shè)備局部，不考慮外部因數(shù)，最終難以解決問題。