自動消弧線圈應用與實踐

周小卿

（固原供電局 寧夏 固原 756000）

0 引言

隨著科技的發展，固原電網目前已經在部分變電站使用自動調諧消弧線圈，這種消弧線圈可以自動跟蹤系統的運行狀態，當電網發生故障時，將故障點的殘流限制在合格的范圍內。固原電網采用預調式自動調諧消弧線圈，即消弧線圈的脫諧度和殘流作為是否需要調節補償電流的判斷依據，預先將脫諧度和殘流設定為某一個范圍，當系統的脫諧度和殘流超出此范圍，控制器發出指令，調整消弧線圈的檔位，使調整后的脫諧度及殘流滿足要求，且中性點電壓不能超過15%相電壓。

系統在正常運行時接近于全補償狀態。為解決中性點電壓與脫諧度之間的矛盾，在消弧線圈與系統中性點之間串入一電阻，通過提高網絡的阻尼率來降低系統的中性點的電壓，使其滿足要求。當系統出現接地時，在接地電阻上流過很大的電流，因此必須在系統接地時，迅速短接接地電阻以免影響消弧線圈的出力，降低熄弧效果，同時也避免電阻流過電流過大而過熱損壞電阻，而在系統單相接地消失時必須及時投入接地阻尼電阻。

1 自動調諧消弧線圈

消弧線圈用連續可調實現自動調諧從理論上來說時可行的，但分接頭足夠多的消弧線圈也是可用的。例如對于電容電流為90A的電網，當切除一回2km的電纜線路時，接地電容電流只變化約2A，電網脫諧度也只變化約2.2%，這時消弧線圈電感不改變也是安全的。當然，分接頭數越多，則調節越細。

分接頭數的多少決定著可以達到的最小脫諧度，而脫諧度是影響滅弧的主要因素，從兩個方面說明：1）弧道中的殘余電流；2）恢復電壓上升到最大值的時間及恢復電壓的上升速度。

1.1 弧道中的殘余電流（忽略殘流的高次諧波分量）

當電網的Ic=100A,d=0.05，而脫諧度v由0偏至0.1時，將從5A增至11A，而兩檔位之間的最大電流差約6A，這說明v=0.1顯然偏大。v=0.025和0.05時Ig為5.6和7.1A，這說明若能保證脫諧度為0.025，則殘流增加不大，只比完全諧振時大0.6%，當脫諧度小于0.05時，殘流增大也是可以接受的。

1.2 故障相恢復電壓上升到最大值的時間及恢復電壓的上升速度

當0.05時，恢復電壓升至最大值的時間如圖1所示。

眾所周知，滅弧后由于電容上的電荷經消弧線圈放電形成慢慢衰減的自由震蕩過程，弧道上的電壓是緩慢上升的，不易發生重燃。由圖看出，當恢復電壓時間已減少一半以上，這對滅弧不利，最好在0.025以內，不要超過0.05。

恢復電壓最大上升速度與所得結果完全相同，就是說消弧線圈應調節到不大于0.05的程度。

圖1

當明確了脫諧度v的指標后，就可以求出必要的分接頭數。消弧線圈兩相鄰分接頭對應的電流In+1和In遵循In+1-In≤2vIn的關系。 若電流最小為 Imin，則最大電流 Imax=Imin（1＋2v）N-1，N為分接頭數，故由此可得：

通常消弧線圈最大電流與最小電流值比為2，當0.025時，N=15。應該看出當允許既可在過補償又可在欠補償狀況工作時，15檔分接頭的消弧線圈可以調節到使脫諧度等于0.025。當運行人員只希望運行在過補償狀態時，15檔分接頭只能是脫諧度達到0.05。

2 實際應用

自動調諧消弧線圈其運行特性以脫諧度和殘流為調節依據，任何一個條件滿足消弧線圈不調檔。只有當脫諧度和殘流兩個條件都不滿足時消弧線圈才調檔，直至滿足脫諧度和殘流中的任何一個條件。其脫諧度和殘流按與其配合的非智能消弧線圈補償后整定。自動調諧消弧線圈補償電流級差為等比，最大電流Imax=100A，最小電流為Imin=40A，檔位分14檔，可計算出只希望運行在過補償狀態時，脫諧度v=7.3。因此在設定脫諧度時，特別注應設定范圍。設定范圍過窄，造成消弧線圈檔位不能確定，無法正常運行；設定范圍過寬，造成系統補償度不合理，影響熄弧效果。

為使自動調諧消弧線圈充分發揮自動調諧作用，應注意以下幾點問題：

2.1 自動調諧消弧線圈與非自動調諧消弧線圈配合使用，盡量使自動調諧消弧線圈的補償容量處于中間檔位（此時補償效果好），避免其補償容量接近（或低于）下限、接近（或高于）上限。

2.2 正常情況下，自動調諧消弧線圈應投入自動運行狀態。當控制器自動功能異常或必要時，可將消弧線圈自動調諧裝置改為手動（阻尼電阻回路不受影響，正常運行），可用殘流為參考值調整。

2.3 以前預調式消弧線圈在系統接地時需迅速短接接地電阻，而常用的接觸器方式雖然采用兩套獨立的控制方式（交流控制與直流控制并用），但是仍可能出現設備故障情況，而且接地阻尼電阻的爆炸可能導致事故的擴大。現在自動調諧消弧線圈控制器如發出“保護失靈”信號，則為阻尼電阻保護回路故障，應迅速將自動調諧消弧線圈退出運行，以防止系統接地時阻尼電阻燒毀。

2.4 如阻尼電阻故障，存在阻尼電阻保護回路動作，系統接近諧振的可能性。在事故處理時應將此種情況作為因素之一考慮，應及時采取措施將自動調諧消弧線圈退出運行。

3 自動調諧消弧線圈對配電網良好適應性

隨著配電網的迅速發展，消弧系統必須要可靠地服務于配電網并能適應不斷的變化和進步。這一要求雖然沒有在有關規范中反映出來，但在實際應用中不可忽視。

對于消弧系統的首要要求是能正常工作，不出故障，維護簡單。如果不能做到這點,則會困擾運行部門，同時消弧系統的投入決不容許對配電網構成威脅。此，一方面要求消弧系統必須確保不會引起諧振，而且消弧系統必須適應配電網不同發展時期對其容量的不同需要，即要求消弧系統能輸出的最小補償電流沒有限值，否則，便會造成投資不能奏效或重復投資。在當前發展階段，一般只要求消弧系統能在同一個變電站的不同母線間實現并聯運行，將來隨著配電網自動化的推廣，必然要求消弧系統能在不同的變電站間實現并聯運行。

此外，消弧系統能否有利于降低配電網絕緣水平的要求也是必須考慮的。如果消弧系統的響應速度足夠快，且消弧效果及選線效果很好，就能使接地故障持續的時間限制在10s內，因而仍可利用80%的避雷器作為過電壓保護，使配電網的過電壓水平降低到與低阻抗接地方式相同的水平。這就實現了一種新型的接地方式，即消弧線圈接地與低阻抗接地2種接地方式的優點而避免了它們的缺點，消弧系統能否有利于降低配電網絕緣水平以適應升壓改造，將成為必須面對的問題。顯然，只有響應速度極快，又在多方面確保良好消弧效果及選線效果的消弧系統才能滿足要求。

4 結論

自動調諧消弧線圈運行后，中性點電壓達到相電壓1%左右，三相電壓接近平衡，明顯改善了三相電壓不平衡的問題，減少了三相電壓不平衡帶來的變壓器損失。

固原地區35kV電網結構特點及多變的運行方式，應在一些較大電容電流系統加裝此自動調諧跟蹤補償裝置，提高熄弧效果，減少倒閘操作，增加供電可靠性，保證固原地區電網的安全、穩定，經濟運行。

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