配電網的中性點智能補償問題探討

余力達 于英海

摘 要:本文對6～35kV配電網中性點接地方式進行了介紹,通過對抽頭式及調氣隙式智能補償裝置的結構、原理的簡介,著重介紹了其特點和消弧線圈在選型及運行中應考慮的有關問題,同時可顯示出調氣隙式智能補償裝置是限制單相接地電容電流的理想設備。

關鍵詞:配電網中性點智能補償消弧原理

中圖分類號:TM761 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0056-02

現在,我國35kV及以下配電網的中性點接地有三種接地形式。當單相接地電容電流大于30A,35kV及66kV系統大于10A時,就應采用中性點經電阻或消弧線圈接地形式[1]。當單相接地時的電容電流不斷加大時,中性點接地方式就應采用經電阻或經消弧線圈接地方式。本文就對(10～35)kV配電網使用幾種消弧線圈的工作原理、適用范圍、選擇操作中應考慮的問題進行分析總結。

1 調抽頭式智能消弧線圈

1.1 裝置的結構與組成簡介

調節抽頭式消弧線圈由接地式變壓器、電動消弧線圈、微機式控制柜、阻尼式控制柜、中性點的專用電壓互感器以及非線性式電阻5個部分構成。接地式變壓器對無中性點配電網提供中性點,電動式消弧線圈主要用來實現遠方控制。控制器主要采用微機式控制,硬件設施有微機系統、繼電器、測量板等。

阻尼控制柜中消弧線圈是通過某一邊的大系列有能力實現阻尼電阻器。中立的特殊變壓器和非線性電阻儀,主要用于預防欠壓和斷線過電壓35kV系統所產生的過電壓轉移等,通常是作為后備保護來使用的。

1.2 工作原理簡介

調抽頭式智能接地補償裝置通常是應用串聯諧振法的原理進行設計。電網正常運行時,中線點位移電壓見下式所示為[2]

(1)

式中ρ—— 電網不對稱系數；υ—— 脫諧度；d——阻尼率。

電力網的運行方式發生了變化時,υ也就隨之而變,υ的變化就會引起中性點位移電壓Un進行變化,當△Un超過了整定值δ的時候,計算機測控系統就進行啟動,從而對電網電容電流進行自動檢測,根據檢測的結果,來自動進行分接頭的調整,進而進行補償電流的調節,從而使接地點殘流能夠小于規定的數值,見表1所示。

當線圈的消弧線圈正常運行,因為存在一種R,以便通過線圈的消弧線圈的電流很小,那么如果單相接地故障發生了,那么控制裝置將迅速采取行動,以實現電阻的短接,這就避免影響消弧線圈的輸出電流,使消弧線圈在大多數共振指工作重點。因為應用水平調整,所以如果在同一分布區域有很多臺消弧線圈的運行在平行,接著就會造成測量及控制障礙,不應如此多臺消弧線圈的線圈平行作業。

1.3 特點

調抽頭式消弧線圈主要有以下幾個特點:①結構比較簡單、操作起來較為方便、且噪音低；②當電網的運行方式發生變化時可以自動跟蹤,響應速度比較快。缺點是:①依靠調整抽頭來實現電感量的變化,不能使補償電流平滑無極。②就d而言,如果加上消弧線圈本身之阻尼電阻,那么d就不可以忽略掉。尤其是在接近諧振點(或正好在此點)之時,υ很接近于零,也就是υ2＜d2之時忽略d,那么用公式(1)計算出來的電壓Un就會產生較大誤差,有時可達70%。③不宜多臺消弧線圈并聯運行。

2 調氣隙式消弧線圈

2.1 設備構成

調氣隙式消弧線圈接地微機智能控制補償裝置。它主要由接地變壓器,能調節的電抗器、可控阻尼柜和計算機控制系統四大部分,其結構、功能抽頭式相似。

2.2 工作原理

這里介紹的調氣式設備是采用位移電壓法,采用上升和下降鐵芯氣隙的方式實現補償,它是通過中性點位移電壓的方法來實現運行方式的跟蹤,根據公式(1)來計算,式中d、ρ、Uph為確定的值,當消弧線圈中的補償電流確定了的時候,改變電網運行必定會引起對地電容電流的變化,電容電流的變化,又導致Un的變化,當變化量超過設定值時,計算機機控制系統自動開始測量,實現電網電容電流的自動跟蹤和補償。根據不同的定值δ容量和電壓等級電網具體確定,δ值越小,作用會更加靈敏。

2.3 特點

(1)因為不忽略d及其參數,結果比調抽頭式準確,誤差小,重復性好,數據表明更加直觀,顯示的參數也更多;(2)補償裝置的殘流較小、接地電弧更有利于熄滅,減少事故跳閘頻率；(3)能自動對電網接地故障和其它擾動的識別,能夠準確、可靠的動作;(4)能夠使很多消弧線圈并聯進行運行。缺點是:機械噪聲較大、裝置構造比較復雜。

3使用消弧線圈時的容量的選擇和應注意的幾個問題

3.1 消弧線圈裝置對地電容電流的計算

在工程實踐操作電容電流使用估方法,用于架空線路、電容電流使用下面的公式估算:

Ic=(2.7～3.3)UeΣL×10-3(2)

式中Ic——架空線路的電容電流A

ΣL——系統中有直接電氣聯系(不考慮磁聯系)的架空線路總長度,kV；

Ue——線路額定線電壓,kV；系數2.7——對于無架空地線線路；系數3.3——對于有架空地線線路；

而同桿并架雙回路,其電容電流是單回路電容電流的1.3～1.6倍。

對于電纜線路,它的其電容電流按右式計算:Ic=UeΣL/10(3)

電纜線路之電容電流要遠遠大于架空線路的電容電流,對于不同的電纜結構和不同的電壓等級,它的電容電流差異是很大的,這個可以在《設計手冊》中查訊到有關的算法。因為變電設備本身就有雜散電容和分散電容,所以它會使電網的電容電流大大增加,下列表3指示的是變電設備所產生的電容電流增值。按公式(2)及(3),再加上表2中變電設備造成的電容電流增值,就是總的電容電流。

3.2 消弧線圈的補償容量的選擇

除了按過補償方式選擇補償容量外,我們還要考慮配電網大約5年的發展遠景,這可按下式計算；

Wh=1.35IcUe/(4)

式中 Wh——補償容量。

3.3 運行中應注意的事項

因消弧線圈在諧振點的附近工作,所以與傳統設備有著本質的不同,在運行中要從以下幾點加以注意:

(1)中性點的最大位移電壓不宜設置過低,一般取電源相電壓的70%就可以了。

(2)當消弧線圈與變壓器一起停電時,則要先停運消弧線圈,再停運變壓器。

(3)消弧線圈運行中發生下列之一時,就要馬上停止消弧線圈的運行:①裝置接地引線斷開；②油位計里沒有油位,漏油嚴重,有放電聲,響聲異常；③套管破裂放電或接地；④防爆門破裂以及向外面噴油；⑤電氣故障引起消弧線圈著火、冒煙或油溫超過95℃；⑥分接開關接觸不良。

4 結論

綜合以上,可得如下結論:

(1)要根據各地的電氣設備絕緣水平對配電裝置網的中性點接地形式進行慎重選擇。對于小電阻接地形式當系統發生單相接地故障的時候,就應立即跳閘,所以供電的可靠性差,電纜線路較多的城市配電網一般用經電阻接地的方式。

(2)通過接地補償裝置,可以較好地抑制弧光接地過電壓和鐵磁諧振過電壓,使大部分的接地故障自動消失,當電網發生永久金屬性接地故障,也就停止了故障段線路的運行,這樣可以提高供電可靠性。對調氣隙式智能接地補償裝置,它具有可靠性高、計量準確,誤差較小,更加直觀的優點,因此在一些重要的配電網中,優先考慮使用調氣隙型補償裝置,從而提高供電的可靠性。

參考文獻

[1] 交流電氣裝置的過電的保護及絕緣配合.DL/T620-1997.

[2] 陳伯超,等.10kV電網新型自動調諧消弧線圈及控制裝置.中國電力.1997(9).