自動調諧消弧線圈在供電系統中的應用

劉偉光

[關鍵詞]供電系統；自動調諧消弧線圈；應用

為適應供電系統的實際需要，20世紀90年代末，采用我國自行研制ZTJD型自動跟蹤補償消弧線圈系統，其自動跟蹤監測技術達到先進水平，運行證明其效果良好。

一、ZTJD型自動跟蹤補償消弧線圈系統在總結老式消弧線圈運行經驗的基礎上，獨立開發成功的高新技術產品，由下列幾個部分組成。

1.接地變壓器

消弧線圈必須通過中性點接入系統，對無中性點的角形結線的電源（如6～10kV系統）需配置接地變壓器，目前有油浸式或干式兩種形式，有如下的功能：

（1）提供有效的中性點，接地變壓器的特點是零序阻抗很小，單相接地時，零序電壓在接地變上的壓降很小，95%的電壓加到消弧線圈上，具有相當好的補償能力，這種變壓器高壓側繞組由兩段組成，并分別位于不同相的心柱上。

（2）接地變的二次可代站用變使用，節省投資。

（3）能調整電網的不對稱電壓，滿足自動調諧的需要。

2.電動式消弧線圈

目前有油浸式或干式兩種形式。調分頭開關同樣也有兩種形式，對油浸式消弧線圈配油浸式有載開關（9～15檔），對干式消弧線圈可配空氣式有載開關和真空式有載開關（9～19檔）。有載開關使用在消弧線圈上，以預調方式工作是很輕松的，幾乎在空載狀態下切換，因此工作很可靠。這種消弧線圈的電流調節范圍比較寬，一般能達到1∶4（如20～80A）。消弧線圈的二次線圈增多，不但供測量，而且滿足二次阻尼和注入信號的要求。

3.微機控制部分

ZTJD型接地補償裝置之所以能夠達到自動跟蹤和自動調諧的目的，主要靠微機控制器來實現。主要完成在線檢測位移電壓、電容電流等參數，根據測量參數分析判斷，如需調整，發出指令進行調整，并有顯示、報警、遠送等功能。

4.阻尼電阻及其控制部分

調匝式自動調諧消弧線圈系統之所以能夠實現在全補償狀態或很小脫諧度下運行，關鍵是在消弧線圈回路串人大功率的阻尼電阻只，以提高電網的阻尼率使諧振點的位移電壓降到15%相電壓以下，所以不必擔心諧振時會發生調諧過電壓，阻尼電阻在電網正常運行時串入，防止串聯諧振，當系統發生接地時，快速將其短接以免影響消弧線圈的輸出電流。

5.中性點專用電壓互感器和非線性電阻

在6～10kV電纜網絡，其中性點不對稱電壓很低，為提高測量的精度，采用特制的高壓電壓互感器，其二次電壓為200V，以提高檢測的靈敏度。

為增強對消弧線圈系統內過電壓的抑制，在中性點上增設了特殊設計的內過電壓保護器，與消弧線圈并聯接地，這種接地方式既保留了消弧線圈接地系統的優點，當過電壓時又發揮小電阻接地限制過電壓的優點。

從上述可知，如電網對地的不對稱電壓比較高、阻尼率比較小、消弧線圈的阻抗與電網對地的容抗相等即V=0時，位移電壓uNB比較高，可達到不對稱電壓的25～50倍，造成三相電壓的嚴重不對稱，影響設備的安全運行。另一方面如電網對地不對稱，電壓比較高時這一要求很難達到，因此實際調諧中V達到20%～30%，甚至達到40%，這樣消弧線圈系統殘流就比較大，影響消弧線圈效果。為提高消弧線圈的滅弧效果和防止調諧過電壓的發生，從提高電網的阻尼率著手，消弧線圈中人為地加入阻尼電阻，即增大電網的阻尼率使UNB下降到規程允許的15%相電壓以下，這樣即實現了殘流最小的工作方式，又使諧振點的電壓降到允許的數值 。 鐵磁諧振過電壓激發起間歇性弧光過電壓，使PT保險熔斷，燒毀PT，甚至發展成“火燒連營”事故，電容電流較大的地方，由單相接地電弧不能熄滅，引起弧光過電壓波及的面比較大，往往造成大面積停電事故。

二、我們在開發研制自動跟蹤自動調諧式消弧線圈時，從兩個方面來限制內過電壓：一方面從改變參數人手，中性點不接地電網易發生串聯諧振過電壓，因為當容抗XC與感抗XL相等時，即發生鐵磁諧振過電壓，那么在中性點不接地的電網接入消弧線圈，破壞產生諧振的條件；另一方面在中性點上增設內過電壓保護器，進一步加強對內過電壓的保護，這種接地方式既發揮了消弧線圈接地的優點，又發揮了小電阻接地的優點。

1.采用多種在線測量電容電流的方法，以適應不同電網的需要。自動跟蹤自動調諧式的消弧線圈系統測量電容電流的方法尤為重要。只要測量準確，才能保證調諧的準確，但是由于配電網的情況不一樣，很難用一種方法來適合不同的配電網，所以研究多種的測量方法，適應配電網的不同情況，才能保證調諧的準確性。

2.功能完善的微機控制器滿足電網自動化的要求并作為成套裝置的核心。

3.考慮到微電子技術使用到強電方面的控制，設置了獨立的手動部分，也就是微機處在異常狀態時，用切換開關打到手動位置，這樣消弧線圈正常運行，只不過不能自動跟蹤，不會影響系統的補償。

4.阻尼電阻是解決調諧過電壓的有效措施，它的可靠性如何直接影響到整套裝置的可靠問題，為此，我公司為提高阻尼部分工作的可靠性，采取了如下措施：

（1）阻尼電阻在正常時，接入運行，當電網接地時利用真空接觸器快速將其短接，為保證可靠短接，采用零序電壓和零序電流雙套短接措施，而且操作電源一套為直流，另一套為交流，防止短按時保險器熔斷。

（2）電阻結構上采用連續纏繞，減少接點，而且為提高測量精度采用無感電阻。

（3）熱容量大，且耐壓水平較高（達到20000V）。

三、實際應用存在的問題及措施。該系統依然存在些小的問題：（1）消弧線圈投入運行后，原有的零序保護繼電器很難發揮作用，對系統進行了完善，在該系統加裝了LH諧波方向型單相接地保護裝置，使該系統不僅可以限制單相接地故障電流在5A以下，而且還可以準確地判斷出故障線路。（2）該系統在運行過程中是相對獨立的，其實際的調諧過程以及發生單相接地時的狀態很難掌握，為了便于了解，我們要求廠家在原來的基礎上，就軟件、硬件做出些改動，要求在單相接地發生的前后30ms內，對該過程進行錄波，利用DSP數字信號處理技術綜合分析接地暫態及穩態信號，便于正確了解事故類型，為安全運行提供決策依據。（編輯/李舶）endprint