變電所消弧線圈控制系統改造及接地選線應用研究

于景國

摘要：本文所論述的重點是：將消弧線圈安裝于王場變電站等的系統中性點之后，其在后續的使用中所發現的種種問題，無法正常地運行。經過一系列的調查以及研究，發現了在設計上原消弧線圈控制器當中有十分明顯的缺陷。經過選用技術成熟的可靠產品來改造該接地系統后，使其改造后達到了減小接地點殘流和自動跟蹤補償以及限制弧光接地過電壓等目的，除此之外，王場變電站還使得故障時精確選線功能得以實現。

關鍵詞：消弧線圈? 接地系統? 變電所

0 引言

近些年來，鹽化工負荷伴隨著迅速發展的油田建設也在逐年增加著，王場變的35kV出線數量也逐漸變多，單相接地電容電流急劇增大，因接地弧光不易自動熄滅，容易產生間隙弧光過電壓，進而造成相間短路，使事故擴大。為了防止這種事故，電力行業也做了一系列的規定。為提高供電可靠性，王場變、廣華變于2003年在主變35kV側中性點分別安裝了消弧線圈，由不接地系統轉變為經消弧線圈接地的補償方式。

1 安裝消弧線圈系統后存在的問題

①在設計方面，消弧線圈控制器本身是存在著缺陷的：

②在設計方面，消弧線圈系統并沒有將把串聯諧振過電壓進行限制的一系列措施加以考慮。

③在對消弧線圈系統進行安裝之后，35kV系統從不接地系統變成經消弧線圈接地系統。但是，始終困擾著供電系統的最大難題是：中性點經消弧線圈接地系統的接地故障線路的選擇。在中性點進行消弧線圈的裝設后，在系統發生單相接地的時候，經由消弧線圈的補償后的接地點殘流往往比5A要小，這便容易干擾到本身很弱的出線零序CT二次側電流，這也造成了對零序電流原理、零序功率方向原理加以采用的接地選線裝置的選線的準確率快速下降，這也是其最為主要原因。

2 消弧線圈系統改造方案

①對國內技術較為先進和可靠的產品進行選用，以此來對王場變以及廣華變的原有消弧線圈控制器進行更換，通過這樣來對精確測量以及自動跟蹤補償加以實現，且可以對弧光間歇接地引起的過電壓進行有效的限制。

②將阻尼電阻加裝于王場變以及廣華變的消弧線圈系統的一次回路當中，以此來對串聯諧振過電壓進行限制。

③當線路發生單相接地的時候，因為王場變35kV出線有較多的數量，調度員通常參照原有經驗等方法來進行選線，這對于故障處理的速度有很大影響。所以，必須要完善35kV系統接地選線功能。反之，廣華變有較少的35kV出線數量，可暫不考慮35kV系統接地選線。

④所有選線報警信號以及測量數據都可以經由后臺電腦進行上傳。

3 論證改造方案以及產品技術原理

參照荊州供電公司的多年的運行經驗，筆者所在廠選擇上海思源電氣的XHK-Ⅱ-ZP型產品對王場變、廣華變的消弧線圈系統進行改造。

該產品技術處于國內領先水平，是唯一通過電力部電力設備及儀表質量檢驗測試中心的全部形式試驗項目的產品，具有電容電流計算精確、補償效果好、故障選線準確率高、運行穩定、功能齊全等特點。廠家技術人員根據筆者所在車間的具體技術要求，共同制定了改造方案，系統原理圖如下。

■

該改造方案能否滿足運行要求，達到各種技術功能、指標，下面展開分析，進行論證：

3.1 是不是可以對串聯諧振過電壓進行限制

35kV系統正常運行時的電力系統等效圖如下：

■

因此系統的零序等效電路如下：

■

安裝阻尼電阻后（圖a）??????? 安裝阻尼電阻前（圖b）

對系統的零序電流進行分析，為：

■■=■

主變35kV側中性點電壓為：

■■=■■·（R+jX■）=■

顯然，加裝阻尼電阻后，可以限制諧振過電壓，維持系統的正常運行。

3.2 是不是可以實現精確測量及自動跟蹤補償

在投運前，XHK-Ⅱ-ZP型裝置先將脫諧度和接地殘流設定為某一范圍，當系統脫諧度抑或是殘流超出這個范圍的話，控制器便發出指令，調整消弧線圈的檔位，使調整后的脫諧度及殘流滿足要求。

公式如下：

ε=■，Iδ=I■-I■

脫諧度為ε;殘流為Iδ;消弧線圈電感電流為I■;電網的電容電流為I■。

綜上可知，測量電容電流是關鍵。其零序回路等值電路圖在系統正常運行的情況下是：

■

可知，當消弧線圈處于L1檔，那么測量零序回路電流是I1，當消弧線圈處于L2檔，測量零序回路電流是I2，所以得出：

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-1）

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-2）

由此可見，計算原理、工作原理都沒有問題，但為了驗證測量數據的準確性，車間對廣華變的35kV系統電容電流進行了計算，與控制器計算的電容電流進行比較，結果非常接近，排除人工計算本身就存在一定的誤差，可以證明裝置計算的電容電流數據是真實、準確的。并且在廣華變運行方式發生變化時，控制器能夠迅速調節消弧線圈檔位，實現自動跟蹤補償。

3.3 能不能實現35kV出線發生接地故障時的精確選線功能

XHK-Ⅱ-ZP型選線裝置采用并聯中電阻選線方法，有100%的選線準確率。單相接地時電流分布如圖：

■

可知，接地點的電流在35kV出線發生了接地故障的時候是：

■■=■■+■■

選用并聯中電阻選線的方法，當35kV出線發生接地故障的時候，經由真空開關投入并聯電阻（為了避免對系統造成沖擊，時間小于1秒），將零序電流有功分量注入到接地點，接地點的電流是：

■■=■■+■■+■■

該裝置以這個原理為基礎，立刻將故障接地線路零序電流的這一變化特征進行捕獲，以此來使得精確選線功能得以實現。

4 結束語

經過技術分析和論證，此次王場變、廣華變的消弧系統改造方案能夠滿足油田電網的運行要求，改造之后，消弧系統能夠實現自動跟蹤補償，減小接地點殘流，對弧光接地過電壓進行了限制，尤其是王場變將在35kV出線發生接地故障時能夠精確選線的功能得以實現時，使得以往的經由經驗以及拉路查找故障線路的局面得以徹底改變，使得故障判斷以及處理時間實現了有效縮短，進而使得油田電網運行的本質安全水平得以提高。

參考文獻：

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