消弧線圈分散補償研究

劉富榮張勁光陳志剛

（1.河南恩湃電力技術有限公司，河南 鄭州 450016；2.國網河南省電力公司，河南 鄭州 450000；3.國網河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450006）

消弧線圈分散補償研究

劉富榮1張勁光2陳志剛3

（1.河南恩湃電力技術有限公司，河南 鄭州 450016；2.國網河南省電力公司，河南 鄭州 450000；3.國網河南省電力公司鄭州供電公司，河南 鄭州 450006）

分散補償消弧線圈控制系統由主站消弧線圈控制器和多個開閉所消弧線圈控制器等共同組成。主站消弧線圈控制器與多個開閉所消弧線圈控制器通過通訊模塊實現一對多的數據通訊。主站消弧線圈控制器通過智能軟件，統一控制主站消弧線圈和多個開閉所消弧線圈的檔位調節、電流補償程度。

消弧線圈；分散補償；智能控制

1 背景介紹

目前我國6～66kV的配電網大多采用中性點不接地運行方式，電網普遍采用諧振接地方式，即在中性點裝消弧線圈［1］。當發生單相接地時，由于消弧線圈產生的感性電流補償了故障點的容性電流，因此使故障點的殘流變小，從而達到自然熄弧，防止事故擴大的目的。運行經驗表明，消弧線圈對抑制間歇性弧光過電壓及由于電磁式電壓互感器飽和而產生的諧振過電壓，降低線路的事故跳閘率，減少人身傷亡及設備的損壞都有明顯的作用［2］。因此，對于目前變電站來說，設計時每段母線只設計配備一套消弧線圈，以滿足當前電網運行需求，如圖1所示。

隨著電纜出線的增多，系統容性電流增大，對于大多數變電站來說，就目前技術條件一母一套消弧線圈往往滿足不了系統運行的需求［3］。例如，國網河南省電力公司鄭州供電公司某10kV變電站母線實測容性電流300A，目前國內技術水平消弧線圈能夠做到1 000kVA，最大補償感性電流為165A，遠遠滿足不了該段母線的運行需要。因此，需要采用新技術或者加裝2套甚至更多套消弧線圈。但對于目前變電站來說，設計時每段母線一般只會預留一套消弧線圈安裝空間，因此沒有足夠的空間來放置新的消弧線圈設備，為保證系統安全運行，需在同一條母線上的開閉所加裝消弧線圈，以達到分散補償系統容性電流的目的。開閉所在高壓電網中稱為開關站。中壓電網中的開閉所一般用于10kV電力的接受與分配，設有中壓配電進出線、對功率進行再分配的配電裝置，相當于變電站母線的延伸，可用于解決變電站進出線間隔有限或進出線走廊受限，并在區域中起到電源支撐的作用。有些開閉所的10kV出線距離較遠，進而會增加相應10kV線路系統的容性電流，也就是開閉所加裝消弧線圈的必要性［4］，如圖2所示。

圖1 消弧線圈示意圖

圖2 開閉所示意圖

2 消弧線圈分散補償系統特征

開閉所加裝消弧線圈后，勢必會對相應10kV系統母線的容性電流產生影響。一般開閉所是無人值守，當消弧線圈控制系統也是自動運行狀態，會根據系統容性電流的變化而隨之調諧，開閉所消弧線圈控制系統的調諧將會擾亂相應母線消弧系統對電容電流的補償，主站和開閉所為同一條母線，主站消弧線圈且處于自動跟蹤狀態，那么主站消弧線圈系統也將會隨著開閉所消弧線圈系統的調諧而調諧。反過來，主站消弧線圈系統的調諧將會影響開閉所消弧線圈系統的調諧。如果開閉所的數量不止一個，同一母線整個消弧線圈系統將處于無序調節狀態，這不僅影響消弧線圈有載開關的機械生命，更重要的是無法真實補償系統的容性電流，對電網運行來說是一種潛在的危險。如果將開閉所內的消弧線圈處于固定補償狀態，主站消弧線圈系統會根據整個系統的容性電流的多少給予恰當的感性補償，若整條母線的容性電流超出主站消弧線圈系統的補償范圍時，開閉所內的消弧線圈需進行人工調整，以達到最佳補償效果［5］。這樣不僅增加工作量，也會出現人工調整不及時使系統處于欠補償狀態，期間如果發生接地，電網可能會產生諧振過電壓的，這是很危險的。因此，必須做好主站與各個開閉所消弧線圈的相互協調工作。其結構如圖3所示。

圖3 消弧線圈分散補償系統結構圖

2.1 主站與開閉所結構關系特征

主站與開閉所（子站）之間形成星型拓撲結構。以主站為中心，以子站為節點，通過有線或無線通訊連接起來的輻射式互聯結構，各結點與主站通過點與點方式連接，主站執行集中式通信控制策略及主站消弧線圈運行工作。主站消弧線圈控制裝置選用標準4u機箱。前面操作板集成打印機、7寸彩色液晶顯示屏、操作按鍵及狀態指示燈。后拔插分立板主要有電源板、開關量輸出板、開關量輸入板、主板和通訊板等，如圖3所示。

2.2 分散補償集成系統特點

分散補償集成系統軟件從結構層次上來分，大致可以分為3層：第一層為數據庫層，主要負責保存主站和各子站消弧線圈運行記錄和配置信息，供用戶查看和應用層調用；第二層為應用層，負責人機交換，響應用戶的各種命令，處理來自通訊層的數據；第三層為通訊層，負責將應用層傳遞過來的配置信息無誤地發送到下位機設備，并接收下位機上傳過來的數據，返回到應用層。

3 消弧線圈分散補償系統技術方案

3.1 消弧線圈分散補償系統設計

分散補償消弧線圈控制系統由主站消弧線圈控制器和多個開閉所消弧線圈控制器等共同組成。主站消弧線圈控制器與多個開閉所（子站）消弧線圈控制器通過有線或無線實現一對多的數據通訊。主站消弧線圈控制器通過智能軟件，統一控制主站消弧線圈和多個開閉所（子站）消弧線圈的調諧、電流補償程度。運行方式可以在自動控制和手動控制之間方便切換。主站消弧線圈控制器實時顯示主站消弧線圈和多個開閉所消弧線圈的運行狀況，系統容性電流大小等相關信息。通過通訊接口，把信息傳到綜合自動化裝置。主站與開閉所消弧線圈控制系統能夠顯示各種重要數據、工作狀態并能夠上傳主站，協同完成整條母線容性電流的補償工作。

3.2 主站與子站及子之間協同技術研究

分散式消弧線圈補償系統以主站系統為核心，通過人工智能技術，實現主站系統智能化，通過網絡技術實現對各開閉所（子站）智能異地協同設計，確保相應母線上各個開閉所（子站）消弧線圈處于準確補償程度。

3.3 分散補償集成系統研究

實現系統桌面化，只需輸入子站名稱，即可打開相應子站消弧線圈運行情況，還可以對子站進行運行方式更改、手動/自動切換。軟件系統簡便、快捷批量查看或修改主站、子站參數，使設備運行更智能化。

4 結語

通過在主站和開閉所（子站）加裝消弧線圈分散補償系統，既能滿足電網的日益發展，又能夠解決因電纜出線的增多，系統容性電流增大的問題。智能化系統控制主站消弧線圈和多個開閉所（子站）消弧線圈之間的調諧、電流補償等。主站消弧線圈控制器實時顯示主站消弧線圈和多個開閉所（子站）的運行狀況、系統容性電流等相關信息，協同完成整條母線容性電流的補償工作，通過通訊接口并把相關信息傳至綜合自動化裝置，保證電力系統安全運行。

［1］戈東方.關于6～10kV電網中性點接地方式的討論［J］.電網技術，1998（7）：27-30.

［2］唐軼，牟龍華，王崇林.單相接地電容電流自動補償成套裝置［J］.高電壓技術，1996（9）：88-90.

［3］要煥年，曹梅月.電纜網絡的中性點接地方式問題［J］.電網技術，2003（2）：84-89.

［4］袁進伶，張濤.6～10kV電力系統電容電流自動跟蹤補償及接地選線裝置原理及應用［J］.中國電力，1998（1）：67-68.

［5］要煥年，曹梅月.優化諧振接地方式前景趨好［J］.電力設備，2005（10）：33-37.

Study on the Dispersion Compensation of Arc Suppression Coil

Liu Furong1Zhang Jinguang2Chen Zhigang3
（1.Henan Epri Electric Power Technology Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450016；2.State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000；3.Zhengzhou Power Supply Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450006）

The control system of the dispersion compensation arc suppression coil was composed of a master arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers.The master station arc suppression coil controller and a plurality of open and close arc suppression coil controllers realized one to many data communication through communication module.The master station arc suppression coil controller was used to control the position adjustment and the current compensation degree of the arc suppression coil of the master station and the arc suppression coil.

arc suppression coil；dispersion compensation；intelligent control

TM862

A

1003-5168（2017）05-0137-03

2017-04-02

劉富榮（1971-），男，本科，研究方向：中低壓電氣設備制造及運維管理。