6kV小電流接地系統消弧線圈阻尼電阻發熱問題

文/王德鋒

1 異常的發生及簡單處理過程

某35kV變電站為煤礦供電系統，該變電站為2臺35kV變6kV主變壓器分裂運行，6kV系統為小電流接地系統，6kV母線上掛有1臺6kV三相五柱式消弧線圈，容量為70A，消弧線圈一次側為接地變壓器，星型接線，容量為10A，二次側為開口三角，開口三角上并接有2臺電抗器，由晶閘管控制電感電流，每臺電抗器容量30A，還并接有阻尼電阻，系統正常運行時阻尼電阻投入，系統有接地時，阻尼電阻被切除消，弧線圈進行補償。

2018年12年06日，該站報主變低壓側開關電壓越上限，阻尼電阻發熱，發生及簡單處理過程：

（1）17:07:12后臺監控機報1#主變低后備（601）零序電壓越上限發生值11.02；

（2）17:07:13 某煤礦供電35kV站35kV變電站1#主變低后備（601）零序電壓越上限返回值8.61；

（3）系統震蕩，又發生越上限，接著越上限返回；

（4）后臺查看6kVI段母線電壓Ua=3.74 Ub=3.22 Uc=3.75 線電壓正常3U0值10.78；

（5）17:37:28后臺監控機報某煤礦供電35kV站35kV變電站1#消弧線圈母聯分合狀態合（消弧線圈通信問題，點表定義錯，應該報阻尼電阻發熱）；

（6）17:38 值班員立即到消弧線圈室檢查發現阻尼溫度過高報警（站內設置70度）；

（7）17:42后臺監控機遙控拉開1#消弧線圈L620開關，后臺母線電壓Ua=3.65，Ub=3.53，Uc=3.57，3U0值6.36；

（8）17:42:57后臺監控機報某煤礦供電35kV站35kV變電站1#主變低后備（601）零序電壓越上限返回，值6.42，恢復正常。

次日，對該消弧線圈停電檢修試驗：

（1）對消弧線圈阻尼電阻進行測試，電阻穩定在10Ω左右，判斷阻尼電阻沒問題；

（2）對接地變搖絕緣，絕緣沒問題；

（3）恢復后對消弧線圈試送，零序電壓依然越上限；

（4）將消弧線圈調至自動擋，即發生電壓越上限，3U0：10.8；

（5）將消弧線圈調至1檔，電壓恢復，3U0：8.2；

（6）將消弧線圈調至2檔，電壓越上限，3U0：10.2；

（7）將消弧線圈調至3檔，電壓恢復，3U0：8.8；

（8）將消弧線圈分接頭換至1-2處，3U0稍微降低，由8.8降至8.2，后臺機零序電壓顯示也相應降低。

2 對目前異常的分析處理

我站消弧線圈為預補償式工作方式，其控制器采集系統正常工作時的零序電壓和接地變中性點流過的接地電流，I0/IC=100/U0，I0為接地變中性點電流，為已知量，U0為消弧線圈開口三角電壓，為已知量，此時可以計算出系統電容電流IC，控制器首先計算出系統接地時的電容電流（煤礦供電系統的出線均采用電纜出線，所以電容電流較大），控制器發出命令使晶閘管開放一定導通角，用以在接地時進行補償，通過二次電感量影響一次電感，補償接地時的電容電流，起到消弧的目的。系統正常時三相電壓平衡，零序電壓很小，接地變中性點無電流流過，無法正常計算電容電流。所以接地變繞制時B相繞組做出4條抽頭，使接地變三相電抗不平衡，人為造成系統電壓偏移，用以計算系統電容電流。

所謂預補償，即控制器計算出系統的電容電流后，控制晶閘管開放一定導通角，使消弧線圈補償對應的電容電流。所以，預補償，實質上是消弧線圈時刻處于補償狀態，晶閘管已經開放固定導通角，此時消弧線圈已經向系統補償電感電流，如：計算得出系統電容電流為20A，是指系統單相金屬性接地，開口三角電壓100V時，補償電流為20A，正常運行時，開口三角電壓為1V左右，此時補償電容電流為0.2A，隨著接地不斷發展，開口三角電壓增加，補償電流將成比例增大。手動1、2、3檔時對應補償電流分別為10A、40A、70A，也是對應的解釋。系統控制器設定脫諧度為0，消弧線圈處于輕微諧振狀態。所以，該消弧線圈只適用于中性點偏移不大的系統，若系統本身電壓不平衡，消弧線圈就會加劇電壓的不平衡，電壓不平衡度越大，消弧線圈對這種不平衡度越放大。

所以，調至自動擋時，零序電壓越上限發生，調至1檔時，越上限返回，調至2檔時，消弧線圈正好處于諧振點上，導致諧振過電壓，1檔處于欠補償狀態，3檔處于過補償狀態，偏離了諧振點，調至自動擋時，消弧線圈會自動尋找諧振點，導致諧振產生。那么，如果消弧線圈本身問題排除，阻尼電阻發熱的原因可能是系統本身電壓不平衡，導致消弧線圈加劇電壓不平衡，開口三角電壓過大，但沒有超過30V，不滿足切除阻尼電阻的條件，使阻尼電阻長期承受較大的電壓，導致阻尼電阻發熱。

所以，產生異常的焦點在于，系統自身電壓是否存在問題。切除消弧線圈后，對系統電壓進行校驗。

主控室后臺機顯示6KVI段母線3U0均為6-7之間，1號消弧線圈顯示3U0為8.1，在保護裝置、端子排等處對電壓進行記錄。

由此可見，系統本身電壓不平衡，可能是系統的不平衡電壓最終導致阻尼電阻發熱，而不是消弧線圈本身存在缺陷。

系統電壓不平衡，但線電壓正常，就排除了變壓器低壓側電壓不正常的可能性，從以下幾個方面進行試驗排查：

（1）考慮6KV母線所帶電機負荷存在問題，或者出線電纜存在絕緣薄弱，導致電壓偏移。拉開6KV各分盤后，電壓依然異常，排除了外部負荷影響電壓的可能性。

（2）排除是否為二次電壓負荷異常導致系統電壓不平衡，拉開PT二次保險，拆開L630，測試PT二次電壓值。

該測試值與正常運行過程中測試值一致，說明電壓不平衡與PT二次負荷沒有關系。

為了排除一次消協電阻有問題的可能性，將PT小車拉出后，短封掉一次消諧電阻，測量數據依然沒有變化。

（3）對PT本體進行試驗，排除PT本體的問題。

6kVI段母線停電后對PT、一次保險、二次回路進行檢查、測試。

測試一次保險值：A相、B相、C相均為4.7Ω。

對PT逐相進行一次升壓試驗，一次升壓值為3464V，分別從PT小車插頭處和小車底部形成開關處進行測量，目的是盡量排除中間環節故障的可能性。

對PT進行直流電阻、變壓比、空載電流測試。

變比誤差超標，但是對二次值影響并不大。

總結：發現的主要問題是PT的空載電流超標。但是空載電流超標并不會電壓影響特別大，特別是不會造成如此大的電壓不平衡。

（4）用萬用表在PT開口三角處測量其頻率，顯示開口三角電壓頻率為150Hz。資料顯示，若開口三角電壓頻率為150Hz，則是因為系統中三次諧波過大，造成虛幻的三相電壓不平衡。

經過多次測量，首先線電壓正常，說明一次主變低壓側電壓沒有問題。因為主變低壓側為三角形接線，沒有中性點，只是輸出線電壓，若沒有消弧線圈和母線PT，就沒有穩定的對地相電壓，三相平衡的PT和消弧線圈對于6kV母線來說，相當于三相平衡橋，形成穩定平衡的三相電壓。若平衡橋有問題，直接影響三相電壓，但不會影響線電壓。但經過試驗后，得出的結論是PT不是影響電壓不平衡的源頭，而是系統中三次諧波過大，造成系統電壓的虛幻不平衡，導致消弧線圈開口三角處電壓超過10V，而沒有達到切除阻尼電阻的定值，10V電壓長期加在阻尼電阻上，導致阻尼電阻的發熱。

3 結束語

電力系統部件繁多，相互影響，若是某設備出現異常，要從多個方向分析原因，注意排除關聯因素，最后找到問題的原因，不能把目光緊盯在該設備局部，不考慮外部因數，最終難以解決問題。