謝宏海

【摘要】文章對10KV系統(tǒng)中性點的運行方式及消弧線圈的原理、設(shè)計、使用進行了闡述，并根據(jù)峰峰礦區(qū)供電公司電網(wǎng)運行方式及現(xiàn)有的消弧線圈設(shè)備，提出了正確的操作方法和思路。

【關(guān)鍵詞】中性點;消弧線圈

一、10KV系統(tǒng)中性點的運行方式介紹

一般情況下，10KV電力系統(tǒng)中性點是不接地的。這里“中性點”包括變壓器的中性點、電壓互感器的中性點、電容器的中性點等。這種系統(tǒng)叫作中性點不接地系統(tǒng)，中性點不接地系統(tǒng)的好處是，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，雖然接地相對地電壓等于零，非接地的兩相對地電壓升高為線電壓，但是三相電壓之間的關(guān)系仍然是對稱不變的，系統(tǒng)中的電氣設(shè)備仍然可以繼續(xù)運行。

由于系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，非接地相的對地電壓升高到線電壓，所以不接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備，每相對地絕緣必須按線電壓來設(shè)計。

當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，雖然系統(tǒng)中的電氣設(shè)備可繼續(xù)運行，但是這種電網(wǎng)長期在一直接地狀態(tài)下運行，也是不允許的，因為這時非故障相電壓升高，絕緣薄弱點很可能被擊穿，而引起兩相接地短路，將嚴重地損壞電氣設(shè)備。所以，在中性點不接地電網(wǎng)中，必須設(shè)專門的監(jiān)察裝置，以使運行人員及時發(fā)現(xiàn)一相接地故障，從而切除電網(wǎng)中的故障部分。

二、安裝消弧線圈的原因和作用

在中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地的電容電流較大時，在接地處引起電弧就很難自行熄滅。在接地處還可能出現(xiàn)所謂的間隙電弧，即周期地熄滅與重燃的電弧。由于電網(wǎng)是一個具有電感和電容的振蕩回路，間隙電弧將引起相對地的過電壓，其數(shù)值可達相電壓的（2.5～3）倍。這種過電壓會傳輸?shù)脚c接地點有直接電連接的整個電網(wǎng)上，引起電網(wǎng)運行狀態(tài)的瞬時變化，導(dǎo)致電壓互感器電磁能量飽和，產(chǎn)生電磁諧振，產(chǎn)生弧光過電壓及鐵磁諧振過電壓?；」饨拥丶ぐl(fā)鐵磁諧振全導(dǎo)致電壓互感器嚴重沖擊，引起互感器熔斷管爆炸。常常同時在同一電網(wǎng)的多個不同地點造成。這對電力系統(tǒng)的安全運行及供電的可靠性就造成了很大的影響。

在電壓為10KV的電力網(wǎng)中，單相接地的電容電流不允許大于30A（新規(guī)程為不大于10A）。電容電流的大小，是由電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)決定的。高壓架空線路越長，電纜越長，單相接地電容電流越大。當(dāng)單相接地電容電流超過了上述允許值時，可以用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決（如果該10KV系統(tǒng)主變無有中性點，可以加裝接地變，人為造成中性點）、該系統(tǒng)稱為中性點經(jīng)消弧圈接地系統(tǒng)。

三、消弧線圈的原理

消弧圈主要由帶氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成。繞組的電阻很小，電抗很大。消弧圈的電感，可以通過改變接入繞組的匝數(shù)來加以調(diào)節(jié)。在正常運行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點的電壓是三相不對稱電壓，數(shù)值很小，所以通過消弧圈的電流也很小。

當(dāng)發(fā)生一相安全接地時，消弧線圈處在相電壓之下，通過接地處的電流是接地電容電流和線圈電感電流的相量和。因為電感電流和電容電流有180°的相位差，所以在接地處它們互相補償。如果電感電流等于接地電容電流，就沒有電流在接地處通過。實際上，這種完全補償?shù)那闆r是不允許的，因為可能引起諧振，

在電力網(wǎng)中，一般都采用過補償方式，即單相接地時消弧線圈的電感電流略大于系統(tǒng)一相接地電容電流，使補償后的剩余電流較小。采用過補償方式，即使系統(tǒng)的電容電流突然減少（如某回路切除）也不會引起諧振，而是離諧振點更遠。

選擇消弧線圈的容量，應(yīng)考慮電網(wǎng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃。一般按正式計算：

W=1.35IcUn/

式中：W—消弧線圈的容量，KVA

Ic—當(dāng)前系統(tǒng)單相接地電容電流，A

Un—系統(tǒng)標稱電壓，KV

目前我公司消弧線圈容量為300KVA

實際運行中，消弧線圈的電感電流是可調(diào)的（目前，我公司消弧線圈有15個檔位，補償電流可調(diào)范圍：10-50A）。實測最大運行方式下電網(wǎng)的單相接地電容電流，調(diào)節(jié)消弧線圈的電感電流，使電感電流略大于電容電流。電感電流補償電容電流的程度叫作脫諧度。公式為：

ū=（Ic-Il）/Ic

式中：ū—脫諧度

Ic—電容電流，A

Il—電感電流，A

當(dāng)消弧線圈運行于過補償方式時，脫諧度為負值規(guī)程要求：脫諧度5%-20% 即調(diào)節(jié)消弧線圈的電流為電容電流的1.05-1.20倍。

自動調(diào)節(jié)的消弧線圈，脫諧度可達到5%以下。

消弧線圈補償以后，流過單相接地點的電流（感性）叫作殘流。自動控制的消弧線圈，殘流可小于5A。

另外，在消弧線圈接地點之間串接有電阻箱。正常運行時電阻的作用是加強系統(tǒng)接地點的對地阻抗。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地故障時，并聯(lián)在電阻兩端的可控硅導(dǎo)通，將電阻短接，使消弧線圈正常補償感性電流。當(dāng)單相接地故障消除以后，可控硅自動截止，使消弧線圈仍然通過電阻接地。

四、消弧線圈運行中的注意事項

（一）電壓互感器開口三角電壓

目前國內(nèi)均采用電磁式電壓互感器開口三角繞組構(gòu)成的絕緣監(jiān)測裝置來監(jiān)視系統(tǒng)的絕緣狀況，電壓互感器通常采用兩個二次繞組，其中主二次繞組額定相電壓為100/31/2 V，輔助（開口三角）二次繞組額定相電壓為100/3V。

電壓互感器變比：

開口三角電壓：

開口三角電壓反映3倍中性點電壓（零序電壓）。

通常，絕緣監(jiān)測裝置的電壓整定值為15～30V（即中性點位移電壓為額定相電壓的15%～30%）。若開口三角電壓大于該整定值，則使絕緣監(jiān)測裝置發(fā)出接地信號。

（二）故障判斷

由于絕緣監(jiān)測裝置是根據(jù)開口三角電壓反應(yīng)3倍中性點電壓（零序電壓）的原理工作的，而實際電網(wǎng)中除單相接地外，還有多種原因，如鐵磁諧振、PT斷線、線路斷線等都會使開口三角繞組兩端出現(xiàn)零序電壓，并可能導(dǎo)致絕緣監(jiān)測裝置動作。由于此時系統(tǒng)并沒有真正接地，而裝置卻發(fā)出了接地信號，這種接地稱為“假接地”，只有準確、快速的判斷故障，才可能及時、準確的處理故障。

（1）PT斷線在某一時刻一般只發(fā)生在一個變電站的一段母線;

（2）單相接地時，整個小電流接地系統(tǒng)都將發(fā)生相同的電壓變化;

（3）線路斷線時，其兩側(cè)電壓有較大區(qū)別，線路電流也有明顯變化;

（4）鐵磁諧振時，其電壓變化特征特別突出。

五、我公司消弧線圈裝置的操作

（一）目前，我公司變電站一般為兩臺主變，10KV為雙母線或單母線分段，兩臺消弧線圈裝置分別裝在兩段母線上。消弧線圈為手動調(diào)節(jié)式。每一臺消弧線圈根據(jù)一段母線的最大單相接地電容電流按過補償原則來調(diào)節(jié)。如果兩段母線并列運行時，因故有一臺消弧線圈不能投運，必須將投運的那一臺消弧線圈按兩段母線的最大單相接地電容電流過補償來調(diào)節(jié)，以防出現(xiàn)欠補償。

（二）主變和消弧線圈一起停電時，應(yīng)先拉開消弧線圈的隔離開關(guān)，再停主變壓器，送電時相反。

（三）系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，禁止操作或手動調(diào)節(jié)該母線上的消弧線圈，有人值守變電站應(yīng)監(jiān)視并記錄下列數(shù)值：

⑴接地變壓器和消弧線圈運行情況;

⑵阻尼電阻箱運行情況;

⑶微機調(diào)諧器顯示參數(shù)：電容電流、殘流、脫諧度、中性點電壓和、分接開關(guān)檔位和分接開關(guān)動作次數(shù)等;

⑷單相接地開始時間和結(jié)束時間;

⑸單相接地線路及單相接地原因。

（四）裝置參數(shù)設(shè)定后應(yīng)做記錄，記錄設(shè)定時間、設(shè)定值等，以使分析、查詢。

（五）若巡視中發(fā)現(xiàn)下列情況時，應(yīng)向調(diào)度和上級主管部門匯報。

⑴消弧線圈運行在過補償情況下，而脫諧度絕對值小于5%（說明消弧線圈容量裕度很小或沒有裕度）。

⑵中性點位移電壓大于15%相電壓。

⑶消弧線圈、阻尼箱、接地變壓器有異常響聲。

（六）手動調(diào)匝消弧線圈切換分接頭位置切換消弧線圈分接頭。

⑴按當(dāng)值調(diào)度員下達的分接頭位置切換消弧線圈分接頭。

⑵切換分接頭前，應(yīng)確認系統(tǒng)中沒有接地故障，再用隔離開關(guān)斷開消弧線圈，裝設(shè)好接地線后，才可切換分接頭，并測量直流電阻。

⑶切換分接頭后，應(yīng)弧線圈導(dǎo)通情況，合格后方可將前弧線圈投入運行。