黎林（攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司能源動(dòng)力中心，四川攀枝花　617000）

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可控消弧線圈增容改造在攀鋼電網(wǎng)中的應(yīng)用

黎林
（攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司能源動(dòng)力中心，四川攀枝花617000）

【摘要】隨著配電網(wǎng)發(fā)展，攀鋼新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈出現(xiàn)容量不足的問(wèn)題，影響系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行安全。通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀深入分析，提出了以可控消弧線圈裝置自動(dòng)跟蹤計(jì)算的電容電流為數(shù)據(jù)依據(jù)，并通過(guò)調(diào)整配電網(wǎng)運(yùn)行方式找到最大電容電流值和工程計(jì)算共同核算消弧線圈增加容量的方法。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效。

【關(guān)鍵詞】可控；消弧線圈；增容；電容電流

1　引言

攀鋼10 kV、6 kV配電網(wǎng)為小電流接地系統(tǒng)，采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。攀鋼新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)在2005年增設(shè)KD-XH型可控消弧系統(tǒng)及DDS-02E型小電流接地選線裝置以來(lái)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，但隨著攀鋼建設(shè)發(fā)展的需要和供電負(fù)荷的增加，新冶煉變電站10 kV出線大多數(shù)為電纜出線，10 kV配電網(wǎng)絡(luò)中單相接地電容電流急劇增加，可控消弧線圈出現(xiàn)容量不足的情況。

在正常運(yùn)行方式下，10 kVⅠ段上1#消弧線圈處于接近額定補(bǔ)償容量的欠補(bǔ)償狀態(tài)，影響消弧線圈的滅弧功能，若配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變化使系統(tǒng)電容電流接近額定補(bǔ)償容量時(shí)，極有可能會(huì)進(jìn)入全補(bǔ)償狀態(tài)（即電壓諧振狀態(tài)）引起電力系統(tǒng)諧振；10 kVⅡ段2#消弧線圈在1#主變故障時(shí)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，因此要考慮10 kV消弧系統(tǒng)的增容改造。

2　新冶煉10 kV系統(tǒng)現(xiàn)狀

新冶煉變電站，主要向煉鐵燒結(jié)系統(tǒng)、四高爐和新三高爐供電，在保公司煉鐵系統(tǒng)生產(chǎn)和能動(dòng)中心發(fā)電機(jī)組發(fā)電的地位十分重要。該變電站有1#、2#兩臺(tái)110/10/6 kV主變和3#、4#主變（110/10 kV，其中3#主變專(zhuān)供電動(dòng)鼓風(fēng)站一段母線），10 kV系統(tǒng)有Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅳ段共五段母線，分別由1#、2#、4#主變供電，站內(nèi)10 kV系統(tǒng)各段母線所帶饋出回路見(jiàn)圖1，系統(tǒng)運(yùn)行方式見(jiàn)表1。

新冶煉變電站10 kVⅠ-1段、Ⅱ-1段各設(shè)有一臺(tái)消弧裝置（KD-XH-400/10.5，最大補(bǔ)償電流66 A，分別為1#消弧裝置和2#消弧裝置）和小電流接地選線裝置（DDS-02E）；10 VⅣ段設(shè)有一臺(tái)小電流接地選線裝置（DDS-02E），未設(shè)置消弧裝置。目前新冶煉變電站站內(nèi)10 kV系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下現(xiàn)有1#、2#消弧裝置運(yùn)行顯示的信息見(jiàn)表2。

圖1　新冶煉變電站站內(nèi)10 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式圖

表1　10 kV系統(tǒng)運(yùn)行方式表

表2　現(xiàn)有1#、2#消弧裝置運(yùn)行顯示的信息

存在問(wèn)題：

（1）正常運(yùn)行方式下，1#消弧裝置補(bǔ)償10 kVⅠ段母線，欠補(bǔ)償；2#消弧裝置補(bǔ)償10 kVⅡ段母線，過(guò)補(bǔ)償；10 kVⅣ段母線未補(bǔ)償。

（2）1#主變故障或檢修，2#消弧裝置補(bǔ)償10 kV Ⅰ-2、Ⅱ-1、Ⅱ-2段母線，欠補(bǔ)償；1#消弧裝置補(bǔ)償10 kVⅠ-1、Ⅳ段母線處于過(guò)補(bǔ)償。

（3）2#主變故障或檢修，1#消弧裝置、2#消弧裝置共同補(bǔ)償10 kVⅠ、Ⅱ段，均為過(guò)補(bǔ)償；10 kVⅣ段母線未補(bǔ)償。

（4）4#主變故障或檢修，10 kV 1#消弧裝置補(bǔ)償Ⅰ、Ⅳ段，欠補(bǔ)償；2#消弧裝置補(bǔ)償Ⅱ段，過(guò)補(bǔ)償。

3　消弧系統(tǒng)運(yùn)行分析

裝設(shè)消弧線圈可以使接地故障容性電流減少，利用消弧線圈的感性電流補(bǔ)償接地故障時(shí)的容性電流。唯一的解決方案是增加消弧線圈的補(bǔ)償容量，避免欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償?shù)墓r出現(xiàn)[1]。

3.1單相接地電容電流的計(jì)算

根據(jù)目前10 kV系統(tǒng)高壓電纜饋出回路及10 kV下級(jí)站所饋出電纜，通過(guò)工程計(jì)算法[2]得出各段接地電容電流值見(jiàn)表3，不同運(yùn)行方式下的接地電容電流值見(jiàn)表4。

表3　新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)接地電容電流

表4　不同運(yùn)行方式下的接地電容電流

對(duì)表2與表4中不同運(yùn)行方式下的接地電容電流比較，可以看到，消弧裝置運(yùn)行顯示值略小于工程計(jì)算值，其相差不大（＜8 A）。

3.2單相接地電容電流的補(bǔ)償

發(fā)電機(jī)額定電壓為10.5 kV，發(fā)電機(jī)容量為50～100 MW的系統(tǒng)的單相接地故障電容電流超過(guò)3 A或無(wú)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的3～10 kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)單相接地故障電容電流超過(guò)30 A時(shí)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)采用消弧線圈接地方式，消弧補(bǔ)償采用過(guò)補(bǔ)償[2]。

3.3消弧線圈容量的確定

消弧線圈的容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃確定，并應(yīng)按下式計(jì)算[3]：

式中，W——消弧線圈的容量，kVA；

Ic——接地電容電流，A；

Un——系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓，kV。

Ic接地電容電流值按表4取值，其對(duì)應(yīng)消弧線圈補(bǔ)償容量見(jiàn)表5。

4　可控消弧線圈增容應(yīng)用

表5　不同運(yùn)行方式下的消弧線圈容量

KD-XH型可控消弧系統(tǒng)是廣州智光電氣有限公司產(chǎn)品，采用高短路阻抗變壓器式可控消弧線圈和大功率可控硅技術(shù)，配以新型控制器和單相接地故障檢測(cè)裝置，可實(shí)時(shí)跟蹤配電網(wǎng)，對(duì)瞬時(shí)性單相接地故障具有極佳的快速補(bǔ)償效果而確保能消除，對(duì)非瞬時(shí)性單相接地故障能快速（遠(yuǎn)小于10 s）判斷故障線路并跳閘（可選）。

新冶煉變電站10 kV系統(tǒng)消弧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2　新冶煉變電站10 kV消弧系統(tǒng)主接線圖

以實(shí)效、經(jīng)濟(jì)、便利為目標(biāo)，具體增容方案如下：

（1）將1#消弧裝置補(bǔ)償容量增容至800 kVA（最大補(bǔ)償電流132 A），滿(mǎn)足4#主變故障或檢修時(shí)1#消弧裝置的最大補(bǔ)償要求。1#消弧裝置現(xiàn)有饋出間隔利舊，不進(jìn)行改造，繼電保護(hù)重新計(jì)算、調(diào)試。

（2）將2#消弧裝置補(bǔ)償容量增容至630 kVA（最大補(bǔ)償電流104 A），滿(mǎn)足1#主變故障或檢修時(shí)2#消弧裝置的最大補(bǔ)償要求。2#消弧裝置現(xiàn)有饋出間隔利舊，不進(jìn)行改造，繼電保護(hù)重新計(jì)算、調(diào)試。

（3）經(jīng)與廠家研究，

中心屏內(nèi)KZ-IIB型消弧控制器硬件利舊，軟件升級(jí)。另外，1#、2#消弧裝置共用該控制器（一控二方式），在觸發(fā)可控硅導(dǎo)通角時(shí)，兩個(gè)通道都會(huì)下發(fā)觸發(fā)脈沖，為避免運(yùn)行消弧可控硅導(dǎo)通后與電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振，所以在做消弧試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將運(yùn)行消弧的觸發(fā)線在中心屏端子上解掉，試驗(yàn)完畢后恢復(fù)。

（4）小電流接地選線裝置利舊。

（5）10 kV系統(tǒng)Ⅳ段電容電流未超過(guò)30 A（目前計(jì)算電容電流為21.35 A，見(jiàn)表4），發(fā)電機(jī)容量未達(dá)到50 MW（3#高爐TRT額定容量為6 MW），可暫不考慮10 kV系統(tǒng)Ⅳ段增設(shè)消弧補(bǔ)償裝置。為提高3#高爐TRT運(yùn)行可靠性，在發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)中增設(shè)100%定子接地保護(hù)（功能為停機(jī)）。

5　結(jié)束語(yǔ)

目前新冶煉變電站10 kV可控消弧線圈增容改造已完成，1#、2#消弧裝置和小電流接地選線裝置運(yùn)行穩(wěn)定，在幾次主變檢修過(guò)程中均處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)。設(shè)備改造與運(yùn)行狀況效果顯著。

采用自動(dòng)跟蹤的可控消弧線圈裝置能夠自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電容電流的變化，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓和消弧線圈補(bǔ)償電流的監(jiān)測(cè)，依靠狀態(tài)方程計(jì)算系統(tǒng)電容電流，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤[4]。如果運(yùn)行的消弧線圈容量不能夠滿(mǎn)足電網(wǎng)發(fā)展的需要，可以根據(jù)消弧線圈控制器上顯示的電容電流值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)不同的供電運(yùn)行方式核實(shí)最大電容電流值，并按電容電流工程計(jì)算法校核，是消弧線圈增容改造依據(jù)的有效手段，值得大力推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]郭紅梅.自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈容量不足的改進(jìn)方法[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013，32（12）.

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[3]DL/T620-1997，交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合[S].

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Application of Transformation of Controllable Arc Suppression Coil Capacity Increase in the Power Grid of PanSteel

LI Lin
(The Energy Power Center of Panzhihua Iron & Steel Co., Panzhihua, Sichuan 617000, China)

【Abstract】With the development of the power distribution network, the Xinyelian substation 10 kV controllable arc suppression coil of Pangang had the problem of insufficient capacity, which influenced the operation safety of system equipment. Through in-depth analysis of the present situation, it was put forward that taking the capacitance current automatically tracked and calculated by the controllable arc suppression coil device as the data basis and by adjusting the power grid operation mode to find the maximum capacitor current and the method for engineering calculation of common accounting arc suppression coil capacity increase. Practical application results have shown that the method is simple, practical and effective.

【Keywords】controllable; arc suppression coil; capacity increase; capacitive current

作者簡(jiǎn)介：黎林（1981-），男，2004年畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，電氣工程師，現(xiàn)從事繼電保護(hù)和電氣運(yùn)行管理工作。

收稿日期；2015－05－12

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM864

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1006-6764(2015)10-0007-03