陳景印

（單縣供電公司，山東 單縣 274300）

0 引言

在10kV配電網(wǎng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式并運(yùn)行了較長(zhǎng)時(shí)間，這種運(yùn)行方式，由于單相接地時(shí)允許短時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn)行，因而大大提高了系統(tǒng)供電可靠性。

但隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力需求的不斷提高，電網(wǎng)線路的增長(zhǎng)速度非?？欤瑫r(shí)城網(wǎng)改造電纜的應(yīng)用得到了快速發(fā)展，致使變電所10kV系統(tǒng)產(chǎn)生的接地電容電流的數(shù)值不斷增加，單相接地后流經(jīng)故障點(diǎn)電流較大，電弧不易熄滅容易產(chǎn)生間隙性弧光接地過(guò)電壓由于電磁式電壓互感器鐵芯飽和這就必然產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，致使設(shè)備絕緣擊穿造成故障，開(kāi)關(guān)跳閘停電事故，影響供電可靠性，也不適應(yīng)無(wú)人值班變電所的要求。

針對(duì)上述情況即在中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)由于消弧線圈產(chǎn)生的感性電流補(bǔ)償了故障點(diǎn)的電容電流，因而使故障點(diǎn)的殘流變小，從而達(dá)到自然熄弧防止事故擴(kuò)大的目的。無(wú)人值班變電所采用自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置能較好地解決此類問(wèn)題。

1 接地變壓器型式的選擇

消弧線圈接地系統(tǒng)必須要有電源中性點(diǎn)，而110kV變電所主變聯(lián)結(jié)組別普遍為YN、d11，所以10kV側(cè)無(wú)中性點(diǎn)引出，必須采用接地變提供人工中性點(diǎn)來(lái)接消弧線圈，如果利用普通的三相芯式結(jié)構(gòu)的配電變壓器將高壓中性點(diǎn)引出，在其中性點(diǎn)接消弧線圈，則當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)流過(guò)變壓器的三相同方向的零序磁通，經(jīng)過(guò)油箱壁、絕緣油及空氣等介質(zhì)形成閉合回路，會(huì)在油箱壁等處產(chǎn)生附加損耗。這樣損耗是不均勻的，必然要形成局部過(guò)熱，影響變壓器的正常運(yùn)行和使用壽命，所以規(guī)程規(guī)定接此類接地變壓器的消弧線圈容量不應(yīng)超過(guò)變壓器容量的20%，如果采用YN、d聯(lián)結(jié)的變壓器作為人工中性點(diǎn)時(shí)情況要好些，零序磁通可以在二次三角組內(nèi)形成閉合回路，使一、二次組的零序磁通易平衡。這種聯(lián)結(jié)零序阻抗小，但是二次組三角形接線時(shí)照明和動(dòng)力混合負(fù)載帶來(lái)麻煩，而且規(guī)程規(guī)定接入消弧線圈容量不得超過(guò)變壓器容量的50%因此這種方案使用不經(jīng)濟(jì)。

為滿足消弧線圈接地補(bǔ)償?shù)男枰?，同時(shí)也滿足動(dòng)力與照明混合負(fù)載的需要，無(wú)人值班變電所采用Z形接線，ZN,Yn11接線的變壓器由于變壓器高壓側(cè)采用Z型接線，每相繞組由兩段組成，并分別位于不同相的鐵芯柱上，兩段線圈反極性相連，零序阻抗非常小，空載損耗低變壓器容量可以充分利用，并能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)的不稱電壓。

2 消弧線圈選擇

大部分無(wú)人值班變電所采用有載調(diào)壓式消弧線圈，調(diào)節(jié)檔位一般均大于9檔，加了調(diào)流范圍能夠達(dá)到最小的脫諧度，而且配有有載開(kāi)關(guān)可以遠(yuǎn)方自動(dòng)操作。有載開(kāi)關(guān)在預(yù)調(diào)方式下工作，即正常調(diào)諧是在系統(tǒng)不接地狀況下進(jìn)行的，此時(shí)中性點(diǎn)上的位移電壓和電流很小，凡是在空載狀態(tài)下切換，安全可靠。消弧線圈調(diào)諧是由微機(jī)控制器自動(dòng)控制的調(diào)諧時(shí)消弧線圈不須退出運(yùn)行，針對(duì)無(wú)人值班變電所10kV系統(tǒng)情況采用自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈，在10kVⅠ、Ⅱ段母線上各裝一套，消弧線圈容量根據(jù)S=K1*K2*Ic*Up,315kVA－500kVA考慮到變電所負(fù)荷的波動(dòng)情況，電流調(diào)節(jié)范圍取25－50A，補(bǔ)償電流的工作時(shí)間為2小時(shí)。

3 阻尼電阻選擇

正常運(yùn)行時(shí)采用過(guò)補(bǔ)償方式消弧線圈接地回路串接阻尼電阻，以限制中性點(diǎn)電壓，保證脫諧度控制在5%（脫諧度=IL－IC/IC*%。）消弧線圈的位移電壓不大于相電壓的15%，故障點(diǎn)的殘流不大于5A（殘流＝電感電流IL－電容電流IC）。

4 自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置的組成和基本原理

4.1 組成原理圖

圖1

4.2 基本原理

接地變是作為人工特點(diǎn)接入消弧線圈，且可當(dāng)變電所的所用電使用（110kV湖西變電所使用）。消弧線圈電流通過(guò)有載開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)控制調(diào)節(jié)方式，在正常運(yùn)行方式下，根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)的變化，而隨時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的分接頭到最佳位置，自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)諧利用微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)。通過(guò)測(cè)量位移電壓和中性點(diǎn)電流與電壓之間的相位，能自動(dòng)計(jì)算、判斷、發(fā)出相應(yīng)指令、自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整、顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，如電容電流、電感電流、殘流、位移電壓，還能追憶報(bào)警、自動(dòng)打印，通過(guò)10kV分段開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)，自動(dòng)聯(lián)機(jī)通過(guò)信號(hào)遠(yuǎn)送、RCS-232接口，滿足無(wú)人值班變電所的需要，信號(hào)遠(yuǎn)送調(diào)控中心站，方便值班員監(jiān)視、判斷和異常處理。

規(guī)程規(guī)定：消弧線圈接地系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，中性點(diǎn)的位移電壓不得超過(guò)相電壓的15%，消弧線圈采用過(guò)補(bǔ)償運(yùn)行方式，自動(dòng)調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)全補(bǔ)償或很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入大功率的阻尼電阻，通過(guò)增大阻尼率來(lái)達(dá)到限制中性點(diǎn)位移電壓，使之限制在5%～10%之間，可實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償方式，這時(shí)的殘流最小，為最佳工作方式，接地時(shí)不會(huì)引起弧光過(guò)電壓。在低壓電網(wǎng)中，由于中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓很小，為提高測(cè)量精度，采用了特制的中性點(diǎn)專用電壓互感器，為提高檢測(cè)靈敏度供微機(jī)裝置測(cè)量用。氧化鋅避雷器（作線性電阻）的采用，對(duì)欠補(bǔ)償下的斷線過(guò)電壓和傳遞過(guò)電壓都有明顯的抑制作用。采用直流接觸器接點(diǎn)并聯(lián)在阻尼電阻回路，主要防止多次發(fā)生單相接地時(shí)流過(guò)很大電流，損壞阻尼電阻，這時(shí)必須將阻尼電阻短接，隔離開(kāi)關(guān)主要用于投切消弧線圈。

4.3 C相接地后消弧線圈動(dòng)作原理介紹

圖2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地10kV系統(tǒng)C相接地電路圖

圖3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地10kV系統(tǒng)C相接地向量圖

如上圖所示，C相單相接地故障時(shí)，Yc近等于無(wú)窮大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ya、Yb、YN則中性點(diǎn)對(duì)地電壓為:

UN=－UC,

C相對(duì)地電壓為UCd＝0，

未接地相的A相對(duì)地電壓為

UAd＝UA+UN＝UA－UC＝1.732*UA 角度-30°

未接地相的B相對(duì)地電壓為

UBd＝UB+UN＝UB－UC＝1.732*UB 角度+30°

各相對(duì)地電壓的向量關(guān)系如圖所示，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，即中性點(diǎn)電壓為相電壓，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高為線電壓，線電壓保持不變，無(wú)須立即中斷用戶供電，如圖向量圖可見(jiàn)，由于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)相對(duì)地電壓與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相對(duì)地電壓相同，單相接地故障時(shí)的電容電流也相同：

即 IC＝－（IcA+IcB）

ICA=ICA=1.732wCUx

IC=1.732IcA=3WCUx

如圖向量圖可見(jiàn),消弧線圈處于電源C相電壓的作用下，有電感電流IL通過(guò)，且IL=－UN/JxL=UC/JxL=UC/JxL

此電感電流必定通過(guò)接地點(diǎn)成為回路，所以接地處的電流為電容電流IC與電感電流IL的向量和如圖接線圖所示。接地電容電流IC超前UC90°，電感電流IL滯后UC90°，IC和IL相角差180°，方向相反。向量圖所示在接地處IC和IL相互抵消，稱為電感電流對(duì)接地電流的補(bǔ)償。如果適當(dāng)選擇消弧線圈檔位，可使接地處的電流很小或等于零，（殘流很?。诫姼须娏鱅L－電容電流IC流經(jīng)接地點(diǎn)的電流）從而消除了接地處的電弧以及由它所產(chǎn)生的危害。

5 運(yùn)行管理

（1）正常運(yùn)行中，10kVⅠ、Ⅱ段全母線各段一套消弧線圈，因故停運(yùn)接地變或消弧線圈時(shí)，必須得到調(diào)度的指令，按指令的運(yùn)行方式倒閘操作。

（2）若消弧線圈微機(jī)調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)失敗，匯報(bào)調(diào)度取得同意，值班員到現(xiàn)場(chǎng)切換微機(jī)調(diào)諧裝置手動(dòng)位置將消弧線圈調(diào)整，根據(jù)脫諧度和位移電壓的大小確定檔位。

（3）消弧線圈自動(dòng)調(diào)諧裝置故障時(shí)，應(yīng)停用消弧消弧控制裝置，此時(shí)可控硅不導(dǎo)通，不向系統(tǒng)提供補(bǔ)償電感電流。

（4）當(dāng)變電所10kV系統(tǒng)有單相接地時(shí)，禁止操作或調(diào)節(jié)該段母線上的消弧線圈。10kV系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)應(yīng)記錄接地時(shí)間、位移電壓、消弧線圈電流，并報(bào)告調(diào)度；無(wú)人值班變電所應(yīng)迅速派人現(xiàn)場(chǎng)檢查處理。