关于消弧线圈几个问题的分析

作者：蒋海峰

来源：《活力》2009年第16期

        [摘 要]针对6-35kV电网目前广泛应用消弧线圈,本文通过对消弧线圈的几个问题进行简要的分析和讨论,对变电运行人员在今后工作中有一定的帮助和借鉴作用。

        [关键词]消弧线圈;问题;分析

        我国6-35kV电力网绝大部分采用中性点不接地方式,当其接地电容电流超过一定限值时,需装设消弧线圈。特别是近来,由于网络发展过大或为了采用更经济的电缆等,部分地采用中性点经电阻接地方式 。消弧线圈作为6-35kV电网的接地主要补偿装置,对该设备中的几个问题进行简要的分析并讨论清楚,对变电运行人员很有必要。

        一、关于消弧线圈的构造和作用的问题

        消弧线圈的外形和单相变压器相似,而内部实际上是一只具有分段(即带间隙)铁芯的电感线圈,间隙沿着整个铁芯分布。采用带间隙铁芯的主要目的是为了避免磁饱和。这样一来,消弧线圈的补偿电流与电压成比例,减少了高次谐波分量,并可得到一个比较稳定的电抗值。可以在系统发生单相接地时:一是补偿系统电容电流,使接地点电流数值较小,防止弧光短路,保证安全供电;二是降低弧隙电压恢复速度,提高弧隙绝缘强度,防止因电弧重燃造成间歇性接地过电压。消弧线圈主要部分如下:

        1.接地变压器:当变电所主变压器的接线方式为△接线(消弧线圈安装侧)时,用接地变压器制造出该系统的中性点,且接地变应采Z型接线。型式有:干式、油浸式。

        2.消弧线圈:当系统发生单相接地时,消弧线圈产生电感电流补偿系统的电容电流。型式有:调气隙式、有载调分头式、调容式、直流助磁式等。

        3.阻尼电阻:用于阻尼谐振过电压和弧光接地过电压。

        4.电容器阻:当采用调容式消弧线圈补偿装置时配置,其功能为改变电容器组的电容量来改变消弧线圈的实际电感量,以达到调节消弧线圈补偿电流。

        5.微机自动调谐补偿控制器:通过从消弧线圈上附加的PT及CT,采集系统中性点的残压和残流,计算出本所系统的电容电流,调节消弧线圈的补偿电流(采用过补偿、补偿电流=电容电流+脱谐度)。

        二、关于消弧线圈有哪几种补偿方式的问题

        按照消弧线圈的补偿原理,调整消弧线圈分头,可以得到三种补偿方式。为此要引进脱谐度u和调谐度K两个概念:

        u=(Ic-Il)/Ic=(3Uph/Xc- Uph/Xl)/3Uph/Xc=1-K

        K=Il/Ic

        1.若u>0或K

        2.若u1,电感电流大于接地电容电流,电网就以过补偿方式运行。

        3.若u=0或K=1,电感电流等于接地电容电流,电网就以全补偿方式运行。

        在实际运行中,应采用过补偿方式;当消弧线圈容量不足时,可以采用欠补偿方式;应避免出现全补偿方式,以防止出现谐振现象。

        三、关于通过消弧线圈的隔离开关并列两台主变中性点的问题

        假设在补偿网络内,在变电所的两台分列运行的变压器中性点都接在消弧线圈上,由于两台变压器的铁芯饱和程度可能不同,相电压中的高次谐波,通过中性点和对地电容形成了一个通道。如果某一部分网络发生接地,则高次谐波也将流向故障点,当补偿网络的自振频率和谐波中的某一频率相同时,出现谐振现象,电流值将很大,从而使相电压的波形发生畸变。

        在补偿网络内某点接地时,中性点电压的位移将使各部分的相电压变化完全相同,不便于区别接地发生的区域。另外,当分列运行的两台变压器电源侧不同期运行时,由于接地部分出现的中性点电压Uo和该部分的相电压同期,其频率为f1,而和正常运行部分的频率f2不同期,因此,中性点连接起来,将使Uo相对正常网络的相电压,以脉振角速度w0=2(f1-f2)旋转。Uo可以和任一相电压重合,从而使正常网络的相电压大小按序发生了由0-2Uph的变化,不仅改变了该网络的相电压相位,同时也改变了相电压的数值,即形成虚幻接地,从而危及设备安全,甚至造成运行人员误解和不正确的操作。在运行中应避免该情况发生。

        四、关于什么样的电网上装设消弧线圈问题

        当3-6kV的电网中接地电流大于30A,10kV的电网中接地电流大于20A,20kV的电网中接地电流大于15A,35kV及以上的电网中接地电流大于10A时,变压器中性点可装设消弧线圈。对于重要的60kV电网,即使接地电流较上述规定值稍小,变压器中性点亦宜经消弧线圈接地。110kV的电网中性点一般采用直接接地方式。但在雷电活动较多的山岳丘陵地区,线路雷击跳闸频繁,电网结构简单不能满足安全供电要求,而且对联网影响不大时,110-154kV电网中性点可采用消弧线圈接地方式。

        在与发电机或调相机有电气联系的3-15kV的电网中,当接地电流大于5A时,可装设消弧线圈,以补偿接地电容电流,必要时,消弧线圈可以装设在发电机中性点上。□(编辑/穆杨)