第十二章 配电网消弧线装置试验

第一节  接地变压器零序阻抗试验

消弧线圈装置一般包括消弧线圈、接地变压器、控制器三部分。对于消弧线圈、接地变压器、阻尼变压器、控制器、消弧线圈装置的技术参数都有一定的要求。

接地变压器为三相变压器，如图14-1所示，常用来为不接地系统提供一个人工的、可带负载的中性点，以供连接中性点设备使用。

图14-1接地变压器原理接线图

接地变压器通常采用Z型接线，与普通变压器的区别是每相绕组分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通，所以Z型接地变压器的零序阻抗很小（10Ω左右/相），而普通变压器要大得多。因此规程规定，用普通变压器带消弧线圈时，其容量不得超过变压器容量的20%，而Z 型变压器则可带90%~100%容量的消弧线圈。接地变压器除可带消弧线圈外，也可带二次负载，替代站用变压器，这样，可使接地变压器与站用变压器合二为一，既减少了损耗和建筑物面积，又节省了投资。

由于三个同芯绕组构成的安匝相反的三个系统，且A、B、C三相提供的零序电流同向，故每相的零序磁势近乎为零（由于每柱两绕组间有漏磁通道，零序阻抗不可能为零），相对于变压器的短路阻抗来讲零序阻抗要小得多。

对于ZN型接地变压器，通常可带一个二次绕组，组成ZNyn11或ZNyn1连接组别，供变电站站用电，起到了一台变压器两种功用的效果。

接地变压器零序阻抗是接地变压器的一个重要的参数，要求每相不大于9Ω，否则，接地变压器的零序阻抗太大会造成单相接地故障时，零序阻抗上分压过大，施加在消弧线圈上的电压过低，消弧线圈达不到额定出力。因此消弧线圈投运前要先测接地变压器零序阻抗。测量接线图如图14-2所示。

图14-2 接地变压器零序阻抗测量接线图

测量时，按图接线，然后读取电压表和电流表的读数，则接地变压器的零序阻抗值为：

                        （14-1）

将测量结果和接地变压器的铭牌参数相比，看接地变压器的零序阻抗达到出厂要求没有或接地变压器的零序阻抗符不符合现场试验要求。

第二节  自动跟踪补偿消弧装置自动测量及跟踪试验

为了满足配电网自动跟踪补偿消弧装置定型试验和出厂试验，使产品满足出厂后电网各种运行工况的要求，构建了一座能够模拟配电网各种运行工况的试验平台对产品进行试验，以考核产品是否满足在配电网运行的要求。

由于配电网的架空线路一般都不经过完全交叉换位，甚至根本就没有交叉换位，各相参数是不相同的，各相的阻抗及对地导纳都不完全相等。在这些参数中，对中性点电压影响最大的是线路对地的分布电容。忽略导线之间的电容，只考虑导线的对地电容，用集中参数代替分布参数，用一定大小的电容器来模拟对应长度的导线，构建模拟配电设备真值模拟试验网，用电容C1和C2模拟对应长度的导线，放电间隙G模拟弧光放电，电阻R1模拟单相接地时的接地电阻，市电经过调压器T1后通过隔离开关QS1接到配电变压器T2，电容C1和C2、放电间隙G、电阻R1和消弧线圈装置经过投切开关并联在一起来模拟实际电力系统中的变化，接到T2的出线端。其主接线图如图14-3所示：

图14-3配电设备真值模拟试验网主接线图

一、自动跟踪补偿消弧装置自动测量试验

在该配电设备真值模拟试验网上通过自动跟踪补偿消弧装置对配电网电容电流的测量，与实际计算的配电网的电容电流值相比较，判断自动跟踪补偿消弧装置自动测量的精确度。

首先根据被试自动跟踪补偿消弧装置的参数，计算出电容C1取值范围，然后根据计算的电容值调整电容器C1的值，使其满足自动跟踪补偿消弧装置的要求。

图14-4自动跟踪补偿消弧装置自动测量实验接线图

实验时，按图14-4接线，接线时使调压器T1处于停止状态。先闭合QS1、QS2和QF1，然后启动调压器T1的升压按钮使其升压，观察自动跟踪补偿消弧装置的动作情况，记录自动跟踪补偿消弧装置测得配电网的电容电流值。最后启动调压器T1的降压按钮，使其电压降为零，然后断开QF1、QS1和QS2。

实现结束后，对实验数据进行分析处理，以判断自动补偿消弧装置的自动测量的情况。

（1）首先计算配电网中实际的电容电流值，计算公式为： 

                                               （14-2）

式中 ——配电网的相电压；

——配电网的对地电容；

——角频率。

（2）将自动跟踪补偿消弧装置测得的配电网的电容电流值与计算得到的配电网的电容电流值相比较，计算自动跟踪补偿消弧装置测量电容电流的误差，误差的计算为：

                      （14-3）

式中：——配电网电容电流计算值；

——配电网电容电流测量值。

实验时应注意以下几点：

①实验开始之前，要通知在场的人员要开始试验了。

②实验开始后，禁止无关人员进入试验场地。

③当自动跟踪补偿消弧装置出现异常振动情况时，应切断电源，停止试验。

④当自动跟踪补偿消弧装置出现异常噪音或噪音值过高时，应切断电源，停止试验。

⑤当自动跟踪补偿消弧装置温升值过高时，应切断电源，停止试验。

二、自动跟踪补偿消弧装置跟踪试验

当配电网运行方式发生改变时，验证自动跟踪补偿消弧装置能否对配电网电容电流进行精确测量。

实验前，根据被试自动跟踪补偿消弧装置的参数，计算出电容C1和电容C2的取值范围，根据计算的电容值调整电容器C1和电容器C2的值，使其满足自动跟踪补偿消弧装置的要求。

图14-5自动跟踪补偿消弧装置自动跟踪实验接线图

实验时，按图14-5接线，接线时使调压器T1处于停止状态。闭合QS1、QS3和QF1，启动调压器T1的升压按钮使其升压。观察自动跟踪补偿消弧装置的动作情况，记录自动跟踪补偿消弧装置测得配电网的电容电流值。然后闭合QF2，观察自动跟踪补偿消弧装置的动作情况，观察自动跟踪补偿消弧装置能否正确对配电网跟踪测量，观察其重复性及其状态识别功能。记录自动跟踪补偿消弧装置测得配电网的电容电流值。最后启动调压器T1的降压按钮，使其电压降为零，断开QF1、QF2、QS1、QS3。

实验时应注意以下几点：

①实验开始之前，要通知在场的人员要开始试验了。

②实验开始后，禁止无关人员进入试验场地。

③当自动跟踪补偿消弧装置出现异常振动情况时，应切断电源，停止试验。

④当自动跟踪补偿消弧装置出现异常噪音或噪音值过高时，应切断电源，停止试验。

⑤当自动跟踪补偿消弧装置温升值过高时，应切断电源，停止试验。

第三节  自动跟踪补偿消弧装置单相接地试验

通过在该配电设备真值模拟试验网上对配电网的单相接地故障模拟，观察当自动跟踪补偿消弧装置投运时观察自动跟踪补偿消弧装置对配电网单相接地故障的处理情况。

图14-6自动跟踪补偿消弧装置单相接地实验接线图

实验时，按图14-6接线，接线时使调压器T1处于停止状态。先闭合QS1、QS2 、QF1和QF2，然后启动调压器T1的升压按钮使其升压。再闭合QF4，这时模拟了该配电网发生U相单相接地故障，观察此时自动跟踪补偿消弧装置对单相接地故障的处理情况，观察自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的振动情况，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的噪音值，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的温升值，记录配电网发生单相接地故障时经自动跟踪补偿消弧装置补偿后配电网的残流值，补偿前和补偿后的中性点位移电压值，自动跟踪补偿消弧装置对单相接地故障的处理时间，以及故障处理后装置的自动恢复情况，然后断开QF4。然后改变接线，可以分别模拟配电网发生V相、W相单相接地故障，观察此时自动跟踪补偿消弧装置对单相接地故障的处理情况，观察自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的振动情况，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的噪音值，这时记录配电网经自动跟踪补偿消弧装置补偿后配电网的残流值，补偿钱和补偿后的中性点位移电压值，自动跟踪补偿消弧装置对单相接地故障的处理时间，以及故障处理后装置的自动恢复情况，然后断开QF4。最后启动调压器T1的降压按钮，使其电压降为零，断开QF1、QF2、QS1和QS2。 

实验时应注意以下几点：

①实验开始之前，要通知在场的人员要开始试验了。

②实验开始后，禁止无关人员进入试验场地。

③当自动跟踪补偿消弧装置出现异常振动情况时，应切断电源，停止试验。

④当自动跟踪补偿消弧装置出现异常噪音或噪音值过高时，应切断电源，停止试验。

⑤当自动跟踪补偿消弧装置温升值过高时，应切断电源，停止试验。

⑥当模拟单相接地故障出现异常时，应立即切断电源。

第四节  自动跟踪补偿消弧装置弧光接地试验

通过在该配电设备真值模拟试验网上模拟配电网的弧光接地过电压现象，观察自动跟踪补偿消弧装置对配电网弧光接地过电压的处理情况。

图14-7自动跟踪补偿消弧装置弧光接地实验接线图

实验时，按图14-7接线，接线时使调压器T1处于停止状态。先闭合QS1、QS2、QF1和QF2，然后启动调压器T1的升压按钮使其升压。把间隙G1用保险丝连接上，闭合QF3后，保险丝熔断产生弧光，这时模拟了该配电网发生U相弧光接地过电压故障，观察此时自动跟踪补偿消弧装置对弧光接地过电压故障的处理情况，测量自动跟踪补偿消弧装置处理弧光接地过电压故障时的噪音值，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的温升值，记录配电网发生弧光接地过电压故障时经自动跟踪补偿消弧装置补偿后配电网的残流值，补偿钱和补偿后的中性点位移电压值，自动跟踪补偿消弧装置对弧光接地过电压故障的处理时间，以及故障处理后装置的自动恢复情况，然后断开QF3。然后改变接线，可以分别模拟配电网发生V相、W相弧光接地故障，间隙G1用保险丝连上，闭合QF3后，保险丝熔断产生弧光，这时模拟了该配电网发生V相、W相弧光接地过电压故障，观察此时自动跟踪补偿消弧装置对弧光接地过电压故障的处理情况，测量自动跟踪补偿消弧装置处理弧光接地过电压故障时的噪音值，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的温升值，记录配电网发生弧光接地过电压故障时经自动跟踪补偿消弧装置补偿后配电网的残流值，补偿钱和补偿后的中性点位移电压值，自动跟踪补偿消弧装置对弧光接地过电压故障的处理时间，以及故障处理后装置的自动恢复情况，然后断开QF3。最后启动调压器T1的降压按钮，使其电压降为零，断开QF1、QF2、QS1和QS2。

实验时应注意以下几点：

①实验开始之前，要通知在场的人员要开始试验了。

②实验开始后，禁止无关人员进入试验场地。

③当自动跟踪补偿消弧装置出现异常振动情况时，应切断电源，停止试验。

④当自动跟踪补偿消弧装置出现异常噪音或噪音值过高时，应切断电源，停止试验。

⑤当自动跟踪补偿消弧装置温升值过高时，应切断电源，停止试验。

⑥当模拟弧光接地故障出现异常时，应立即切断电源。

第五节  多台自动跟踪补偿消弧装置自动并联试验

通过在该配电设备真值模拟试验网上模拟当配电网发生单相接地故障时，单台自动跟踪补偿消弧装置容量不够时，观察多台自动跟踪补偿消弧装置进行自动并联情况。

图14-8自动跟踪补偿消弧装置自动并联实验接线图

实验时，按图14-8接线，接线时使调压器T1处于停止状态。先闭合QS1、QS2、QS3、QF1和QF2，然后启动调压器T1的升压按钮使其升压。闭合QF4，这时模拟了该配电网发生U相单相接地故障，观察此时两台自动跟踪补偿消弧装置是否自动并联及其对单相接地故障的处理情况，测量自动跟踪补偿消弧装置自动并联处理单相接地故障时的噪音值，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的温升值，记录配电网发生单相接地故障时经自动跟踪补偿消弧装置自动并联补偿配电网后的残流值，自动跟踪补偿消弧装置自动并联对单相接地故障的处理时间，以及故障处理后自动跟踪补偿消弧装置的自动恢复情况。然后断开QF4。然后改变接线，可以分别模拟配电网发生V相、W相单相接地故障，观察此时自动跟踪补偿消弧装置自动并联对单相接地故障的处理情况，测量自动跟踪补偿消弧装置自动并联处理单相接地故障时的噪音值，测量自动跟踪补偿消弧装置处理单相接地故障时的温升值，记录配电网发生单相接地故障时经自动跟踪补偿消弧装置自动并联补偿配电网后的残流值，自动跟踪补偿消弧装置自动并联对单相接地故障的处理时间，以及故障处理后自动跟踪补偿消弧装置的自动恢复情况。然后断开QF4。最后启动调压器T1的降压按钮，使其电压降为零，断开QF1、QF2、QS1、QS2和QS3。

实验时应注意以下几点：

①实验开始之前，要通知在场的人员要开始试验了。

②实验开始后，禁止无关人员进入试验场地。

③当自动跟踪补偿消弧装置出现异常振动情况时，应切断电源，停止试验。

④当自动跟踪补偿消弧装置出现异常噪音或噪音值过高时，应切断电源，停止试验。

⑤当自动跟踪补偿消弧装置温升值过高时，应切断电源，停止试验。

⑥当模拟单相接地故障出现异常时，应立即切断电源。