配电网的中性点智能补偿问题探讨

余力达 于英海

摘 要:本文对6～35kV配电网中性点接地方式进行了介绍,通过对抽头式及调气隙式智能补偿装置的结构、原理的简介,着重介绍了其特点和消弧线圈在选型及运行中应考虑的有关问题,同时可显示出调气隙式智能补偿装置是限制单相接地电容电流的理想设备。

关键词:配电网中性点智能补偿消弧原理

中图分类号:TM761 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0056-02

现在,我国35kV及以下配电网的中性点接地有三种接地形式。当单相接地电容电流大于30A,35kV及66kV系统大于10A时,就应采用中性点经电阻或消弧线圈接地形式[1]。当单相接地时的电容电流不断加大时,中性点接地方式就应采用经电阻或经消弧线圈接地方式。本文就对(10～35)kV配电网使用几种消弧线圈的工作原理、适用范围、选择操作中应考虑的问题进行分析总结。

1 调抽头式智能消弧线圈

1.1 装置的结构与组成简介

调节抽头式消弧线圈由接地式变压器、电动消弧线圈、微机式控制柜、阻尼式控制柜、中性点的专用电压互感器以及非线性式电阻5个部分构成。接地式变压器对无中性点配电网提供中性点,电动式消弧线圈主要用来实现远方控制。控制器主要采用微机式控制,硬件设施有微机系统、继电器、测量板等。

阻尼控制柜中消弧线圈是通过某一边的大系列有能力实现阻尼电阻器。中立的特殊变压器和非线性电阻仪,主要用于预防欠压和断线过电压35kV系统所产生的过电压转移等,通常是作为后备保护来使用的。

1.2 工作原理简介

调抽头式智能接地补偿装置通常是应用串联谐振法的原理进行设计。电网正常运行时,中线点位移电压见下式所示为[2]

(1)

式中ρ—— 电网不对称系数；υ—— 脱谐度；d——阻尼率。

电力网的运行方式发生了变化时,υ也就随之而变,υ的变化就会引起中性点位移电压Un进行变化,当△Un超过了整定值δ的时候,计算机测控系统就进行启动,从而对电网电容电流进行自动检测,根据检测的结果,来自动进行分接头的调整,进而进行补偿电流的调节,从而使接地点残流能够小于规定的数值,见表1所示。

当线圈的消弧线圈正常运行,因为存在一种R,以便通过线圈的消弧线圈的电流很小,那么如果单相接地故障发生了,那么控制装置将迅速采取行动,以实现电阻的短接,这就避免影响消弧线圈的输出电流,使消弧线圈在大多数共振指工作重点。因为应用水平调整,所以如果在同一分布区域有很多台消弧线圈的运行在平行,接着就会造成测量及控制障碍,不应如此多台消弧线圈的线圈平行作业。

1.3 特点

调抽头式消弧线圈主要有以下几个特点:①结构比较简单、操作起来较为方便、且噪音低；②当电网的运行方式发生变化时可以自动跟踪,响应速度比较快。缺点是:①依靠调整抽头来实现电感量的变化,不能使补偿电流平滑无极。②就d而言,如果加上消弧线圈本身之阻尼电阻,那么d就不可以忽略掉。尤其是在接近谐振点(或正好在此点)之时,υ很接近于零,也就是υ2＜d2之时忽略d,那么用公式(1)计算出来的电压Un就会产生较大误差,有时可达70%。③不宜多台消弧线圈并联运行。

2 调气隙式消弧线圈

2.1 设备构成

调气隙式消弧线圈接地微机智能控制补偿装置。它主要由接地变压器,能调节的电抗器、可控阻尼柜和计算机控制系统四大部分,其结构、功能抽头式相似。

2.2 工作原理

这里介绍的调气式设备是采用位移电压法,采用上升和下降铁芯气隙的方式实现补偿,它是通过中性点位移电压的方法来实现运行方式的跟踪,根据公式(1)来计算,式中d、ρ、Uph为确定的值,当消弧线圈中的补偿电流确定了的时候,改变电网运行必定会引起对地电容电流的变化,电容电流的变化,又导致Un的变化,当变化量超过设定值时,计算机机控制系统自动开始测量,实现电网电容电流的自动跟踪和补偿。根据不同的定值δ容量和电压等级电网具体确定,δ值越小,作用会更加灵敏。

2.3 特点

(1)因为不忽略d及其参数,结果比调抽头式准确,误差小,重复性好,数据表明更加直观,显示的参数也更多;(2)补偿装置的残流较小、接地电弧更有利于熄灭,减少事故跳闸频率；(3)能自动对电网接地故障和其它扰动的识别,能够准确、可靠的动作;(4)能够使很多消弧线圈并联进行运行。缺点是:机械噪声较大、装置构造比较复杂。

3使用消弧线圈时的容量的选择和应注意的几个问题

3.1 消弧线圈装置对地电容电流的计算

在工程实践操作电容电流使用估方法,用于架空线路、电容电流使用下面的公式估算:

Ic=(2.7～3.3)UeΣL×10-3(2)

式中Ic——架空线路的电容电流A

ΣL——系统中有直接电气联系(不考虑磁联系)的架空线路总长度,kV；

Ue——线路额定线电压,kV；系数2.7——对于无架空地线线路；系数3.3——對于有架空地线线路；

而同杆并架双回路,其电容电流是单回路电容电流的1.3～1.6倍。

对于电缆线路,它的其电容电流按右式计算:Ic=UeΣL/10(3)

电缆线路之电容电流要远远大于架空线路的电容电流,对于不同的电缆结构和不同的电压等级,它的电容电流差异是很大的,这个可以在《设计手册》中查讯到有关的算法。因为变电设备本身就有杂散电容和分散电容,所以它会使电网的电容电流大大增加,下列表3指示的是变电设备所产生的电容电流增值。按公式(2)及(3),再加上表2中变电设备造成的电容电流增值,就是总的电容电流。

3.2 消弧线圈的补偿容量的选择

除了按过补偿方式选择补偿容量外,我们还要考虑配电网大约5年的发展远景,这可按下式计算；

Wh=1.35IcUe/(4)

式中 Wh——补偿容量。

3.3 运行中应注意的事项

因消弧线圈在谐振点的附近工作,所以与传统设备有着本质的不同,在运行中要从以下几点加以注意:

(1)中性点的最大位移电压不宜设置过低,一般取电源相电压的70%就可以了。

(2)当消弧线圈与变压器一起停电时,则要先停运消弧线圈,再停运变压器。

(3)消弧线圈运行中发生下列之一时,就要马上停止消弧线圈的运行:①装置接地引线断开；②油位计里没有油位,漏油严重,有放电声,响声异常；③套管破裂放电或接地；④防爆门破裂以及向外面喷油；⑤电气故障引起消弧线圈着火、冒烟或油温超过95℃；⑥分接开关接触不良。

4 结论

综合以上,可得如下结论:

(1)要根据各地的电气设备绝缘水平对配电装置网的中性点接地形式进行慎重选择。对于小电阻接地形式当系统发生单相接地故障的时候,就应立即跳闸,所以供电的可靠性差,电缆线路较多的城市配电网一般用经电阻接地的方式。

(2)通过接地补偿装置,可以较好地抑制弧光接地过电压和铁磁谐振过电压,使大部分的接地故障自动消失,当电网发生永久金属性接地故障,也就停止了故障段线路的运行,这样可以提高供电可靠性。对调气隙式智能接地补偿装置,它具有可靠性高、计量准确,误差较小,更加直观的优点,因此在一些重要的配电网中,优先考虑使用调气隙型补偿装置,从而提高供电的可靠性。

参考文献

[1] 交流电气装置的过电的保护及绝缘配合.DL/T620-1997.

[2] 陈伯超,等.10kV电网新型自动调谐消弧线圈及控制装置.中国电力.1997(9).