6kV小电流接地系统消弧线圈阻尼电阻发热问题

文/王德锋

1 异常的发生及简单处理过程

某35kV变电站为煤矿供电系统，该变电站为2台35kV变6kV主变压器分裂运行，6kV系统为小电流接地系统，6kV母线上挂有1台6kV三相五柱式消弧线圈，容量为70A，消弧线圈一次侧为接地变压器，星型接线，容量为10A，二次侧为开口三角，开口三角上并接有2台电抗器，由晶闸管控制电感电流，每台电抗器容量30A，还并接有阻尼电阻，系统正常运行时阻尼电阻投入，系统有接地时，阻尼电阻被切除消，弧线圈进行补偿。

2018年12年06日，该站报主变低压侧开关电压越上限，阻尼电阻发热，发生及简单处理过程：

（1）17:07:12后台监控机报1#主变低后备（601）零序电压越上限发生值11.02；

（2）17:07:13 某煤矿供电35kV站35kV变电站1#主变低后备（601）零序电压越上限返回值8.61；

（3）系统震荡，又发生越上限，接着越上限返回；

（4）后台查看6kVI段母线电压Ua=3.74 Ub=3.22 Uc=3.75 线电压正常3U0值10.78；

（5）17:37:28后台监控机报某煤矿供电35kV站35kV变电站1#消弧线圈母联分合状态合（消弧线圈通信问题，点表定义错，应该报阻尼电阻发热）；

（6）17:38 值班员立即到消弧线圈室检查发现阻尼温度过高报警（站内设置70度）；

（7）17:42后台监控机遥控拉开1#消弧线圈L620开关，后台母线电压Ua=3.65，Ub=3.53，Uc=3.57，3U0值6.36；

（8）17:42:57后台监控机报某煤矿供电35kV站35kV变电站1#主变低后备（601）零序电压越上限返回，值6.42，恢复正常。

次日，对该消弧线圈停电检修试验：

（1）对消弧线圈阻尼电阻进行测试，电阻稳定在10Ω左右，判断阻尼电阻没问题；

（2）对接地变摇绝缘，绝缘没问题；

（3）恢复后对消弧线圈试送，零序电压依然越上限；

（4）将消弧线圈调至自动挡，即发生电压越上限，3U0：10.8；

（5）将消弧线圈调至1档，电压恢复，3U0：8.2；

（6）将消弧线圈调至2档，电压越上限，3U0：10.2；

（7）将消弧线圈调至3档，电压恢复，3U0：8.8；

（8）将消弧线圈分接头换至1-2处，3U0稍微降低，由8.8降至8.2，后台机零序电压显示也相应降低。

2 对目前异常的分析处理

我站消弧线圈为预补偿式工作方式，其控制器采集系统正常工作时的零序电压和接地变中性点流过的接地电流，I0/IC=100/U0，I0为接地变中性点电流，为已知量，U0为消弧线圈开口三角电压，为已知量，此时可以计算出系统电容电流IC，控制器首先计算出系统接地时的电容电流（煤矿供电系统的出线均采用电缆出线，所以电容电流较大），控制器发出命令使晶闸管开放一定导通角，用以在接地时进行补偿，通过二次电感量影响一次电感，补偿接地时的电容电流，起到消弧的目的。系统正常时三相电压平衡，零序电压很小，接地变中性点无电流流过，无法正常计算电容电流。所以接地变绕制时B相绕组做出4条抽头，使接地变三相电抗不平衡，人为造成系统电压偏移，用以计算系统电容电流。

所谓预补偿，即控制器计算出系统的电容电流后，控制晶闸管开放一定导通角，使消弧线圈补偿对应的电容电流。所以，预补偿，实质上是消弧线圈时刻处于补偿状态，晶闸管已经开放固定导通角，此时消弧线圈已经向系统补偿电感电流，如：计算得出系统电容电流为20A，是指系统单相金属性接地，开口三角电压100V时，补偿电流为20A，正常运行时，开口三角电压为1V左右，此时补偿电容电流为0.2A，随着接地不断发展，开口三角电压增加，补偿电流将成比例增大。手动1、2、3档时对应补偿电流分别为10A、40A、70A，也是对应的解释。系统控制器设定脱谐度为0，消弧线圈处于轻微谐振状态。所以，该消弧线圈只适用于中性点偏移不大的系统，若系统本身电压不平衡，消弧线圈就会加剧电压的不平衡，电压不平衡度越大，消弧线圈对这种不平衡度越放大。

所以，调至自动挡时，零序电压越上限发生，调至1档时，越上限返回，调至2档时，消弧线圈正好处于谐振点上，导致谐振过电压，1档处于欠补偿状态，3档处于过补偿状态，偏离了谐振点，调至自动挡时，消弧线圈会自动寻找谐振点，导致谐振产生。那么，如果消弧线圈本身问题排除，阻尼电阻发热的原因可能是系统本身电压不平衡，导致消弧线圈加剧电压不平衡，开口三角电压过大，但没有超过30V，不满足切除阻尼电阻的条件，使阻尼电阻长期承受较大的电压，导致阻尼电阻发热。

所以，产生异常的焦点在于，系统自身电压是否存在问题。切除消弧线圈后，对系统电压进行校验。

主控室后台机显示6KVI段母线3U0均为6-7之间，1号消弧线圈显示3U0为8.1，在保护装置、端子排等处对电压进行记录。

由此可见，系统本身电压不平衡，可能是系统的不平衡电压最终导致阻尼电阻发热，而不是消弧线圈本身存在缺陷。

系统电压不平衡，但线电压正常，就排除了变压器低压侧电压不正常的可能性，从以下几个方面进行试验排查：

（1）考虑6KV母线所带电机负荷存在问题，或者出线电缆存在绝缘薄弱，导致电压偏移。拉开6KV各分盘后，电压依然异常，排除了外部负荷影响电压的可能性。

（2）排除是否为二次电压负荷异常导致系统电压不平衡，拉开PT二次保险，拆开L630，测试PT二次电压值。

该测试值与正常运行过程中测试值一致，说明电压不平衡与PT二次负荷没有关系。

为了排除一次消协电阻有问题的可能性，将PT小车拉出后，短封掉一次消谐电阻，测量数据依然没有变化。

（3）对PT本体进行试验，排除PT本体的问题。

6kVI段母线停电后对PT、一次保险、二次回路进行检查、测试。

测试一次保险值：A相、B相、C相均为4.7Ω。

对PT逐相进行一次升压试验，一次升压值为3464V，分别从PT小车插头处和小车底部形成开关处进行测量，目的是尽量排除中间环节故障的可能性。

对PT进行直流电阻、变压比、空载电流测试。

变比误差超标，但是对二次值影响并不大。

总结：发现的主要问题是PT的空载电流超标。但是空载电流超标并不会电压影响特别大，特别是不会造成如此大的电压不平衡。

（4）用万用表在PT开口三角处测量其频率，显示开口三角电压频率为150Hz。资料显示，若开口三角电压频率为150Hz，则是因为系统中三次谐波过大，造成虚幻的三相电压不平衡。

经过多次测量，首先线电压正常，说明一次主变低压侧电压没有问题。因为主变低压侧为三角形接线，没有中性点，只是输出线电压，若没有消弧线圈和母线PT，就没有稳定的对地相电压，三相平衡的PT和消弧线圈对于6kV母线来说，相当于三相平衡桥，形成稳定平衡的三相电压。若平衡桥有问题，直接影响三相电压，但不会影响线电压。但经过试验后，得出的结论是PT不是影响电压不平衡的源头，而是系统中三次谐波过大，造成系统电压的虚幻不平衡，导致消弧线圈开口三角处电压超过10V，而没有达到切除阻尼电阻的定值，10V电压长期加在阻尼电阻上，导致阻尼电阻的发热。

3 结束语

电力系统部件繁多，相互影响，若是某设备出现异常，要从多个方向分析原因，注意排除关联因素，最后找到问题的原因，不能把目光紧盯在该设备局部，不考虑外部因数，最终难以解决问题。