试谈消弧线圈投入后引起系统电压不平衡

1、消弧线圈投入后引起系统电压不平衡缘故分析及解决方法李嗣明 1，何 婧 1，张熙军 1，陈 飞 1，骆云峰 2，王 磊 3（ 1、海南电网三亚供电公司， 海南三亚 572000 2 、广东电网惠州供电局，广东惠州 516001 3 、广东电网广州供电局 广东广州 510627 ）摘 要：本文通过三亚电网 110kV 鹿回头变电站 10kV 消弧线圈投入后母线 电压不平衡加剧实例，从理论上分析不平衡加剧产生缘故，并结合运行实 际提出了相应的解决方法，取得了明显的效果关键词：消弧线圈 不平衡 残流 脱谐度 改进措施0. 引言 目前，我国的都市配电网的中 低压供电系统大部分为中性点不接 地即小电流接地

2、系统， 近些年来随着 经济的进展， 6-35kV 配电网不断进 展，电缆线路占配电线路的比例日益 增大，系统电容电流显著增加， 因此 普遍配备安装了消弧线圈装置。 但由 于消弧线圈投入后会对系统中性点 不平衡电压放大， 从而造成母线电压普遍的问题。本文结合三亚鹿回头变 消弧线圈投运出现的此种问题， 进行 分析，依照现场提出解决方案， 供大 伙儿参考。1. 消弧线圈工作原理及作用1.1 消弧线圈作用 小电流接地系统在发生单相接地 时，电网仍可带故障运行， 幸免开断 线路， 提高了供电系统的可靠性， 但 当单相接地电流较大时， 接地电弧不 能最终自熄，产生弧光接地过电压和 相间短路，给供用电设备造

3、成极大的 危害。防止这种危害的方法之一确实 是在变压器中性点和地之间串接一 个消弧线圈，利用它产生的感性电流 补偿接地故障时的容性电流， 有效的恢复的速度大大下降， 从而达到自动 熄弧的目的，保证供电安全。自从 1917 年世界上第一台消弧 线圈在德国投运以来， 随着科技的进 步，消弧线圈也的到了长足的进展， 目前消弧线圈大致分为以下几种：1）调匝式；（人工、自动）2）调容式；3）调气隙式；4）直流偏磁式；5）磁阀式；1.2 消弧线圈工作原理 在中性点绝缘系统中，假如三 相对地电容平衡，即线路换位专门 好，则各相对地电压相等， 中性点的 对地电压为零。 在此情况下， 各相对 地电容产生的电容电

4、流， 且超前电压不平衡或不平衡度加剧成为一个较减少接地点电容电流， 使故障相电压90 °。当发生单相接地故障时，如 Aca= 3 3 C0U©接地点电容电流为相接地，则A相对地电压=0，中 性点的对地电压 UN由零升高为相电 压(-)，B相和C相的对地电压分不 为：? ? ? ?Ub Eb Ea 、3EAej150(1-1)? ? ? ?Uc Ec Ea 、3EAej15°(1-2)即非接地相电压比正常电压升高.3倍。因此B相和C相的对地电容电流 值增大了 J倍，其有效值为：IB = I C =.3 3 C0U©(1-3)式中，C0为一相对地电容；U&#

5、169;为相电压。其方向分不领先于UBa和UCa 90°。(1-4)它的大小等于正常时一相对地 充电电流的3倍，方向滞后于A相 正常时电压90 °,如图1所示。由于接地电流Ica和接地相正常 时的相电压相差 90°当接地电流过 零时，加在弧隙两端的电源电压为最 大值，因此故障点的电弧不易熄灭。 当线路较长时，容易形成间隙性的弧 光接地或电弧稳定接地。间隙性的弧 光接地能导致危险的过电压，稳定性 的弧光接地能进展成多相短路，它们 都能造成设备损坏和停电事故。?匕EBEc nr?I ICo?/ * E A?J IB/ ?Ica1 Ca 一Cb=CcEBEcICA *I

6、B图1单相接地及向量图Fig.1 phasor diagram ofsin gle-phase earth ing将消弧线圈接在变压器或发电 机绕组的中性点上，形成消弧线圈接 地系统。当系统单相，例如A相接地 时，中性点的电压 UO将由零升高到 相电压，假设消弧线圈的电感为 L， 消弧线圈中将产生电感电流II，其大小I L =虫=L，滞后中性点的L L电压90°,即领先A相正常时的相 电压90°。因此，由故障点流回系 统的消弧线圈的电感电流和接地电 容电流的方向恰恰相反。假如适当地 选择消弧线圈 L的大小，使宀L =丄，那么通过故障点的电流将等3 C0于零，即接地电容电流I

7、CA全部被消 弧线圈的电感电流Il所补偿，从而 使得电弧自动熄灭，达到了熄灭电弧 的目的。2. 消弧线圈投入不平衡电压产生缘故消弧线圈接地系统在正常运行 时的等值电路如图2所示。Ca Cb Cc为三相对地电容，L为消弧线圈的 等值电感，R.表示消弧线圈有功损耗 的等值电阻。Ra Rb Rc为各相泄 漏电阻；假设三相电源电势对称，且 各相泄漏电阻相等为 R,则以UA为参 考相量，中性点位移电压为:Ca+ 2Cb+CcCO113K COCa+C 卄CcRoRlR12d1R o (C a+C b+C c)j (Ca+ ?Cb+ Cc)EA":_11j (Ca+Cb+Cc)-j() +L R

8、oKcondEA(1-5)其中?BC Ic百«h/OIa Ra=Ca |Rb=Cb |rc=Cc|b(C a+Cb+Cc)(Ca+Cb+Cc)|c |L|c图2消弧线圈接地系统正常运行时的等值电路图Fig 2. Equivale nt diagram ofarc-suppressi on coil in normaloperati on?式中Keo电网不对称度（也称式中UN消弧线圈未投入时中性点不导线对地电容的不对称系数）；d电网阻尼率；电网脱谐度。其位移电压大小为Un(1-6)从公式（1-5 ）、（ 1-6 ）能够看 到，在电网阻尼率一定的情况下， 消 弧线圈接地系统中性点电压的大

9、小 与脱谐度有关。脱谐度越小，中性点 电压越高；脱谐度等于零即谐振补偿 时，中性点电压最高。脱谐度愈小， 放大作用愈强。因此加装消弧线圈 后，对中性点位移电压起到了放大作平衡电压值用，造成系统电压的不平衡；假如消 套装置，该种设备由接地变压器、消弧线圈未投入前系统差不多不平衡， 投入消弧线圈后，将加剧系统的不平 衡。因此，为了保证正常运行时中性 点电压不致过高，超出规程规定，应 幸免谐振补偿，尽量在较大的过补偿 或欠补偿运行既是增大脱谐度，或者 采取措施增大系统的阻尼，这是补偿 电网调谐的另一个差不多原则。另 外，在以架空线路为主的电网中， 还 应该采纳线路换位措施，以减小三相 导线对地电容的

10、不对称度，提高补偿 效果。3. 鹿回头变电站消弧线圈投运情况110kV鹿回头变消弧线圈共2台，均是由河北星光集团生产的 TXHK-Z调匝式自动调谐消弧线圈成弧线圈、TXHK-Z微机调节器、阻尼 电阻箱、操纵器和系统中性点电压合 成器六个部分组成。每个档位补偿电 流和阻尼电阻未固定值，具体参数如 表1 1、1 2所示表1-1# 1消弧线圈参数Tab.1-1 the parameter ofarc-suppressi on coil 1# 1消弧线圈参数XHDCZ-630/10档位电流电抗值高压axkR阻尼电阻134.31176.68606217135.472.12642.20239.07155.

11922.12276.89343.69138.75606220130.122.11906.31448.37125.32606221228.582.11715.41552.97114.44606222726.692.11496.29657.97104.57606223425.922.11411.76762.9396.3296062247.24.552.11265.92867.7889.436606225323.942.11203.71972.6683.429606226522.892.11100.561077.8177.907606226522.862.11098.0711

12、82.9573.080606227422.122.11027.891288.2768.675606227522.072.11023.411393.6764.716606228221.482.1969.0291498.4961.549606228321.442.1965.60515103.658.513606229020.912.1918.870表1-2# 2消弧线圈参数鹿回头站10kV母线在未投入消Tab. 1-2 the parameter ofarc-suppressi on coil 2# 2消弧线圈参数XDZ-630/10档位高压电流电抗值高压axkR阻尼电阻134.1170.9460

13、6217135.452.12639.11239150.60606218432.942.12279.37343.9134.04606219531.082.12029.46448121.80606220429.712.11854.34553111.73606221428.322.11685.09657103.41606222027.552.11594.43761.896.061606222826.582.11484.50866.290.090606223425.902.11409.35971.584.388606224424.842.11296.191075.879.936606225224.052.11215.201180.876.10606225623.672.11177.521285.572.150606226023.312.11141.571390.568.587606226422.962.11107.24149765.61606226822.612.11074.4315102.462.853606227422.122.11027.89弧线圈时母线电压值如表 2所示，能够看到在未投入消弧线圈时母线电 压差不多不平衡。表2未投入消弧线圈时10kV母线电压值Tab. 2 The bus voltage of 10kVbefore arc-suppressi on coilin p