消弧线圈参数的整定及选择

1、消弧线圈参数的整定及选择摘要：目前国内中压电网中性点接地方式有三种，即中性点不 接地、经消弧线圈接地和经电阻接地。接地电容电流超过10a的中 压电网需加装消弧线圈。本文结合某座变电站，对消弧线圈的容量 选择、参数的整定进行了分析。关键词：电力系统 消弧线圈 参数整定1、引言消弧线圈装设于变压器或发电机的中性点，是一种铁芯带有空 气间隙的可调电感线圈。当电网发生单相接地故障时，消弧线圈的 电感电流补偿了电网的接地电容电流，故障电流减小，有力地限制 了电动力、电流热效应和空气游离等的破坏作用，减小了故障点形 成残留性故障的可能性；故障点介质绝缘的恢复强度大于故障相电 压的恢复初速度，因此接地电弧能

2、够彻底熄灭，补偿电网可在瞬间 恢复正常运行。中性点经消弧线圈接地方式的主要优点有：系统发生单相接地 故障时可继续运行，不会中断供电，提高了供电可靠性；有力地限 制了电弧过电压的危害作用，一定程度上提高了设备绝缘水平；对 通信系统、信号系统的干扰很小。中性点经消弧线圈接地方式的主要缺点为：电缆线路对系统零 序阻抗影响较大，电缆线路的投入与退出运行对系统电容电流影响 较大，消弧线圈的脱谐度要随之及时调整，操作频繁，增加了运行 维护工作量；电缆线路增加造成电网电容电流进一步增大，消弧线 圈容量也随之增大，电网建设投资增加，经济性降低；接地故障电 流因消弧线圈的补偿作用而变小，使继电保护装置有选择性动

3、作比 较困难；当电网运行方式发生变化，消弧线圈的脱谐度调整不当容 易发生谐振。2、电容电流理论计算方法计算消弧线圈的容量，需先计算出系统电容电流的大小。对架 空线路和电力电缆的电容电流计算，可利用单相接地故障分析方 法，这种方法得到的电容电流计算值很精确，但计算繁琐；电容电 流还可以按经验公式进行计算，也可通过查表或查图获得，这对确 定消弧线圈的容量、选定测量仪器是足够准确的1。本文根据电 网实际情况和研究需要，选择利用经验公式进行计算。2.1架空线路电容电流经验计算公式（a）（1）式中：线路的额定线电压，kv； l线路长度，km。该公式源于木杆线路，当线路有无避雷线时，系数分别为3.3 与2

4、.7,对于水泥杆及金属杆塔的线路，电容电流需增大10% 12%1。2.2电缆线路电容电流经验计算公式单位长度电力电缆的电容电流，与其截面、结构、材质及运行 电压有关，现运行中的单芯或三芯电缆，制造厂家进行型式试验后， 能提供单位长度电力电缆的电容电流，依此可计算出电缆电容电流 精确值，但实际运行中因厂家相关资料不全，可利用以下经验公式进行计算1：（2）式中：一一单位电缆长度的电容电流，a/km； s 电缆芯线 截面积，mm2；线路的额定线电压，kv。（1）电力网络：当计算电网的电容电流时，在架空线路和电力 电缆线路电容电流的基础上，还应考虑变电站配电装置的影响，运 行电压越低，增大电容电流的作

5、用越明显，具体可参照表1进行计 算。（2）某变电站10kv系统电容电流计算：110kvza变10kv线路 长度如表2所示。利用式（1）和（2），对表2所示各线路进行电容电流计算，线 路的额定线电压=10.0kv，电缆芯线截面积s=240mm2。经过计算，110kv za变10kv出线电容电流总计为25.08a。变 电站电气设备引起的电容电流增加值，可按表1进行计算。由表1 可知，变电站电气设备可增加电容电流16%，则该变电站10kv配网 电容电流理论计算值为29.10a。3、消弧线圈参数的整定及选择3.1消弧线圈的容量选择消弧线圈的容量选择，应以当时设计时现场电网的电容电流为 主要依据，并要考

6、虑510年的电网发展需要，容量可按下式计算：（3）式中：q 消弧线圈容量，单位为kva；系统额定线电压，单位为kv；系统对地电容电流，单位为a； s 负荷增长系数，一般 取 1.25 1.35。依据电网中消弧线圈的总台数和电网发展需要，综合考虑确定 负荷增长系数s的取值。电网正常运行时消弧线圈的空载损耗很小， 因此在选择消弧线圈容量时，根据计算结果容量应向上靠拢。110kv za变10kv配网电容电流理论计算值为29.10a，依据式3，计算得 出消弧线圈的容量为218kva，消弧线圈容量选择为250kva。3.2消弧线圈最小脱谐度的选择(1)补偿电网中性点位移电压及最小脱谐度的定义：补偿电网中

7、性点位移电压用以下公式进行计算：(4)式中：中性点位移电压有效值；一一补偿电网的不对称度; v补偿电网的脱谐度；d 补偿电网的阻尼率；补偿电 网额定相电压有效值。由式4可知，当、d 一定时，随着v的减小而增大，当v小到 一定数值时，将会达到一个最大值，中性点位移电压过大，会破坏 系统的绝缘，电网的绝缘薄弱部位将被击穿，这是不允许的。最小脱谐度就是当为最大值时的脱谐度v：(5)式中：一一系统接地电容电流；一一消弧线圈的补偿电流。当v0时为欠补偿，v0时为过补偿。（2）中性点位移电压的规定值：长时间允许值小于15%相电压；1小时允许值小于30%相电压;事故限时运行允许值小于100%相电压。以上规定

8、表明，系统在正常 运行状态，中性点位移电压须小于15%相电压；系统线路跳闸或停 运时，位移电压须小于30%相电压；系统发生断线故障时，位移电 压须小于100%相电压。（3）消弧线圈的整定原则：中性点加装消弧线圈的主要作用是系统发生单相接地故障时， 单相接地故障电流因消弧线圈的补偿作用而变小，从而使接地电弧 能瞬间自行熄灭，系统能快速恢复运行。从减小接地故障电流的角 度考虑，脱谐度越小越好，但是消弧线圈的脱谐度越小，在电网正 常运行和发生断线故障情况下中性点的位移电压就越高。鉴于以上原因，若能保证中性点位移电压在规程规定的范围， 脱谐度要尽可能选的最小，以使消弧线圈的消弧作用能达到最好效 果，这

9、是消弧线圈的整定原则。在整定消弧线圈的脱谐度时要尽量采用过补偿方式。若采用欠 补偿方式，当系统某条线路跳闸或停运后，电网电容电流将减小， 消弧线圈有可能在全补偿状态下运行，不仅有可能引起谐振过电 压，而且还会导致中性点位移电压超过允许值。同时，若系统某条 线路发生断线故障，消弧线圈欠补偿状态下的中性点位移过电压要 比过补偿状态下的更加严重。（4）最小脱谐度计算：当系统发生不对称故障时，若消弧线圈过补偿运行，中性点位 移电压将减小，脱谐度将会增大，因此可以按照正常运行情况计算 过补偿时的脱谐度，即按照中性点位移电压不超过15%相电压来计算，计算公式为：(6)多次计算与实测结果表明，以架空线路为主

10、的电网不对称度一 般为0.5%1.5%。架空线路电网对应较大的数值，电缆占主要比例 的混合电网对应较小的数值，纯电缆网络的不对称度一般情况下数 值很小1。不同电压等级、不同类型电网，阻尼率的大小并不相等，电气 设备的绝缘水平与其关系密切。工程实测表明，对于中性点不接地 电网，在绝缘正常的情况下，架空线路电网的阻尼率较大，一般为 1.5%2.0% ；电缆网络的阻尼率较小，一般不超过1.5%。经消弧线 圈接地的电网，消弧线圈的有功损耗会引起电网阻尼率增加，增加 的阻尼率约为1.5%2.0% 1。鉴于以上论述，110kv za变10kv谐振接地电网的不对称度可取 1%，而阻尼率d可取4%，则利用式6,计算得到过补偿时的最小脱 谐度：v=0.053。4、结语经过计算，110kv za变10kv配网电容电流理论计算值为29.10a。 依据国家标准交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(dl/t 620-1997)的规定，10kv电网接地电容电流超过10a时，要采用中 性点经消弧线圈