1、小電流接地系統(tǒng)自動跟蹤消弧線圈應(yīng)用探討隨著社會的發(fā)展，配電網(wǎng)容量也日益擴(kuò)大，對供電可靠性的要求越來越高，目前的部分小電流不接地系統(tǒng)已越來越不適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展要求。在配電網(wǎng)日益發(fā)展的今天，中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式在國內(nèi)外已有成功運(yùn)行的經(jīng)驗，近幾年來隨著技術(shù)的發(fā)展，各種形式的自動跟蹤消弧系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)消弧線圈的缺點，無 論從補(bǔ)償效果還是過電壓水平來說，都得到了改進(jìn)。1 1 主要參數(shù)在經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)的運(yùn)行中，應(yīng)掌握如下數(shù)據(jù)：單相接地時系統(tǒng)中性點的電壓 UnUn 及與其相對應(yīng)的零序電容電流(lc(lc=3CUCU n)n)消弧線圈實際的補(bǔ)償電流、發(fā)生接地的時間等。其中， 了

2、解消弧線圈實際的補(bǔ)償電流很重要，若只知道接地發(fā)生時消弧線 圈所調(diào)檔位或檔位的額定電流，而不知道接地時消弧線圈所補(bǔ)償?shù)?實際電流，就會導(dǎo)致殘余電流的計算脫離實際太遠(yuǎn)。2 2 殘余電流問題殘余電流是指小電流接地系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償之后流經(jīng)接地點的電 流，它等于該系統(tǒng)零序電容電流與消弧線圈補(bǔ)償電流的矢量之和。由于線路及消弧線圈等設(shè)備實際存在有功損耗，使得消弧線圈所補(bǔ) 償?shù)碾娏骱拖到y(tǒng)零序電容電流在接地點處并非嚴(yán)格反相，所以，殘 余電流并不等于補(bǔ)償電流與零序電容電流數(shù)值上的相減。由于各線路的有功損耗相對較小，所以考慮消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)殘余電流指標(biāo) 時可暫不考慮其影響。對于一個給定系統(tǒng)，其殘余電流指標(biāo)確定后，

3、應(yīng)首先確定失諧度的 設(shè)定值，還應(yīng)綜合考慮到本套系統(tǒng)中直接接入零序回路的一次設(shè)備 的有功損耗、控制系統(tǒng)零序電容電流的測量誤差以及消弧線圈伏安 特性的非線性影響等因素。在一個 10kV10kV 配電系統(tǒng)中，當(dāng)消弧線圈容 量超過 400kVA400kVA 且伏安特性為非線性時，系統(tǒng)補(bǔ)償之后的接地點殘余 電流最大值不一定出現(xiàn)在中性點電壓較高時，大多數(shù)情況下，反而 會出現(xiàn)在中性點電壓低于 4kV4kV 的時候；若消弧線圈伏安特性線性度 較好，就不存在這個問題了。目前國內(nèi)大多數(shù)消弧線圈的補(bǔ)償是通 過調(diào)節(jié)消弧線圈勵磁電抗來完成的，因此，即使能保證伏安特性局 部線性，但還是保證不了較大電壓范圍內(nèi)的線性度，仍或

4、多或少存 在非線性的問題，有些甚至還很嚴(yán)重。所以要較為準(zhǔn)確地計算一套 消弧系統(tǒng)的殘余電流時，需綜合考慮各因素的影響。實際運(yùn)行中，最好進(jìn)行現(xiàn)場人工接地試驗 （尤其是高阻接地試驗 ）實 測接地殘余電流，了解影響殘余電流的因素，對消弧系統(tǒng)能否滿足 規(guī)定的殘余電流值作出科學(xué)的判斷。3 3 接地變壓器的零序阻抗由于配電變壓器 10kV10kV 側(cè)一般采用接法，如果采用消弧線圈系統(tǒng)，就要加裝接地變壓器。接地變壓器的零序阻抗可以做得比較小，但是如不注意消弧線圈和接地變壓器零序阻抗的匹配，將嚴(yán)重影響消 弧線圈輸出的補(bǔ)償電流。例如，標(biāo)稱容量為500kVA/10.5kV500kVA/10.5kV 的消弧線圈，當(dāng)在

5、實際配電網(wǎng)中投入運(yùn)行后，如不注 意接地變壓器零序阻抗的影響，有可能對 80A80A 的電容電流根本無法 補(bǔ)償。因此，一定要對接地變壓器的零序阻抗提出具體要求。一般來講，消弧線圈容量越大，要求接地變壓器的零序阻抗就越 小。4 4 實際運(yùn)行存在的問題當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，自動補(bǔ)償?shù)南【€圈將馬上投入 運(yùn)行，這時在等效零序回路中，消弧線圈與零序電容是并聯(lián)的，因 此可以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹嶋H運(yùn)行中，大部分的單相接地故障在補(bǔ)償之后都能自動解除，這 時消弧線圈與零序電容就形成串聯(lián)回路，如果消弧線圈未能及時退 出補(bǔ)償狀態(tài)，阻尼電阻還處于被短接的狀態(tài)，這時消弧線圈就剛好 與零序電容形成串聯(lián)諧振，而且諧振

6、狀態(tài)會一直維持下去，容易造 成較長時間的工頻過電壓，因此必須設(shè)法盡快結(jié)束該狀態(tài)。但是，一般消弧系統(tǒng)均是以中性點電壓超過一定值作為發(fā)生單相接地的判 據(jù)而投消弧線圈的，而串聯(lián)諧振時中性點電壓也較高，導(dǎo)致系統(tǒng)誤 認(rèn)為單相接地故障繼續(xù)存在，所以系統(tǒng)將繼續(xù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而導(dǎo)致 惡性循環(huán)。失諧度設(shè)定得越小，消弧線圈啟動電壓設(shè)定得越低 （如低于 2kV2kV），消 弧線圈系統(tǒng)補(bǔ)償就越好。然而失諧度和消弧線圈啟動電壓又不能設(shè) 定得太高，前者太大，將會導(dǎo)致殘余電流過大，而后者設(shè)定得太高， 將會導(dǎo)致有些高阻性接地故障時系統(tǒng)無法正常啟動補(bǔ)償。因此，消 弧線圈的控制系統(tǒng)必須具備一定的狀態(tài)識別功能，識別出系統(tǒng)處在 單相接

7、地狀態(tài)還是諧振狀態(tài)，確保單相接地故障解除后，消弧線圈 能可靠地立即退出補(bǔ)償狀態(tài)。5 5 投入速度對補(bǔ)償?shù)挠绊懴到y(tǒng)接地時消弧線圈的投入速度也很重要，如果需要經(jīng)過幾十毫秒 甚至多達(dá)數(shù)秒的時間才能投上消弧線圈，對于目前接地電流越來越 大的系統(tǒng)來講，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)了。理想的對策是利用快速投入的消弧線圈將弧光接地抑制在起弧的一 瞬間，這就要求消弧系統(tǒng)具有極快的速度。實際運(yùn)行中，特別是在 雷雨季節(jié)通常會連續(xù)發(fā)生多次單相接地故障，消弧線圈必須具有極 快的響應(yīng)速度，才能有效地補(bǔ)償并消除這些故障，保證系統(tǒng)的安全 運(yùn)行。國內(nèi)有些中性點加阻尼電阻的消弧線圈系統(tǒng)，為了提高響應(yīng)速度，采用預(yù)調(diào)的工作方式，即無故障時已將

8、消弧線圈調(diào)至計算好的檔位，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時再短接阻尼電阻。這種方式，往往還是要受 制于阻尼電阻短接機(jī)構(gòu)動作時間的影響，所以也很難提高投入速度。 目前，利用可控硅控制的消弧線圈，可以在幾個毫秒內(nèi)對單相接地 迅速響應(yīng)，應(yīng)是自動跟蹤控制消弧線圈的發(fā)展方向，但也存在可控 硅的可靠性問題，這主要取決于可控硅的選型、可控硅的實際工況 等，選型正確、運(yùn)用恰當(dāng)，可靠性還是相當(dāng)高的。6 6 消弧線圈的使用有些文獻(xiàn)中提出對于以電纜為主的配電網(wǎng)宜采用小電阻接地，而對 于以架空線為主的配電網(wǎng)宜采用消弧線圈接地。目前的研究證明， 電纜為主的網(wǎng)絡(luò)，如果采用中性點經(jīng)小電阻接地的方式，會帶來一 定的弊端。若采用能快速投入的消弧線圈系統(tǒng) （ 響應(yīng)時間應(yīng)小于 10ms10ms， 低于小電阻接地系統(tǒng)中開關(guān)等的響應(yīng)時間 ） ，則不管是因電纜本身質(zhì)