浅谈谐振接地技术的应用

随着我国经济的飞速发展,电力系统也在不断地延伸和扩展,负荷特性也发生了很大变化,对电能质量、人身和设备安全、环境保护等提出了更加严格的要求,这些问题均与中性点接地方式密切相关。中压电网的中性点接地方式是一个综合性的技术问题,研究中性点接地方式的主要目的在于正确认识和处理其中最常见的单相接地故障,并力求将其不良后果降低到最小限度。

1消弧线圈的作用原理

消弧线圈是一台带有间隙分段铁芯的可调电感线圈,其作用是当电网发生单相接地故障后,提供一电感电流,补偿接地电容电流,使接地电流减小,限制了接地故障电流的破坏作用,使残余电流的接地电弧易于熄灭;同时也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度降低,避免接地电弧的重燃,达到熄灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时,不仅可以有效的减少产生弧光接地过电压的机率,还可以有效的抑制过电压的辐值,同时也最大限度的减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。

2消弧线圈的参数选择

2.1 电网电容电流的计算

电网的接地电容电流是选择消弧线圈参数的主要依据。电网单相接地电容电流Ic一般可按下列公式进行估算。

(1)架空线路Ic=(2.7～3.3)×电网线电压(kV)×线路长度(km)×10-3

同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3～1.6倍。

(2)电缆线路Ic=0.1×电网线电压(kV)×电缆长度(km)

为了准确掌握电力网的单相接地电容电流,除了应进行认真的估算以外,还应进行实际测量,一般可以根据具体条件采用单相金属接地法或中性点外加电容法、外加电压法、调谐法等方法来进行测量。

3消弧线圈型式的选用

为了提高消弧线圈的动作成功率,并减轻运行人员的操作负担,应优先选用自动跟踪补偿的消弧线圈。虽然投资有所增加,但可以给运行带来方便,适应无人值班变电所的发展需要,而且还能显著提高电网的供电连续性。

若电网中预计有多台消弧线圈并联运行,则只需少量台数为自动调谐消弧线圈,便可满足运行方式改变时电网对自动跟踪补偿的要求,具体台数可根据电网可能分区运行的情况来确定。

4消弧线圈台数及安装位置的确定

在谐振接地系统中,为有效扩大补偿电流的范围,提高调谐的精度,方便系统分区运行和增加电网运行的灵活性,在确定消弧线圈台数和安装位置时应按下列原则进行。

(1)在电力网内应当避免只装一台消弧线圈,当电网的电容电流超过50A时,应当考虑采用两台消弧线圈。电容电流更大时,则应采用多台消弧线圈。

(2)在同一电力网中,应将几台消弧线圈分散装在电力网的各个供电中心,而不应集中装在一处,并保证电力网在任何运行方式下,不致失去消弧线圈补偿。

(3)消弧线圈宜装于Y／结线的变压器中性点上,而不应将消弧线圈接到单相变压器组和Y／Y接线外铁型三相变压器的中性点上。

(4)对于小电网及发展初期的电网,安装一台消弧线圈既能满足运行要求,在经济上也较合理,只是这一台消弧线圈仍应安装在结点变电所内,并选用自动跟踪补偿型式。

5消弧线圈的调节

根据谐振接地原理,正常运行情况下属电压谐振,位移度不能过高,否则影响绝缘寿命;而故障情况下为电流谐振,残流越小接地电弧越容易熄灭。这两者关系密切,又互相制约,是调节消弧线圈的基本原则。人工调节和自动调节的消弧线圈都必须遵守,方能保证安全运行并提高其动作成功率。

消弧线圈既可以过补偿、又可以欠补偿、甚至在谐振点运行。但是,必须同时满足中性点位移电压和残流允许值的规定。消弧线圈的调节主要应考虑以下两点。

(1)使流过故障点的残流应尽量小。因为残流越小,接地电弧的危害就越小,有利于电弧的熄灭。但是要想使残流小,就得将消弧线圈所产生的补偿电流调到接近于电容电流,此时流过故障点的残流将很小。但是,此时消弧线圈的电感和系统对电地容组成了振荡回路,在一定的条件下,可能发生串联谐振,使系统中性点和系统电压达到较高的谐振过电压,危及设备的安全运行。

(2)在正常运行时,中性点的位移电压不超过相电压的15％,故消弧线圈的调节,应采取过补偿和欠补偿的方式。但在欠补偿运行时,当电网因故障或其他原因,使某些线路断开后,可能构成串联谐振,产生危险的过电压,所以,一般情况下,不宜采取欠补偿的运行方式,而应采用过补偿的运行方式。

6消弧线圈的运行操作

(1)在系统发生单相接地时,不得停用消弧线圈,并应监视其上层油温最高不得超过95℃。同时确保其运行时间不超过铭牌或现场规程规定的允许时间。(2)在正常情况下,可以直接利用消弧线圈的隔离开关进行消弧线圈投入或退出运行的操作,但当中性点位移电压超过相电压的50%时,如需要将消弧线圈退出运行,应采用变压器高压侧开关,将变压器和联接在变压器中性点上的消弧线圈一齐退出运行。(3)主变压器和消弧线圈装置一起停电时,应先拉开消弧线圈的隔离开关,再停主变压器,送电时操作顺序相反。(4)调整消弧线圈抽头时,无论增大补偿或减少补偿,均应将该消弧线圈退出运行后,再进行抽头的调整,调整后即时投入运行。(5)消弧线圈装置运行中从一台变压器的中性点切换到另一台时,必须先将消弧线圈断开后再切换。不得将两台变压器的中性点同时接到一台消弧线圈上。(6)当消弧线圈出现故障需要立即停用时,不能用刀闸切除带故障的消弧线圈,必须先停用变压器。

7结语

通过科学实践和大量的运行数据,证明了谐振接地在中压电网中是最有效的接地方式,可以做到瞬间单相接地故障时不断电;单相永久接地故障时不被动;明显降低人身伤亡和设备损坏的概率;并对电网的电力设备均起到了保护作用,大大提高了电网运行的可靠性,随着计算机技术和电力电子技术应用到自动消弧线圈装置中,谐振接地技术不断被优化,现已成为中压电网中性点接地方式发展的总趋势。

参考文献

[1] 沈宗扬,李润先.6kV～10kV电缆单相接地间歇性电弧不自熄电流下限的试验研究[J]．西北电力技术,1991.

[2] 马心良,毋付安,李景禄.自动跟踪补偿消弧装置在配电网中的运行[J]．电网技术,1998,22(12).

[3] 要焕年,曹梅月．电力系统谐振接地[M].北京:中国电力出版社,2000(8).