变电所消弧线圈控制系统改造及接地选线应用研究

于景国

摘要：本文所论述的重点是：将消弧线圈安装于王场变电站等的系统中性点之后，其在后续的使用中所发现的种种问题，无法正常地运行。经过一系列的调查以及研究，发现了在设计上原消弧线圈控制器当中有十分明显的缺陷。经过选用技术成熟的可靠产品来改造该接地系统后，使其改造后达到了减小接地点残流和自动跟踪补偿以及限制弧光接地过电压等目的，除此之外，王场变电站还使得故障时精确选线功能得以实现。

关键词：消弧线圈  接地系统  变电所

0 引言

近些年来，盐化工负荷伴随着迅速发展的油田建设也在逐年增加着，王场变的35kV出线数量也逐渐变多，单相接地电容电流急剧增大，因接地弧光不易自动熄灭，容易产生间隙弧光过电压，进而造成相间短路，使事故扩大。为了防止这种事故，电力行业也做了一系列的规定。为提高供电可靠性，王场变、广华变于2003年在主变35kV侧中性点分别安装了消弧线圈，由不接地系统转变为经消弧线圈接地的补偿方式。

1 安装消弧线圈系统后存在的问题

①在设计方面，消弧线圈控制器本身是存在着缺陷的：

②在设计方面，消弧线圈系统并没有将把串联谐振过电压进行限制的一系列措施加以考虑。

③在对消弧线圈系统进行安装之后，35kV系统从不接地系统变成经消弧线圈接地系统。但是，始终困扰着供电系统的最大难题是：中性点经消弧线圈接地系统的接地故障线路的选择。在中性点进行消弧线圈的装设后，在系统发生单相接地的时候，经由消弧线圈的补偿后的接地点残流往往比5A要小，这便容易干扰到本身很弱的出线零序CT二次侧电流，这也造成了对零序电流原理、零序功率方向原理加以采用的接地选线装置的选线的准确率快速下降，这也是其最为主要原因。

2 消弧线圈系统改造方案

①对国内技术较为先进和可靠的产品进行选用，以此来对王场变以及广华变的原有消弧线圈控制器进行更换，通过这样来对精确测量以及自动跟踪补偿加以实现，且可以对弧光间歇接地引起的过电压进行有效的限制。

②将阻尼电阻加装于王场变以及广华变的消弧线圈系统的一次回路当中，以此来对串联谐振过电压进行限制。

③当线路发生单相接地的时候，因为王场变35kV出线有较多的数量，调度员通常参照原有经验等方法来进行选线，这对于故障处理的速度有很大影响。所以，必须要完善35kV系统接地选线功能。反之，广华变有较少的35kV出线数量，可暂不考虑35kV系统接地选线。

④所有选线报警信号以及测量数据都可以经由后台电脑进行上传。

3 论证改造方案以及产品技术原理

参照荆州供电公司的多年的运行经验，笔者所在厂选择上海思源电气的XHK-Ⅱ-ZP型产品对王场变、广华变的消弧线圈系统进行改造。

该产品技术处于国内领先水平，是唯一通过电力部电力设备及仪表质量检验测试中心的全部形式试验项目的产品，具有电容电流计算精确、补偿效果好、故障选线准确率高、运行稳定、功能齐全等特点。厂家技术人员根据笔者所在车间的具体技术要求，共同制定了改造方案，系统原理图如下。

■

该改造方案能否满足运行要求，达到各种技术功能、指标，下面展开分析，进行论证：

3.1 是不是可以对串联谐振过电压进行限制

35kV系统正常运行时的电力系统等效图如下：

■

因此系统的零序等效电路如下：

■

安装阻尼电阻后（图a）        安装阻尼电阻前（图b）

对系统的零序电流进行分析，为：

■■=■

主变35kV侧中性点电压为：

■■=■■·（R+jX■）=■

显然，加装阻尼电阻后，可以限制谐振过电压，维持系统的正常运行。

3.2 是不是可以实现精确测量及自动跟踪补偿

在投运前，XHK-Ⅱ-ZP型装置先将脱谐度和接地残流设定为某一范围，当系统脱谐度抑或是残流超出这个范围的话，控制器便发出指令，调整消弧线圈的档位，使调整后的脱谐度及残流满足要求。

公式如下：

ε=■，Iδ=I■-I■

脱谐度为ε;残流为Iδ;消弧线圈电感电流为I■;电网的电容电流为I■。

综上可知，测量电容电流是关键。其零序回路等值电路图在系统正常运行的情况下是：

■

可知，当消弧线圈处于L1档，那么测量零序回路电流是I1，当消弧线圈处于L2档，测量零序回路电流是I2，所以得出：

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-1）

■■=■■·[R+j（X■-X■）]（1-2）

由此可见，计算原理、工作原理都没有问题，但为了验证测量数据的准确性，车间对广华变的35kV系统电容电流进行了计算，与控制器计算的电容电流进行比较，结果非常接近，排除人工计算本身就存在一定的误差，可以证明装置计算的电容电流数据是真实、准确的。并且在广华变运行方式发生变化时，控制器能够迅速调节消弧线圈档位，实现自动跟踪补偿。

3.3 能不能实现35kV出线发生接地故障时的精确选线功能

XHK-Ⅱ-ZP型选线装置采用并联中电阻选线方法，有100%的选线准确率。单相接地时电流分布如图：

■

可知，接地点的电流在35kV出线发生了接地故障的时候是：

■■=■■+■■

选用并联中电阻选线的方法，当35kV出线发生接地故障的时候，经由真空开关投入并联电阻（为了避免对系统造成冲击，时间小于1秒），将零序电流有功分量注入到接地点，接地点的电流是：

■■=■■+■■+■■

该装置以这个原理为基础，立刻将故障接地线路零序电流的这一变化特征进行捕获，以此来使得精确选线功能得以实现。

4 结束语

经过技术分析和论证，此次王场变、广华变的消弧系统改造方案能够满足油田电网的运行要求，改造之后，消弧系统能够实现自动跟踪补偿，减小接地点残流，对弧光接地过电压进行了限制，尤其是王场变将在35kV出线发生接地故障时能够精确选线的功能得以实现时，使得以往的经由经验以及拉路查找故障线路的局面得以彻底改变，使得故障判断以及处理时间实现了有效缩短，进而使得油田电网运行的本质安全水平得以提高。

参考文献：

[1]刘延冰，等.电子式互感器原理、技术及应用[M].科学出版社，2009.

[2]杨平国.自动跟踪补偿消弧线圈装置的原理和应用[J].电气应用，2009，28（10）：36-43.

[3]梁睿，等.应用改进型有功分量法的小电流接地选线[J].高电压技术，2010，36（2）：375-379.