变电站10kV消弧线圈接地调节方式及故障处理

变电站10kV消弧线圈接地调节方式及故障处理随着电网规模的扩大,变电站10kV出线增多以及电缆的广泛使用.系统发生单相接地引起的电容电流随之增大。新颁标准规定：10kV系统(含架空线路1单相接地故障电流大于l0A而又需要在接地故障条件下运行时应采用消弧线圈接地方式。因此在变电站安装消弧线圈能减小故障点的残余电流。抑制间歇性弧光过电压及谐振过电压。对保证系统安全供电起到显著的作用。一、变电站中性点接地方式的比较1.1中性点不接地方式该中性点接地方式比较经济、简便在接地电容电流较小的条件下。系统发生单相接地时的接地。电弧瞬间熄灭。系统可带故障运行2h。供电可靠性相对较高。故世界各地不少中压电网仍在采用不过在许多情况。中性点不接地仅为一种过渡方式。随着电网的发展。当接地电容电流接近或达到某一临界值(一般为10A)时，往往会因间歇电弧接地过电，接地电弧无法自动熄灭。容易发展成两相短路跳闸，导致事故范围进一步扩大。1.2中性点经小电阻接地方式该方式的优点是：容易检出单相接地故障线路。永久接地时切除速度快。在消除间歇电弧过电压、防止谐振过电压等方面有优势。缺点在于跳闸率高。断路器作负担重。瞬时性接地也跳闸。易造成用户短时停电。供电可靠性不高。另外，短路电流冲击对电缆绝缘造成的损伤较大。对电子通信设备的电磁干扰也比较严重。若故障不能及时跳开．电弧有可能连带烧毁同一电缆沟里的其他相邻电缆。从而扩大事故，造成火灾。1．3中性点经消弧线圈接地方式当发生单相接地时。由于消弧线圈产生的感性电流补偿了故障点的电容电流。使故障点的残流变小。从而达到自然熄弧，防止事故扩大甚至消除事故的目的运行经验表明。消弧线圈对抑制间隙性弧光过电压和铁磁谐振过电压。降低线路的事故跳闸率。减少人身伤亡及设备的损坏都有明显的作用。综上所述，变电站理想的中性点接地方式是：采用快速动作的消弧线圈作为接地设备。对瞬时性单相接故障，能快速补偿，正确识别故障消除并迅速退出补偿。对非瞬时性单相接地故障，系统在消弧线圈补偿的同时在很短的时间(远小于10s)内能正确判断接地线路，将故障线路切除．从而提高配电网的供电可靠性。二.消弧线圈调节补偿方式及特点消弧线圈的调节方式可分为调匝式、调容式、调节短路阻抗式等。从补偿方式上分，有欠补偿、过补偿以及全补偿其中调节方式又可分为预调式及随调式预调式的消弧线圈在正常运行时其电感量在最佳补偿值。即在谐振点附近运行，残流和调谐度都控制在允许范围内随调式自动补偿消弧线圈在正常运行时工作在远离谐振点的位置。这样巾性点位移电很低。不需要串入阻尼电阻器来限制串联谐振引起的位移电压的幅值。2.1消弧线圈调节方式种类及特点2.1.1调匝式调匝式消弧线圈工作原理。有载调匝式消弧线圈是一带铁心的电感线圈。设有多档位分接头，通过有载开关分接头的位置。实现改变消弧线圈的电感量。消弧线圈接在变压器或发电机的中性点上，当系统发生单相接地时。消弧线圈提供的感性电流与系统的电容电流相位相反。流过接地点的残流即为电感电流与电容电流的差值调整电感电流，就可以使接地残流达到最小值。从而消除接地过电压。消弧线圈采用预补偿方式。即在系统发生单相接地前，消弧线圈已处于最佳补偿状态调匝式消弧线圈装置补偿效果最佳。补偿速度快，无谐波，对瞬时性单相接地故障具有快速补偿能力，减少了系统由瞬时性单相接地障发展成永久接地故障的几率。一般采用变压器的有载调节机构或真空开关实现分接头的调节。电感值调节范围比较小，输出补偿电流有最小值的限制。只能达到额定值的1／2～1／3，且不能连续无级调节由于调节分节头的时间较长。只能采用预调的工作方式。为防止电网正常运行的串联谐振。必须加上阻尼电阻。由于设备带有转动和传动机构。因而日常维护工作量较大。2.1.2调容式调主要是消弧线圈的二次侧并联若干组可控硅(或真空开关)通断的电容器。用来调节二次侧电容的容抗值。根据阻抗折算原理。调节二次侧容抗值。即可以达到改变一次侧电感电流的要求。电容器组的合理组合可使级差电流做得比较小，输出范围有所增加。调节速度也提高了不少，可以采用随调的控制方式。不用阻尼电阻。但是级差电流越小，开关执行机构的级数和数量就越多，需要综合平衡特别需要注意的是，在用可控硅投切电容器组的情况下。可控硅的工况比较恶劣，对可控硅的安全运行不利。2.1.3高短路阻抗变压器式把高短路阻抗变压的一次绕组作为作绕组接入10kV系统中性点。二次绕组作为控制绕组南2个反向并接的可控硅短路。可控硅的导通角由控制器控制调节可控硅的导通角在0至180。之间变化，使可控硅的等效阻抗在∞至0之间变化，则输出的补偿电流就可在0至额定值之间得到连续无极调节系统在正常运行时，消弧线圈远离补偿工作点，旦发生单相接地故障，立即将其调节到补偿工作点：而当接地故障解除时,又立即将其调节到远离补偿工作点系统正常运行时消弧线圈处于远离与电网电容发生谐振的状态。因此可确保不会发生串联谐振。不需设置阻尼电阻，即随调试消弧线圈，该种消弧线圈的优点是响应速度快：接地残流小：伏安特性在0～110％额定电压范围内保持较好的线性度：输出补偿电流在0～100％额定电流范围内可连续无级调节但是对可控硅的工作状态要求较高.若二次回路发生故障。不能实现随调，有可能导致接地残流过大。2.1.4调气隙式将电感线圈的铁心制成带有气隙的型式。利用气隙长度的改变实现励磁阻抗的改变一般采用步进电机利用转动、传动机构实现气隙的调节。该型产品具有与调匝式一样的缺点。而且其装置更为复杂，较易损坏。调节过程噪音大，调节速度慢。与调匝式不同的是，其输出的电流可以连续无级调节，但仍然有一个最小补偿电流的限制。2.1.5直流偏磁式对电感线圈的铁心注入直流磁通，通过改变直电流的大小改变铁心的磁饱和程度，从而改变磁阻抗，直流电流通过可控硅来进行调节。由于采用可控硅技术。调节速度大大提高，可以采用随调的控制方式，补偿电流可以连续无级调节但仍有最小值的限制，且装置比较复。谐波要采取特别的措施加以解决。2.2消弧线圈补偿方式种类及特点消弧线圈共有过补、欠补、全补偿3种运行方式。根据有关规程，消弧线圈一般均运行于过补偿方式下这主要是考虑到当系统切除线路时，不会运行在谐振状态。2.2.1欠补偿指系统电容电流大于线圈电感电流的运行方式，即Ic-Il0。在欠补方式下，显示器的“残流”显示符号为“+”。表示残流为容性。2.2.2过补偿指系统电容电流，f小于电感电流，L的运行方式。即Ic-Il0。过补方式下，显示器“残流”显示符号为“-”．即残流为感性。在满足Ic-Il0，其中|Ic-Il|≤Id。其中Id为级差电流。即在残流为感性，且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档操作。当系统对地电容变化。不能满足上述条件时，则消弧线圈自动向上或下调节分头。直至重新满足上述条件。在过补偿方式运行时，接地残流值将不大于级差电流Id。2.2.3全补偿此时．系统的电容电流与消弧线圈补偿的电感电流相等。由于阻尼电阻的作用，系统可以在此方式下运行。但此时中性点电压偏高。故一般不选择此种方式。目前，实际运行中一般对脱谐度不作要求，当发生接地故障时，要求经过补偿后的接地残余电流不大于3-5A。三.常见的故障原因及处理方法运行中的消弧线圈设备对系统的安全至关重要。当10KV系统发生单相接地时，会导致接地点的残留过大，甚至发展成为相间故障，从而导致鼓掌范围进一步扩大。因为了解消弧线圈的常见故障及其处理有助于专业检修维护人员快速开展故障抢修，确保设备安全。一下就有消弧线圈设备在运行过程中易发生的集中故障及原因、处理方法结合事例进行分析。3.1消弧线圈投运/未投运10kV系统消弧线圈中性点电流小于设定的门槛值（一般在20-50mA）或者中性点一次电压小于3.5V。处理办法：观察中性点电流、电压情况，消弧中性点一次电压大于3.5V，自检报投运。检查中性点一次电压是否大于3.5V。检查中性点电流门槛值是否被重新正定。调容式消弧线圈，检查调容箱内电容是否有衰减情况，同时减小阻尼电阻的阻值。调匝式消弧线圈只需将阻尼电阻的阻值减小即可。3.2消弧线圈调挡失败控制器发出调挡命令后，未检测到相应的变档信息。处理办法：一次设备的检测：调容式消弧线圈检测电容箱内是否有故障，包括电容是否损坏、真空开关是否故障。调匝式消弧线圈检测有载开关是否故障（包括有载电机和航空插头以及档位分接头）。连接设备的监测，执行机构包括继电器以及相关器件是否故障，连线是否接通。3.3中性点位移过限母线PT开口三角电压超过15%U额（当中性点电压超过15%U相时该信号输出，发生接地时该信号有输出）。处理办法：若发生接地时，该信号输出为正常，无需处理；若未发生接地，则需检查中性点电压为何太高。应当首先查看系统三项符合有没有因为其他原因造成严重不平衡，当发生单相接地故障时，检查母线电压互感器一次测中性点是否连接有消除谐振的设备接地。如果有，应去除，因为消弧线圈的街头已经改变了系统电感参数，起到防止铁磁谐振的作用。3.4档位到底和档位到顶消弧线圈运行在最低档或最高挡。处理办法：调容式消弧线圈在最低档时补偿电流最大，最高当时补偿电流最小。调匝式消弧线圈在最低档时补偿电流最小，最高当时补偿电流最大。此时注意观察，必要时可以相应改变一档（接地时严禁操作），因为预调谐装置在偏离谐振点太原的档位无法保证计算的准确性，也无法正常跟踪补偿。如果容量不适的报警同时出现，检测系统电容电流，确定是否消弧线圈的容量不适合系统要求。3.5装置故障控制器出现故障，主机与触发控制板之间的通信异常，触发异常等。处理办法：检查电源是否故障，以及控制器内部半间是否故障。断开控制器电源，检查触发控制板是否插牢，板表面是否有异常现象。检查同步信号回路、控制柜可控回路。3.6消弧线圈残流超标（补偿失败）残留大于设定值时，检查是否与容量不适同时出现，以此确定消弧线圈容量是否已经不适合当前系统的要求。3.7母线电压异常母线电压二次值小于10V（此时装置将停止系统电容电流的测量）。处理办法。检查母线PT电压以及连接线，确定是否因为PT异常引起，或因为连接线虚接引起故障报警。3.8中性点电压异常中性点电压低于设定电压，中性点电压一般在30-200V。处理办法：检查中性点电压是否满足设定值。可能原因是该段投运的出现过少，可调节接地变分接头调整。四、结束语电力系统的消弧线圈调节方式及运行维护是一个系统工程问题，在日常维护过程中，应当重视总结与借鉴国内外电力系统正反两面的运行经验，减少事故，节约运行成本，更快更好的建设经济稳定的电网，以满足国家现代化和人民生活水平的不断提高的需要。