消弧装置运行管理

消弧线圈成套装置的运行和维护一、为何要安装消弧装置随着城网改造中杆线下地，城区10kV出线绝大多数为架空电缆出线，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，实践表明中性点不接地系统(小电流接地系统)也存在许多问题，随着电缆出线增多，10kV配电网络中单相接地电容电流将急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：1）当发生间歇弧光接地时，可能引起高达3.5倍相电压的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使小电流供电系统的可靠性这一优点大受影响。2）配电网的铁磁谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧毁事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁着配电网的安全可靠性。3）当有人误触带电部位时，由于受到大电流的烧灼，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。4）当配电网发生单相接地时，电弧不能自灭，很可能破坏周围的绝缘，发展成相间短路，造成停电或损坏设备的事故；因小动物造成单相接地而引起相间故障致使停电的事故也时有发生。5）配电网对地电容电流增大后，对架空线路来说，树线矛盾比较突出，尤其是雷雨季节，因单相接地引起的短路跳闸事故占很大比例。1、原因分析消弧线圈成套装置的运行和维护1）空载电缆电容电流的计算方法有以下两种：（1）根据单相对地电容，计算电容电流。Ic=√3×UP×ω×C×1000式中:UP━电网线电压(kV)C━单相对地电容(F)一般电缆单位电容为200-400pF/m左右（可查电缆厂家样本）。（2）根据经验公式，计算电容电流。Ic=0.1×UP×L（4-1）式中:UP━电网线电压(kV)L━电缆长度(km)2、单相接地电容电流的计算方法额定电压（KV）增大率（%）61810163513消弧线圈成套装置的运行和维护2、单相接地电容电流的计算方法2）架空线电容电流的计算有以下两种：（1）根据单相对地电容,计算电容电流。Ic=√3×UP×ω×C×1000式中:UP━电网线电压(kV)C━单相对地电容(F)一般架空线单位电容为5-6pF/m。（2）根据经验公式,计算电容电流。Ic=(2.7~3.3)×UP×L×0.001（4-2）式中:UP━电网线电压(kV)L━架空线长度(km)2.7━系数，适用于无架空地线的线路3.3━系数，适用于有架空地线的线路同杆双回架空线电容电流(见参考文献3)：Ic2=（1.3~1.6）Ic（1.3-对应10KV线路,1.6-对应35KV线路,Ic-单回线路电容电流）消弧线圈成套装置的运行和维护通过4-1和4-2比较得出电缆线路的接地电容电流是同等长度架空线路的37倍左右，所以在城区变电站中，由于电缆线路的日益增多，配电系统的单相接地电容电流值是相当可观的，又由于接地电流和正常时的相电压相差90°，在接地电流过零时加在弧隙两端的电压为最大值，造成故障点的电弧不易熄灭，常常形成熄灭和重燃交替的间隙性和稳定性电弧，间隙性弧光接地能导致危险的过电压，而稳定性弧光接地会发展成相间短路，危及电网的安全运行。所以不接地系统安装消弧装置将有利于及时消除系统的瞬间故障，提高系统的运行稳定性消弧线圈成套装置的运行和维护3、传统消弧装置存在的问题当3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式，通过计算电网当前脱谐度（ε=(IL-IC)/IC*100%）与设定值的比较，决定是否调节消弧圈的分接头，过去选用的传统消弧线圈必须停电调节档位，在运行中暴露出许多问题和隐患，具体表现如下：1）由于传统消弧线圈没有自动测量系统，不能实时测量电网对地电容电流和位移电压，当电网运行方式或电网参数变化后靠人工估算电容电流，误差很大，不能及时有效地控制残流和抑制弧光过电压，不易达到最佳补偿。2）传统消弧线圈按电压等级的不同、电网对地电容电流大小的不同，采用的调节级数也不同，一般分五级或九级，级数少、级差电流大，补偿精度很低。消弧线圈成套装置的运行和维护3、传统消弧装置存在的问题3）调谐需要停电、退出消弧线圈，失去了消弧补偿的连续性，响应速度太慢，隐患较大，只能适应正常线路的投切。如果遇到系统异常或事故情况下，如系统故障低周低压减载切除线路等，来不及进行调整，易造成失控。若此时正碰上电网单相接地，残流大，正需要补偿而跟不上，容易产生过电压而损坏电力系统绝缘薄弱的电器设备，引起事故扩大、雪上加霜。4）由于消弧线圈抑制过电压的效果与脱谐度大小相关，实践表明：只有脱谐度不超过±5%时，才能把过电压的水平限制在2.6倍的相电压以下，传统消弧线圈则很难做到这一点。消弧线圈成套装置的运行和维护3、传统消弧装置存在的问题5）运行中的消弧线圈不少容量不足，只能长期在欠补偿下运行。传统消弧线圈大多数没有阻尼电阻，其与电网对地电容构成串联谐振回路，欠补偿时遇电网断线故障易进入全补偿状态（即电压谐振状态），这种过电压对电力系统绝缘所表现的危害性比由电弧接地过电压所产生的危害更大。既要控制残流量小，易于熄弧；又要控制脱谐度保证位移电压（U0=0.8U/√d2+ε2）不超标，这对矛盾很难解决。鉴于上述因素，只好采用过补偿方式运行，补偿方式不灵活，脱谐度一般达到15%—25%，甚至更大，这样消弧线圈抑制弧光过电压效果很差，几乎与不装消弧线圈一样。6）单相接地时，由于补偿方式、残流大小不明确，用于选择接地回路的微机选线装置更加难以工作。此时不能根据残流大小和方向或采用及时改变补偿方式或调档变更残流的方法来准确选线。该装置只能依靠含量极低的高次谐波（小于5%）的大小和方向来判别，准确率很低，这也是过去小电流选线装置存在的问题之一。消弧线圈成套装置的运行和维护综上所述，只有采用自动跟踪消弧线圈补偿技术和配套的单相接地微机选线技术，采用适应新的电网技术的发展。自动调谐和选线装置主要包括：中性点隔离开关G、Z型接地变压器B（系统有中性点可不用）、有载调节消弧线圈L、中性点氧化锌避雷器MOA、中性点电压互感器PT、中性点电流互感器CT、阻尼限压电阻箱R和自动调谐和选线装置。消弧线圈成套装置的运行和维护二、自动调谐和选线装置的组成1、自动调谐消弧装置系统接线方式消弧线圈成套装置的运行和维护消弧线圈成套装置的运行和维护2、自动调谐消弧装置的组成消弧线圈成套装置的运行和维护消弧线圈成套装置的运行和维护1）接地变压器（TM）接地变压器的作用是在系统为△型接线或Y型接线中性点无法引出时，引出中性点用于加接消弧线圈，该变压器采用Z型接线（或称曲折型接线），与普通变压器的区别是每相线圈分别绕在两个磁柱上，这样连接的好处是零序磁通可沿磁柱流通，而普通变压器的零序磁通是沿着漏磁磁路流通，所以Z型接地变压器的零序阻抗很小（10Ω左右），而普通变压器要大得多。因此规程规定，用普通变压器带消弧线圈时，其容量不得超过变压器容量的20%，而Z型变压器则可带90%～100%容量的消弧线圈，接地变除可带消弧圈外，也可带二次负载，可代替所用变，从而节省投资费用。消弧线圈成套装置的运行和维护2、自动调谐消弧装置的组成2）限压阻尼电阻箱（R）在自动跟踪消弧线圈中，因调节精度高，残流较小，接近谐振（全补）点运行。为防止产生谐振过电压及适应各种运行方式，在消弧线圈接地回路应串接阻尼电阻箱。这样在运行中，即使处于全补状态，因电阻的阻尼作用，避免产生谐振，而且中性点电压不会超过15%相电压，满足规程要求，使消弧线圈可以运行于过补、全补或欠补任一种方式。阻尼电阻可选用片状电阻，根据容量选用不同的阻值。当系统发生单相接地时，中性点流过很大的电流，这时必须将阻尼电阻采用电压、电流双重保护短接。当系统发生单相接地时，系统电容电流很大，如果限压阻尼电阻箱长期接在系统上，阻尼电阻发热很厉害，容易将电阻烧坏，所以必须采用保护措施，主要是接触器保护和可控硅保护两种方式。消弧线圈成套装置的运行和维护阻尼电阻保护方式对比可控硅保护方案接触器保护方案响应迅速10μS响应较慢60mS以上无机械磨损、无噪声有机械磨损、有响声一次、二次严格隔离，无事故隐患一次、二次不能隔离、有事故隐患不受交流、直流掉电影响受交流、直流掉电影响多级保护，易检测保护是否失灵多级保护，难检测保护是否失灵保护电流大保护电流小体积小，节省安装空间体积大，占用较大空间与消弧线圈串联同时与阻尼电阻并联，抑制了冲击电流危害，可控硅使用寿命不受影响动作时的拉弧容易对接触器、中间继电器寿命造成影响，恶劣的环境条件也容易影响接触器的寿命接地发生时可控硅保护并产生一定量的谐波，提高选线准确率接地发生时由于短接的迟钝，提供了一定的有功功率方便选线接线简单，便于维护接线复杂，难于维护整定较复杂整定简单消弧线圈成套装置的运行和维护2、自动调谐消弧装置的组成3）并联中电阻（ZR）并联中电阻:当装置确认发生接地故障时，真空接触器闭合，中电阻投入，向系统注入有功分量。经短延时（小于1S）后，真空接触器断开，切除电阻。为了保证电阻的安全可靠，还配有电阻的保护，当中电阻投入后1S，真空接触器没有断开，此时启动保护3S后动作断开#1站用变及消弧线圈10kV侧开关。SK(并联中电阻分断延时)1秒SK1(并联中电阻两次投入间隔时间)1分钟SK2(并联中电阻过流延时跳接地变时间)3秒KL(并联中电阻过流电流继电器)1.5AKY(并联中电阻接地启动排风扇)20VTK(并联中电阻温度控制器)180℃接地后投入中电阻的延时时间（在调谐器内设置）60秒消弧线圈成套装置的运行和维护2、自动调谐消弧装置的组成压板编号压板名称正常时投、退功能及投、退说明XB（1号消弧）投电阻超时保护跳闸出口压板投入投电阻超时保护动作经此压板去跳1号消弧线圈691开关XB（2号消弧）投电阻超时保护跳闸出口压板投入投电阻超时保护动作经此压板去跳1号消弧线圈692开关消弧线圈成套装置的运行和维护2、自动调谐消弧装置的组成4）中性点接地刀闸与消弧线圈连接刀闸（QS）用于连接接地变中性点和消弧线圈，正常运行或消弧装置检修时，不操作该刀闸，对于接地变兼为站用变时，当10kV馈线比较少，系统电容电流没有达到10A时，应将该刀闸断开，将消弧装置从系统脱开，只保留接地变运行，操作此刀闸时应确认消弧装置10kV侧开关在断开位置。5）消弧线圈（LP）消弧线圈的补偿采用预补偿，即在系统发生单相接地前，消弧线圈已处于最佳的补偿状态。其设有1档到25档分接头，通过电动机来调整分接头的位置来改变消弧线圈的电感量。消弧线圈电感调节有两种方式，调匝式和调容式。调匝式消弧装置通过调节消弧装置的分接头来实现补偿电感电流的大小；调容式消弧装置是用晶闸管对消弧线圈二次侧并联的电容器组进行调节，实现消弧线圈等值电抗的变化。当系统发生单相接地时，实现快速合理的补偿，消除接地电弧。消弧线圈成套装置的运行和维护（1）消弧装置电感调节的依据当消弧线圈电流级差为等差时，设定残流范围作为调节依据，一般设置在5A-8A左右。当消弧线圈电流级差为等比时，设定脱谐度范围作为调节依据，一般设置在5-20%左右。脱谐度ε=（IC-IL）*100%/ICIL：为消弧线圈电感电流Ic：电网电容电流注：由于采用脱谐度作为电感调节依据时，如果电容电流比较小，则可能造成消弧装置频繁调档，因此我局的消弧装置都采用残流作为电感调节依据。消弧线圈成套装置的运行和维护（2）消弧装置的补偿方式a.欠补偿：指运行中线圈电感电流IL小于系统电容电流IC的运行方式。当0＜IC-IL≤Id，（Id为消弧线圈相邻档位间的级差电流），即当残流为容性且残流值≤级差电流时，消弧线圈不进行调档。若对地电容发生变化不满足上述条件时，则消弧线圈将向上或向下调节分头，直至重新满足上述条件为止。b.过补偿：指运行中电容电流IC小于电感电流IL的运行方式。当IC-IL＜0，且│IC-IL│≤Id，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。若对地电容发生变化不满足上述条件时，则消弧线圈的分接头将进行调节，直至重新满足上述条件为止。c.最小残流：在│IC-IL│≤1/2Id时，消弧线圈不进行调节；当对地电容变化，上述条件不满足时进行调节，直至满足上述条件