變電站10kV消弧線圈接地調(diào)節(jié)方式及故障處理研究

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，人們生活水平得到明顯提升，對(duì)電力的需求也顯著增加，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性提出了更高要求。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式屬于綜合性技術(shù)問(wèn)題，和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行、繼電保護(hù)和接地裝置等具有緊密聯(lián)系。本文主要分析變電站10kV中性點(diǎn)接地方式，消弧線圈接地調(diào)節(jié)方式，制定針對(duì)性故障處理措施，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站;10kV消弧線圈;接地調(diào)節(jié)方式;故障處理

我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，變電站10kV電纜被大面積應(yīng)用，系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)電容電流顯著增大。傳統(tǒng)的運(yùn)行方式難以滿足新時(shí)期現(xiàn)代化10kV電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)際需求，在變電站安裝消弧線圈有效減少故障點(diǎn)殘留電流，對(duì)間歇性弧光過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓起到良好抑制作用，能夠顯著提升系統(tǒng)供電可靠性。

1變電站中性點(diǎn)接地方式分析

1.1中性點(diǎn)不接地

該種方式呈現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性，操作簡(jiǎn)單，但是在接地電容和電流相對(duì)較小的情況下，電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)接地電弧瞬間熄滅，在單相接地故障的情況下，還能夠持續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，在很大程度上保證了供電的安全可靠性，在多個(gè)地區(qū)中壓電網(wǎng)中被應(yīng)用。但是，該種方式在較多情況下，被當(dāng)作一種過(guò)渡方式，在電網(wǎng)迅速發(fā)展過(guò)程中，接地電容電流接近到10A臨界值的情況下，經(jīng)常由于間歇弧光接地過(guò)電壓，接地電弧不能自動(dòng)熄滅，經(jīng)常出現(xiàn)相間短路跳閘現(xiàn)象，沒(méi)有得到及時(shí)處理時(shí)，故障影響范圍不斷擴(kuò)大。

1.2中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地

該種接地方式呈現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，能夠更加簡(jiǎn)便的檢測(cè)出單相接地故障線路，永久接地切除，速度較快，同時(shí)在消除間歇電弧和諧振過(guò)電壓等多個(gè)方面具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是，該種方法在應(yīng)用中具有一定的缺點(diǎn)，具有較高的跳閘率，增加斷路器工作負(fù)擔(dān)、瞬時(shí)性接地容易跳閘，出現(xiàn)用戶短時(shí)停電，大大降低供電的穩(wěn)定性[1]。短路電流沖擊對(duì)電纜絕緣存在較大不良影響，對(duì)電子通信設(shè)備存在不同程度的電磁干擾。系統(tǒng)故障過(guò)程中不能立即跳開(kāi)，電弧可能造成周邊電纜的燒毀，引起火災(zāi)，發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

1.3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地過(guò)程中，在系統(tǒng)產(chǎn)生單相故障的情況下，發(fā)揮消弧線圈的作用，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，降低故障點(diǎn)電容電流，進(jìn)而有效抑制不同選線裝置實(shí)際作用，降低處理精度，進(jìn)而對(duì)零序CT的精度提出更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，消弧線圈能夠有效減少線路出現(xiàn)故障跳閘率，同時(shí)減少人員傷亡和設(shè)備損壞。

2系統(tǒng)發(fā)生接地原理

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求日益增加，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力線路不斷增多，同時(shí)對(duì)地電容電流值不斷增大，結(jié)合相關(guān)規(guī)定，10kV接地電流保持30A之內(nèi)，35kV接地電流控制在10A以內(nèi)的情況下，電弧不會(huì)輕易出現(xiàn)重燃現(xiàn)象。因此，對(duì)于中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)，由于電容電流較大，在接地瞬間形成接地電弧，而接地電弧不易熄滅，電弧的發(fā)展會(huì)引起相間短路;接地電弧產(chǎn)生間歇性弧光過(guò)電壓;電磁式電壓互感器鐵心飽和引起諧振過(guò)電壓等，將造成燒保險(xiǎn)、避雷器、PT的爆炸、線路的跳閘等事故發(fā)生，其中尤以相間短路和間歇性弧光接地過(guò)電壓最為嚴(yán)重。消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)的電容電流，減少殘流，限制了接地故障電流的破壞作用，使電弧更加容易熄滅;殘流過(guò)零熄弧后，降低恢復(fù)電壓初速度，避免電弧重燃，使接地電弧徹底熄滅。

相關(guān)工作人員在實(shí)踐操作過(guò)程中充分發(fā)揮中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的重要優(yōu)勢(shì)和作用，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)相應(yīng)接地故障的情況下，在消弧線圈補(bǔ)償?shù)淖饔孟?，最大限度的減少接地點(diǎn)電流，對(duì)弧光接地產(chǎn)生抑制作用，避免出現(xiàn)過(guò)電壓，快速熄滅電弧，減少其接地時(shí)間，降低其造成的不良影響，對(duì)整個(gè)電力設(shè)備起到良好的保護(hù)作用，減少后續(xù)相關(guān)維修工作人員的維護(hù)強(qiáng)度，節(jié)省維修保養(yǎng)成本，提高工作質(zhì)量和效率[2]。電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，產(chǎn)生永久性單相接地故障，接地電流相對(duì)較小，難以符合保護(hù)動(dòng)作整定值，可繼續(xù)運(yùn)行相應(yīng)時(shí)間，有助于相關(guān)部門(mén)運(yùn)行管理人員有足夠的時(shí)間有效轉(zhuǎn)移負(fù)荷，啟用相應(yīng)的備用電源，提升電力系統(tǒng)供電可靠性 [3]。消弧線圈運(yùn)行的過(guò)程中，按照補(bǔ)償電流進(jìn)行劃分，主要包含過(guò)補(bǔ)償、全補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。當(dāng)應(yīng)用全補(bǔ)償，運(yùn)行方式出現(xiàn)轉(zhuǎn)變的情況下有可能在某個(gè)瞬間實(shí)現(xiàn)欠補(bǔ)償，不能應(yīng)用。當(dāng)應(yīng)用過(guò)補(bǔ)償，能夠有效防止上述現(xiàn)象出現(xiàn)，但是隨著電網(wǎng)逐漸擴(kuò)大，電容電流不斷增大，需要結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況科學(xué)合理地調(diào)整其整定值。

3消弧線圈接地調(diào)節(jié)方式

3.1調(diào)容式

調(diào)容式消弧線圈主要是其二次側(cè)并聯(lián)若干組可控硅通斷的電容器，針對(duì)二次側(cè)電容的容抗值進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。結(jié)合阻抗折算原理，合理調(diào)節(jié)二次側(cè)容抗值，更加滿足轉(zhuǎn)變一次側(cè)電感電流的實(shí)際要求。該調(diào)節(jié)方式的工作原理（見(jiàn)圖1）。

3.2調(diào)匝式

調(diào)匝式消弧線圈，在變電站安全運(yùn)行過(guò)程中，是一帶鐵心的電感線圈，包含不同檔位分接頭，借助有載開(kāi)關(guān)有效調(diào)整分接頭具體位置，有效轉(zhuǎn)變消弧線圈的電感量。變壓器或者發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上接消弧線圈，提供的感性電流與系統(tǒng)電容電流相位相反。工作人員合理調(diào)整電感電流，能夠有效促進(jìn)接地殘流實(shí)現(xiàn)最小值，有效抑制弧光重燃。調(diào)匝式消弧線圈主要應(yīng)用預(yù)補(bǔ)償狀態(tài)，具有最佳補(bǔ)償效果，速度快、無(wú)諧波，同時(shí)針對(duì)瞬間單相接地故障呈現(xiàn)出迅速有效的補(bǔ)償能力，有效減少其成為永久接地故障現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3調(diào)氣隙式

人們將電感線圈的鐵芯制作成具有氣隙的形式，采用氣隙長(zhǎng)短有效轉(zhuǎn)變勵(lì)磁阻抗，大多應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)氣隙。該種類(lèi)型產(chǎn)品呈現(xiàn)出一定缺點(diǎn)，裝置相對(duì)比較繁雜，容易受到損壞，調(diào)節(jié)過(guò)程發(fā)生較大噪聲，速度較慢，但是其輸出電流能夠連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，具有最小補(bǔ)償電流的限制。

4故障處理措施

4.1裝置故障

變電站消弧線圈控制器出現(xiàn)故障的情況主要包括，主機(jī)和觸發(fā)控制板通信、觸發(fā)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。因此，工作人員全面檢查電源、控制器內(nèi)部故障，斷開(kāi)電源，檢查觸發(fā)控制板牢固性、板表面異常現(xiàn)象，同時(shí)檢查同步信號(hào)和控制柜可控硅回路。

4.2消弧線圈投運(yùn)問(wèn)題

變電站10kV系統(tǒng)消弧線圈中性點(diǎn)電流低于門(mén)檻值，或者一次電壓低于3.5V的情況下，工作人員詳細(xì)觀察中性點(diǎn)電壓和電流情況，一次電壓大于3.5V，自檢報(bào)告投運(yùn);檢查中性點(diǎn)一次電壓是否大于3.5V，檢查中性點(diǎn)電流門(mén)檻值有無(wú)被重新調(diào)整[3]。調(diào)容式消弧線圈，主要檢查調(diào)容箱內(nèi)電容是否有衰減狀況，減小阻尼電阻限值;調(diào)匝式消弧線圈減少阻尼電阻即可。

4.3調(diào)檔失敗

控制器發(fā)生調(diào)檔命令之后，沒(méi)有檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的變檔信息，出現(xiàn)消弧線圈調(diào)檔失敗現(xiàn)象。工作人員進(jìn)行一次設(shè)備檢測(cè)，針對(duì)調(diào)容式，需要檢測(cè)電容箱內(nèi)電容是否損壞、真空開(kāi)關(guān)是否故障等;針對(duì)調(diào)匝式，有效檢測(cè)有載開(kāi)電機(jī)、航空插頭、擋位分接頭等是否故障，連線能否接通等。

結(jié)束語(yǔ)：變電站10kV系統(tǒng)消弧線圈調(diào)節(jié)方式和故障處理屬于系統(tǒng)工程問(wèn)題。相關(guān)工作人員在日常管理維護(hù)過(guò)程中，需要積極積累電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中存在故障問(wèn)題，減少設(shè)備故障發(fā)生幾率，節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陶志良. 變電站10kV系統(tǒng)單相接地引起的短路故障分析[J]. 冶金動(dòng)力， 2019（6）：3-3.

作者簡(jiǎn)介;

賈學(xué)瑞（1989.07.29），性別：男;籍貫：泰安;民族：漢;學(xué)歷：研究生、碩士;職稱：工程師;研究方向：電氣工程