李錄濤

(大同煤礦集團(tuán)電業(yè)公司,山西大同 037003)

0 引言

110 kV 燕子山變電站是同煤本部電網(wǎng)四大樞紐變電站之一,建于1987年,有3臺(tái)主變壓器容量分別為50 MVA,電壓等級(jí)為110/35/6 kV,變壓器接線組別是YN,yn0,d11,每臺(tái)主變中、低壓側(cè)分別帶一段35 kV母線和6 kV 母線,35 kV 和6kV 系統(tǒng)為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。由于主變的35 kV 側(cè)有中性點(diǎn)出線,因此,35kV 系統(tǒng)在主變35 kV 側(cè)中性點(diǎn)通過(guò)消弧線圈接地,接線如圖1所示。

圖1 35 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接線圖

35 kV 消弧線圈型號(hào)為XDJ1-550/35,額定電壓35 kV,額定容量為550 kVA,共分5 個(gè)無(wú)載調(diào)流檔位,各檔位額定電流如表1,消弧線圈最大運(yùn)行電流為26A,運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。

表1 XDJ1-550/35消弧線圈各檔位額定電流及運(yùn)行時(shí)間

變電站投運(yùn)之初,35 kV架空供電回路少,電容電流約為11 A左右,消弧線圈在1檔運(yùn)行,符合過(guò)補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行規(guī)定。

隨著燕子山站35 kV 架空供電回路的不斷增加,35 kV 系統(tǒng)對(duì)地電容電流亦相應(yīng)增加,當(dāng)手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈投入運(yùn)行時(shí),消弧線圈調(diào)到最高電流檔位時(shí)仍然是欠補(bǔ)償。我們使用YSB919A 系統(tǒng)容性電流接地測(cè)試儀進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,該35 kV 系統(tǒng)運(yùn)行在最大配出線方式時(shí),線路對(duì)地電容電流為30 A 左右,與現(xiàn)有手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈最高補(bǔ)償電流26 A相比,不能滿足補(bǔ)償電容電流的運(yùn)行要求,并考慮到:手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈不能在線實(shí)時(shí)測(cè)量監(jiān)視電網(wǎng)電容電流,調(diào)節(jié)不方便,需要裝置退出運(yùn)行才能進(jìn)行調(diào)節(jié)；手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈無(wú)法對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷,很難保證脫諧度和中性點(diǎn)位移電壓滿足要求,所以需對(duì)消弧線圈補(bǔ)償容量進(jìn)行相應(yīng)的增容改造。

1 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈接地方式,分析了自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈接地方式的工作原理,得出了在滿足正常狀態(tài)和故障狀態(tài)下均實(shí)現(xiàn)全狀態(tài)補(bǔ)償原理和實(shí)現(xiàn)方式,使消弧線圈的熄弧作用得到充分的發(fā)揮。具體研究?jī)?nèi)容如下：

(1)手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈的調(diào)諧方式

手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈的調(diào)諧方式是：根據(jù)已設(shè)定的方案對(duì)不同的運(yùn)行方式人工調(diào)節(jié)消弧線圈的分接頭,使電網(wǎng)的脫諧度、殘流和中性點(diǎn)位移電壓在規(guī)定的范圍內(nèi),調(diào)諧時(shí)需將消弧線圈退出電網(wǎng)。另外,規(guī)程要求消弧線圈接地系統(tǒng)每年對(duì)電網(wǎng)電容電流實(shí)測(cè)一次,重新設(shè)定補(bǔ)償方案,工作量大。如今,配電網(wǎng)迅速發(fā)展,系統(tǒng)單相接地電流增長(zhǎng)較快,運(yùn)行方式也經(jīng)常變化,人工調(diào)節(jié)無(wú)法滿足調(diào)諧要求,熄弧能力差,而且容易產(chǎn)生系統(tǒng)諧振過(guò)電壓,影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

(2)自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈的調(diào)諧方式

自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈的調(diào)諧方式是：利用施加直流勵(lì)磁電流,改變鐵芯的磁阻,從而達(dá)到改變消弧線圈電抗值的目的,實(shí)現(xiàn)電感的連續(xù)可調(diào)。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),不施加勵(lì)磁電流,將消弧線圈調(diào)整到遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的狀態(tài),避免串聯(lián)諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生,同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)電容電流的大小,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后,瞬間調(diào)節(jié)消弧線圈,實(shí)施最佳補(bǔ)償。

(3)偏磁式消弧線圈的整定

35 kV 電網(wǎng)消弧線圈的整定不能同時(shí)滿足保證正常運(yùn)行時(shí)的三相電壓平衡和單相接地故障時(shí)適度的補(bǔ)償度要求,其結(jié)果會(huì)造成線路故障跳閘率升高。因此消弧線圈的整定必須同時(shí)兼顧三個(gè)原則：①系統(tǒng)帶消弧線圈正常運(yùn)行時(shí),中性點(diǎn)位移電壓規(guī)程規(guī)定小于15%UΦ,考慮到三相電壓的平衡,小于5%UΦ為宜；②對(duì)于35 kV 系統(tǒng),經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的單相接地電流即殘流應(yīng)控制在10 A 以內(nèi)；③有合適的補(bǔ)償度,一般應(yīng)控制在±5%以內(nèi)。

(4)35 kV 兩段母線并列時(shí),3 套偏磁式消弧線圈運(yùn)行原則

當(dāng)35 kV 系統(tǒng)Ⅰ段、Ⅱ段母線并列時(shí),會(huì)出現(xiàn)2 套消弧線圈并列運(yùn)行的情況,因?yàn)? 套消弧線圈不得同時(shí)接在35 kV系統(tǒng)中,所以需從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)3套消弧只能有1套為主實(shí)行自動(dòng)運(yùn)行,另2套為輔實(shí)行手動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)。

2 手動(dòng)調(diào)匝式和自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈的技術(shù)比較

手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈接地方式與自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈的小電流接地方式的比較：手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈補(bǔ)償范圍小、調(diào)節(jié)速度慢、有載開(kāi)關(guān)不能帶高壓調(diào)節(jié)、采用預(yù)調(diào)的方式、補(bǔ)償電流有級(jí)差等,不能在線實(shí)時(shí)測(cè)量監(jiān)視電網(wǎng)電容電流,造成實(shí)際運(yùn)行中不能根據(jù)電網(wǎng)電容電流的實(shí)際變化及時(shí)調(diào)節(jié),消弧線圈不能始終運(yùn)行在最佳檔位,其補(bǔ)償作用得不到充分發(fā)揮；而偏磁式消弧線圈補(bǔ)償范圍大、調(diào)節(jié)速度快、可帶高壓調(diào)節(jié)、無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)、采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?依靠自動(dòng)控制系統(tǒng)按電網(wǎng)電容的實(shí)時(shí)變化來(lái)改變消弧線圈的電感,使單相接地電容電流得到電感電流的有效補(bǔ)償,殘流控制到最小。同時(shí),抑制諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生,避免單相接地?cái)U(kuò)大為相間短路,降低線路故障跳閘率。

3 應(yīng)用效果

我們引進(jìn)了在技術(shù)上屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈成套裝置,型號(hào)為：DB-CHG-890/38.5/5-40,該接地補(bǔ)償裝置一次部分為電控?zé)o級(jí)連續(xù)可調(diào)消弧線圈,無(wú)任何觸點(diǎn),可靠性高,調(diào)節(jié)速度快,基本工作原理是利用施加勵(lì)磁電流,改變鐵芯的磁阻,從而達(dá)到改變鐵芯電抗值的目的,它可帶高壓以電的速度調(diào)節(jié)電感值。DB-CHG系列偏磁式消弧線圈接地補(bǔ)償裝置由偏磁式消弧線圈與消弧控制柜二部分組成,控制屏體上裝有自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償控制器、儀表、整流設(shè)備等。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查,我們制定出了3 套消弧線圈安裝運(yùn)行的增容及接地方式優(yōu)化改造方案,原理接線如圖2所示。

圖2 35kV系統(tǒng)消弧線圈增容及接地方式優(yōu)化改造接線圖

在現(xiàn)有運(yùn)行的3 臺(tái)主變旁邊,按照新消弧線圈基礎(chǔ)圖紙,制作了三個(gè)消弧線圈基礎(chǔ),將消弧線圈裝在新基礎(chǔ)上,如圖3 所示就是現(xiàn)場(chǎng)安裝的圖片。對(duì)消弧線圈進(jìn)行絕緣電阻、交流耐壓、直流電阻測(cè)量等試驗(yàn),所測(cè)數(shù)值均合格,符合投運(yùn)條件。

圖3 消弧線圈現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片

原有消弧線圈至新控制器之間控制電纜利舊,新安裝的消弧線圈與控制器之間按照設(shè)計(jì)圖紙敷設(shè)新的控制電纜,完成三套消弧線圈與控制器之間的二次接線。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)電氣試驗(yàn)、調(diào)試,試驗(yàn)數(shù)據(jù)、手動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)等數(shù)據(jù)、動(dòng)作性能全部合格,具備正式投入運(yùn)行的條件。當(dāng)配出線路停電和送電時(shí),消弧線圈亦能完成電容電流的自動(dòng)判斷和消弧線圈的自動(dòng)調(diào)節(jié),現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行安全可靠,使用效果良好。

(1)中性點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間電壓位移不超過(guò)系統(tǒng)標(biāo)稱相電壓的5%。

(2)接地點(diǎn)殘流控制在5A以內(nèi)。

(3)單相接地后補(bǔ)償脫諧度在5%以內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

110 kV燕子山變電站35 kV系統(tǒng)中性點(diǎn)將手動(dòng)調(diào)匝式消弧線圈接地方式升級(jí)改造為自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈的小電流接地方式,在供電可靠性、人身設(shè)備安全,故障點(diǎn)熄弧能力等方面都占有優(yōu)勢(shì),可避免單相接地?cái)U(kuò)大為相間短路,降低線路故障跳閘率；以自動(dòng)調(diào)諧偏磁式消弧線圈接地方式為代表的小電流接地方式,實(shí)際運(yùn)行效果表明其能夠有效降低接地電容電流危害,熄滅接地電弧,從而減小弧光接地過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓發(fā)生的幾率,對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有良好的適用性和較高的使用和推廣價(jià)值。