自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈脫諧度問題的探討

1、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈脫諧度問題的探討陳 銳（廣東省電力試驗(yàn)研究所，廣東 廣州 510600）Discussion on Off-resonance Degree in Arc-suppressing Coil with Automatic Tracking and CompensationCHEN Rui(Guangdong Power Test & Research Institute. Guangzhou 510600, China)ABSTRACT: This paper explained the concept of off-resonance degree and the

2、requirements in correlative standard. It was not suitable for the arc-suppressing coil with automatic tracking and compensation that it should be over-compensation, witch was origin from the tradition arc-suppressing coil. The authors also analyzed the influence of off-resonance degree in the preset

3、 and the post-set arc-suppressing coil, and bring suggestion on the operation mode of difference type of arc-suppressing coil.KEY WORDS: arc-suppression coil; off-resonance degree; neutral grounding; preset arc-suppressing coil; post-set arc-suppressing coil;摘要：本文解釋了脫諧度的概念，介紹了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)脫諧度的要求，提出不能以傳統(tǒng)的無自

4、動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈必須過補(bǔ)償來要求自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈。作者同時(shí)分析了脫諧度對(duì)預(yù)調(diào)式與隨調(diào)式消弧線圈的影響，并提出不同類型的消弧線圈在各種狀態(tài)下的運(yùn)行建議。關(guān)鍵詞：消弧線圈；脫諧度；中性點(diǎn)接地；預(yù)調(diào)式；隨調(diào)式0 引言近年來配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地技術(shù)在國內(nèi)有著較廣泛的發(fā)展，以原有無自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償功能的消弧線圈為基礎(chǔ)發(fā)展的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置有效地改進(jìn)了消弧線圈，更好地體現(xiàn)了諧振接地方式的優(yōu)點(diǎn)，在我國配網(wǎng)中應(yīng)用越來越廣泛。同時(shí)，出現(xiàn)的各種類型的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈也有著完全不同的原理及控制方式。可是目前有些教材、運(yùn)行規(guī)程和思維還停留在對(duì)傳統(tǒng)無自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈的認(rèn)識(shí)上，如必須采用過補(bǔ)償方式，

5、這對(duì)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈是否還適用？特別突出的問題是隨著線路的加長，電容電流的增加，容量不足的情況越來越多，能否讓消弧線圈繼續(xù)欠補(bǔ)償運(yùn)行，以及不同類型的消弧線圈在脫諧度的設(shè)置及特點(diǎn)有何不同？都給運(yùn)行維護(hù)人員帶來了許多困擾。本文對(duì)這些問題做了一些探討。1 脫諧度的概念脫諧度定義為，式中：為系統(tǒng)單相接地電容電流；為消弧線圈輸出的補(bǔ)償電流。當(dāng)時(shí)，為過補(bǔ)償；當(dāng)時(shí)，為全補(bǔ)償；當(dāng)時(shí)，為欠補(bǔ)償。其中是構(gòu)成殘流的主要部分，殘流是指諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后流過接地點(diǎn)的全電流，是影響消弧補(bǔ)償效果的重要指標(biāo)。由于消弧線圈能補(bǔ)償系統(tǒng)單相接地電容電流的工頻分量，并降低故障點(diǎn)熄弧后恢復(fù)電壓上升的速度

6、，所以有利于接地電弧的熄滅，并降低高幅值間歇性電弧接地過電壓出現(xiàn)的概率。其中脫諧度越小，恢復(fù)電壓上升越緩慢。因此就減少殘流、避免恢復(fù)電壓上升過快來講，越小越好。但是，由于老式不可自動(dòng)調(diào)節(jié)的消弧線圈無防止諧振的措施，則不宜工作在全補(bǔ)償狀態(tài)，因?yàn)樵诖藸顟B(tài)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)不對(duì)稱電壓很有可能會(huì)在中性點(diǎn)造成較大的位移電壓，甚至造成串聯(lián)諧振，影響電網(wǎng)正常運(yùn)行。因此，又必須綜合考慮確定適當(dāng)?shù)拿撝C度。所以對(duì)于消弧線圈的脫諧度必須有以下兩點(diǎn)原則：一方面需滿足殘流對(duì)消弧效果的影響，另一方面脫諧度又必須滿足要避免消弧線圈在各種情況下不能發(fā)生串聯(lián)諧振危害系統(tǒng)安全。2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)脫諧度設(shè)定的要求按照最新頒布的DL/T10572

7、007自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈成套裝置技術(shù)條件中對(duì)脫諧度設(shè)定的規(guī)定如下：“裝置應(yīng)能設(shè)定脫諧度（或補(bǔ)償狀態(tài)及最大殘流），在保證不引起系統(tǒng)串聯(lián)諧振和滿足殘流要求的情況下，裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的各種補(bǔ)償運(yùn)行方式。一般以過補(bǔ)償為宜?！备鶕?jù)以上的規(guī)定，有以下幾點(diǎn)：a. 裝置應(yīng)能設(shè)定脫諧度；此條規(guī)定裝置能設(shè)定脫諧度、最大殘流，以適應(yīng)不同運(yùn)行要求的需要。由于自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈都有控制消弧線圈行為的控制器，此部分可在控制器中進(jìn)行該項(xiàng)設(shè)定。b. 在保證不引起系統(tǒng)串聯(lián)諧振和滿足殘流要求的情況下，裝置應(yīng)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的各種補(bǔ)償運(yùn)行方式；從此點(diǎn)已經(jīng)可以看出，自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)的消弧線圈應(yīng)具有可以運(yùn)行在各種補(bǔ)償方式下的能力，

8、特別是在容量不足時(shí)，但前提是必須滿足前文的兩點(diǎn)原則。c.一般以過補(bǔ)償為宜雖然可以運(yùn)行在各種補(bǔ)償狀態(tài)下，但還是建議在容量滿足的情況下采用過補(bǔ)償。在此需注意的是，對(duì)于傳統(tǒng)無自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈，過補(bǔ)償是其防諧振所采取的必要措施，欠補(bǔ)償時(shí)須退出運(yùn)行。綜合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈的脫諧度的要求，已經(jīng)比傳統(tǒng)無自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈的要求要高，特別是能設(shè)定脫諧度和能運(yùn)行在各種補(bǔ)償運(yùn)行方式下。3 脫諧度對(duì)不同類型消弧線圈的影響按照分類，目前普遍使用的自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)消弧線圈可分為預(yù)調(diào)式和隨調(diào)式兩種，預(yù)調(diào)式包括如調(diào)匝式、調(diào)容式等，其主要特點(diǎn)為消弧線圈使用檔位結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，速度較慢，需預(yù)先調(diào)節(jié)與系

9、統(tǒng)電容對(duì)應(yīng)的電感，同時(shí)為防止產(chǎn)生串聯(lián)諧振，一般配置有阻尼電阻。在接地發(fā)生時(shí)需要短接阻尼電阻。隨調(diào)式主要以高短路阻抗變壓器式為主，其特點(diǎn)為使用可控硅等電力電子器件，無級(jí)調(diào)節(jié)，速度較快，在發(fā)生接地時(shí)才立即調(diào)整至對(duì)應(yīng)的電感，無需使用阻尼電阻。這兩種類別的消弧線圈的工作特點(diǎn)差異較大，脫諧度對(duì)其影響也不相同，分析如下：3.1、脫諧度設(shè)定的含義不同由于預(yù)調(diào)式普遍存在檔位的特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的檔位即對(duì)應(yīng)著固定的補(bǔ)償電流，隨著電容電流的變化，其脫諧度是與其所在的檔位有關(guān)的。在設(shè)定時(shí)通常只能要求脫諧度的絕對(duì)值范圍或只能選擇過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。如此時(shí)系統(tǒng)電容電流為30A，設(shè)定的脫諧度范圍為10以內(nèi)，此時(shí)所在的檔位對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電

10、流為32A，則此時(shí)的脫諧度為：預(yù)調(diào)式在保證過補(bǔ)償?shù)那闆r下，通常選擇是測(cè)量電容電流的高一檔的檔位，但如果高一檔的檔位令殘流增大過多，則有可能選擇欠補(bǔ)償?shù)牡鸵粨鯔n位。隨調(diào)式的特點(diǎn)是可輸出無檔位和無級(jí)差的電流，所以其脫諧度的值是可以直接設(shè)定的，消弧線圈將按照設(shè)定的脫諧度進(jìn)行補(bǔ)償。如設(shè)置脫諧度為過補(bǔ)償5%時(shí)，此時(shí)電容電流為30A，則在發(fā)生單相金屬性接地時(shí)消弧線圈將補(bǔ)償。3.2防止諧振措施與脫諧度的關(guān)系不同預(yù)調(diào)式由于采用預(yù)調(diào)節(jié)的方式，所以其防止諧振措施是配置阻尼電阻，阻尼電阻值的選擇是影響中性點(diǎn)位移電壓避免超標(biāo)的重要因素。從公式可以看出，要使中性點(diǎn)位移電壓不超標(biāo)（一般要求在額定相電壓的15以內(nèi)），在系統(tǒng)

11、不平衡度和系統(tǒng)額定相電壓不變的情況下，只能增大脫諧度和增大阻尼率，其中消弧線圈的檔位位置會(huì)影響脫諧度，阻尼電阻值會(huì)影響阻尼率。一般的重點(diǎn)是放在了阻尼電阻的計(jì)算上，其值需結(jié)合脫諧度的設(shè)定及不同系統(tǒng)中的各種狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，而且隨著變電站的變化，電容電流的增大，該電阻值也需經(jīng)常進(jìn)行計(jì)算校核。只有準(zhǔn)確合適的值才能令預(yù)調(diào)式消弧線圈工作在欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償、過補(bǔ)償?shù)娜N狀態(tài)下。隨調(diào)式在系統(tǒng)正常時(shí)為關(guān)斷可控硅，其狀態(tài)是遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的，只有發(fā)生故障時(shí)才令可控硅導(dǎo)通，所以其無需配置阻尼電阻，相對(duì)來說簡單許多。3.3對(duì)判斷接地結(jié)束措施的影響不同諧振系統(tǒng)中，系統(tǒng)單相接地消失后，消弧線圈必須立刻退出補(bǔ)償狀態(tài)，否則，

12、系統(tǒng)從接地故障時(shí)的消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容的并聯(lián)諧振狀態(tài)轉(zhuǎn)變到消弧線圈與系統(tǒng)對(duì)地電容的串聯(lián)諧振狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的諧振過電壓。所以任何自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈都需采取判斷接地結(jié)束的措施，這是往往給忽略的重要問題。預(yù)調(diào)式的措施為在中性點(diǎn)電壓下降后判斷為接地結(jié)束再重新投入阻尼電阻，但往往出現(xiàn)中性點(diǎn)電壓不能快速衰減降低至返回電壓以下時(shí)，阻尼電阻不能投入，從而造成“虛幻接地”現(xiàn)象。簡單說這種依靠自發(fā)方式的調(diào)匝式消弧線圈的接地退出判斷措施，是一種“被動(dòng)式”判斷，無法可靠地避免串聯(lián)諧振。所以預(yù)調(diào)式不能設(shè)置太低的脫諧度，以防止在接地結(jié)束后且阻尼電阻未投入前無法正常退出補(bǔ)償?shù)那闆r。隨調(diào)式消弧線圈接地退出的判斷措施一般

13、通過此種消弧線圈的靈活控制、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、可帶負(fù)荷調(diào)節(jié)的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)，通常為在判斷中性點(diǎn)電壓變化后會(huì)主動(dòng)施加判據(jù)來驗(yàn)證，簡單來說即可以實(shí)現(xiàn)“主動(dòng)式”判斷，基本與消弧線圈的脫諧度是無關(guān)的，可以有效地避免串聯(lián)諧振現(xiàn)象。綜合以上三點(diǎn)，列表于表1，并結(jié)合分析，提出了對(duì)不同類型的消弧線圈在各種狀態(tài)下的運(yùn)行建議，見表2。表1 脫諧度對(duì)預(yù)調(diào)式與隨調(diào)式消弧線圈影響的比較表項(xiàng)目預(yù)調(diào)式隨調(diào)式設(shè)定的含義無法對(duì)脫諧度設(shè)定固定值，只能約束范圍可以設(shè)定固定值防止串聯(lián)諧振措施與脫諧度有關(guān)，需計(jì)算阻尼電阻值與脫諧度無關(guān)，無需阻尼電阻對(duì)判斷接地結(jié)束的措施與脫諧度有關(guān)，被動(dòng)式與脫諧度無關(guān)，主動(dòng)式表2 不同類型的消弧線圈在各種狀態(tài)下的運(yùn)

14、行建議項(xiàng)目固定式預(yù)調(diào)式隨調(diào)式欠補(bǔ)償不可需校核可全補(bǔ)償不可需校核可過補(bǔ)償可可可4 結(jié)論a. 隨著技術(shù)進(jìn)步及發(fā)展，目前自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈都應(yīng)能滿足各種補(bǔ)償方式的需求而不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成危害，不宜再用傳統(tǒng)無自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈的過補(bǔ)償進(jìn)行約束，特別對(duì)于容量不足的情況下，也可以投入欠補(bǔ)償運(yùn)行。b. 預(yù)調(diào)式消弧線圈需對(duì)能否在欠補(bǔ)償及全補(bǔ)償?shù)那闆r下運(yùn)行進(jìn)行校核，相比下隨調(diào)式可以更簡單地實(shí)現(xiàn)對(duì)脫諧度的控制，雖說以過補(bǔ)償為宜，但其防止諧振的措施和判斷退出的措施完善，甚至可以考慮實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償。參考文獻(xiàn)1. DL/T 620-1997, 交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合S.2. DL/T 1057-2007, 自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消