消弧線圈參數(shù)的整定及選擇

1、消弧線圈參數(shù)的整定及選擇摘要：目前國內(nèi)中壓電網(wǎng)中性點接地方式有三種，即中性點不 接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地。接地電容電流超過10a的中 壓電網(wǎng)需加裝消弧線圈。本文結(jié)合某座變電站，對消弧線圈的容量 選擇、參數(shù)的整定進行了分析。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 消弧線圈 參數(shù)整定1、引言消弧線圈裝設(shè)于變壓器或發(fā)電機的中性點，是一種鐵芯帶有空 氣間隙的可調(diào)電感線圈。當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，消弧線圈的 電感電流補償了電網(wǎng)的接地電容電流，故障電流減小，有力地限制 了電動力、電流熱效應(yīng)和空氣游離等的破壞作用，減小了故障點形 成殘留性故障的可能性；故障點介質(zhì)絕緣的恢復(fù)強度大于故障相電 壓的恢復(fù)初速度，因此接地電弧能

2、夠徹底熄滅，補償電網(wǎng)可在瞬間 恢復(fù)正常運行。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的主要優(yōu)點有：系統(tǒng)發(fā)生單相接地 故障時可繼續(xù)運行，不會中斷供電，提高了供電可靠性；有力地限 制了電弧過電壓的危害作用，一定程度上提高了設(shè)備絕緣水平；對 通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)的干擾很小。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的主要缺點為：電纜線路對系統(tǒng)零 序阻抗影響較大，電纜線路的投入與退出運行對系統(tǒng)電容電流影響 較大，消弧線圈的脫諧度要隨之及時調(diào)整，操作頻繁，增加了運行 維護工作量；電纜線路增加造成電網(wǎng)電容電流進一步增大，消弧線 圈容量也隨之增大，電網(wǎng)建設(shè)投資增加，經(jīng)濟性降低；接地故障電 流因消弧線圈的補償作用而變小，使繼電保護裝置有選擇性動

3、作比 較困難；當電網(wǎng)運行方式發(fā)生變化，消弧線圈的脫諧度調(diào)整不當容 易發(fā)生諧振。2、電容電流理論計算方法計算消弧線圈的容量，需先計算出系統(tǒng)電容電流的大小。對架 空線路和電力電纜的電容電流計算，可利用單相接地故障分析方 法，這種方法得到的電容電流計算值很精確，但計算繁瑣；電容電 流還可以按經(jīng)驗公式進行計算，也可通過查表或查圖獲得，這對確 定消弧線圈的容量、選定測量儀器是足夠準確的1。本文根據(jù)電 網(wǎng)實際情況和研究需要，選擇利用經(jīng)驗公式進行計算。2.1架空線路電容電流經(jīng)驗計算公式（a）（1）式中：線路的額定線電壓，kv； l線路長度，km。該公式源于木桿線路，當線路有無避雷線時，系數(shù)分別為3.3 與2

4、.7,對于水泥桿及金屬桿塔的線路，電容電流需增大10% 12%1。2.2電纜線路電容電流經(jīng)驗計算公式單位長度電力電纜的電容電流，與其截面、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)及運行 電壓有關(guān)，現(xiàn)運行中的單芯或三芯電纜，制造廠家進行型式試驗后， 能提供單位長度電力電纜的電容電流，依此可計算出電纜電容電流 精確值，但實際運行中因廠家相關(guān)資料不全，可利用以下經(jīng)驗公式進行計算1：（2）式中：一一單位電纜長度的電容電流，a/km； s 電纜芯線 截面積，mm2；線路的額定線電壓，kv。（1）電力網(wǎng)絡(luò)：當計算電網(wǎng)的電容電流時，在架空線路和電力 電纜線路電容電流的基礎(chǔ)上，還應(yīng)考慮變電站配電裝置的影響，運 行電壓越低，增大電容電流的作

5、用越明顯，具體可參照表1進行計 算。（2）某變電站10kv系統(tǒng)電容電流計算：110kvza變10kv線路 長度如表2所示。利用式（1）和（2），對表2所示各線路進行電容電流計算，線 路的額定線電壓=10.0kv，電纜芯線截面積s=240mm2。經(jīng)過計算，110kv za變10kv出線電容電流總計為25.08a。變 電站電氣設(shè)備引起的電容電流增加值，可按表1進行計算。由表1 可知，變電站電氣設(shè)備可增加電容電流16%，則該變電站10kv配網(wǎng) 電容電流理論計算值為29.10a。3、消弧線圈參數(shù)的整定及選擇3.1消弧線圈的容量選擇消弧線圈的容量選擇，應(yīng)以當時設(shè)計時現(xiàn)場電網(wǎng)的電容電流為 主要依據(jù)，并要考

6、慮510年的電網(wǎng)發(fā)展需要，容量可按下式計算：（3）式中：q 消弧線圈容量，單位為kva；系統(tǒng)額定線電壓，單位為kv；系統(tǒng)對地電容電流，單位為a； s 負荷增長系數(shù)，一般 取 1.25 1.35。依據(jù)電網(wǎng)中消弧線圈的總臺數(shù)和電網(wǎng)發(fā)展需要，綜合考慮確定 負荷增長系數(shù)s的取值。電網(wǎng)正常運行時消弧線圈的空載損耗很小， 因此在選擇消弧線圈容量時，根據(jù)計算結(jié)果容量應(yīng)向上靠攏。110kv za變10kv配網(wǎng)電容電流理論計算值為29.10a，依據(jù)式3，計算得 出消弧線圈的容量為218kva，消弧線圈容量選擇為250kva。3.2消弧線圈最小脫諧度的選擇(1)補償電網(wǎng)中性點位移電壓及最小脫諧度的定義：補償電網(wǎng)中

7、性點位移電壓用以下公式進行計算：(4)式中：中性點位移電壓有效值；一一補償電網(wǎng)的不對稱度; v補償電網(wǎng)的脫諧度；d 補償電網(wǎng)的阻尼率；補償電 網(wǎng)額定相電壓有效值。由式4可知，當、d 一定時，隨著v的減小而增大，當v小到 一定數(shù)值時，將會達到一個最大值，中性點位移電壓過大，會破壞 系統(tǒng)的絕緣，電網(wǎng)的絕緣薄弱部位將被擊穿，這是不允許的。最小脫諧度就是當為最大值時的脫諧度v：(5)式中：一一系統(tǒng)接地電容電流；一一消弧線圈的補償電流。當v0時為欠補償，v0時為過補償。（2）中性點位移電壓的規(guī)定值：長時間允許值小于15%相電壓；1小時允許值小于30%相電壓;事故限時運行允許值小于100%相電壓。以上規(guī)定

8、表明，系統(tǒng)在正常 運行狀態(tài)，中性點位移電壓須小于15%相電壓；系統(tǒng)線路跳閘或停 運時，位移電壓須小于30%相電壓；系統(tǒng)發(fā)生斷線故障時，位移電 壓須小于100%相電壓。（3）消弧線圈的整定原則：中性點加裝消弧線圈的主要作用是系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時， 單相接地故障電流因消弧線圈的補償作用而變小，從而使接地電弧 能瞬間自行熄滅，系統(tǒng)能快速恢復(fù)運行。從減小接地故障電流的角 度考慮，脫諧度越小越好，但是消弧線圈的脫諧度越小，在電網(wǎng)正 常運行和發(fā)生斷線故障情況下中性點的位移電壓就越高。鑒于以上原因，若能保證中性點位移電壓在規(guī)程規(guī)定的范圍， 脫諧度要盡可能選的最小，以使消弧線圈的消弧作用能達到最好效 果，這

9、是消弧線圈的整定原則。在整定消弧線圈的脫諧度時要盡量采用過補償方式。若采用欠 補償方式，當系統(tǒng)某條線路跳閘或停運后，電網(wǎng)電容電流將減小， 消弧線圈有可能在全補償狀態(tài)下運行，不僅有可能引起諧振過電 壓，而且還會導致中性點位移電壓超過允許值。同時，若系統(tǒng)某條 線路發(fā)生斷線故障，消弧線圈欠補償狀態(tài)下的中性點位移過電壓要 比過補償狀態(tài)下的更加嚴重。（4）最小脫諧度計算：當系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，若消弧線圈過補償運行，中性點位 移電壓將減小，脫諧度將會增大，因此可以按照正常運行情況計算 過補償時的脫諧度，即按照中性點位移電壓不超過15%相電壓來計算，計算公式為：(6)多次計算與實測結(jié)果表明，以架空線路為主

10、的電網(wǎng)不對稱度一 般為0.5%1.5%。架空線路電網(wǎng)對應(yīng)較大的數(shù)值，電纜占主要比例 的混合電網(wǎng)對應(yīng)較小的數(shù)值，純電纜網(wǎng)絡(luò)的不對稱度一般情況下數(shù) 值很小1。不同電壓等級、不同類型電網(wǎng)，阻尼率的大小并不相等，電氣 設(shè)備的絕緣水平與其關(guān)系密切。工程實測表明，對于中性點不接地 電網(wǎng)，在絕緣正常的情況下，架空線路電網(wǎng)的阻尼率較大，一般為 1.5%2.0% ；電纜網(wǎng)絡(luò)的阻尼率較小，一般不超過1.5%。經(jīng)消弧線 圈接地的電網(wǎng)，消弧線圈的有功損耗會引起電網(wǎng)阻尼率增加，增加 的阻尼率約為1.5%2.0% 1。鑒于以上論述，110kv za變10kv諧振接地電網(wǎng)的不對稱度可取 1%，而阻尼率d可取4%，則利用式6,計算得到過補償時的最小脫 諧度：v=0.053。4、結(jié)語經(jīng)過計算，110kv za變10kv配網(wǎng)電容電流理論計算值為29.10a。 依據(jù)國家標準交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合(dl/t 620-1997)的規(guī)定，10kv電網(wǎng)接地電容電流超過10a時，要采用中 性點經(jīng)消弧線圈