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66kV智能型消弧线圈的应用

潘胜玉，李琳，孙玉攀，郑建新

(鞍钢股份营口鲅鱼圈钢铁分公司环境与能源部，营口 115007)

摘 要：对ZTJD微机自动调谐智能消弧线圈在66kV电网上应用存在的问题进行了分析和探讨，提出了解决的方案及改进措施。

关 键 词：消弧线圈；电力系统；接地补偿装置；谐振过电压

1 前言

鞍钢(包括营口鲅鱼圈)技术改造后，66kV电网不断扩容，系统接地电容电流随之增大，进而带来两方面问题：①由于系统扩大，对地电容电流随之增大，当系统发生单相接地时电弧不能自行自熄，特别是间歇式接地故障，导致弧光过电压的产生，危及电网绝缘。②由于对地电容电流的增大，在系统正常运行时，当系统并列运行或鞍钢66kV系统与供电公司66kV系统并列操作时，易产生谐振过电压，危及电网安全运行。

针对以上两个问题．公司先后在老厂区102变电所、15变电所、28变电所各上一套接地补偿装置(设备选型为邯郸恒山电力自动化设备有限公司研制的ZTJD微机自动调谐接地朴偿装置)。该装置在老式消弧线圈的基础上进行了改造，采用微机装置控制，能自动跟踪系统电容电流的变化并及时进行自动补偿，抑制弧光过电压及谐振过电压。在鞍钢营口鲅鱼圈新厂区炼钢总降、厚板总降、焦化总降、烧结总降也各上两套消弧线圈及接地补偿装置(天津航博产品)。

该装置在10kV及以下系统应用良好(如鞍钢电网中发系统)，但在66kV系统应用尚属首次。装置投入电网后，发生系统中性点位移电压加大，造成三相电压不对称，发电机定子接地报警，产生虚幻接地现象，针对这个问题进行了具体分析，并提出了解决方案。

2 技术分析

系统正常运行时，中性点电位理想情况是应与地电位相同，但由于线路不对称排列，使各相对地电容不等，造成中性点对地有一定电位，这个对地电位叫系统不对称电压U_bd(见图1)。

式中：ρ——网络不对称度；

E_X——相电压：

在系统接入接地补偿装置后等值电路如图2所示。

图2a利用戴维南定理可进一步简化成图2(b)。图2中：

由以上分析可见，在全补偿时中性点位移电压被放大倍，产生虚幻接地现象，由于中性点位移电压加大，相电压更加不对称，个别相对地电压严重升高，威胁设备绝缘。尤其是鞍钢电网设备比较老化，电气特性有所下降，系统电压长期不对称是对电网安全运行的潜在威胁。

3 解决方案

该装置在解决老问题的同时又带来了新问题，因此，迟迟未能投入运行。

从以上分析可见：

中性点位移电压U₀与以下三方面因素有关：①与U_bd有关，即与网络不对称ρ有关。②与网络补偿度(X_L－X_C)有关。③与阻尼电阻R有关。因此，为了减少中性点位移电压U₀可采用以下方案。

3．1 采用线路换位或加补偿电容

此方案的目的是谋略改善网络参数，使三相对地电容平衡，即C_a=C_b=C_c，因为：

由于鞍钢电网66kV系统架空线路相对较短，均未换相，网络的不对称度较大，实测老系统(15变)ρ=3．67％，新系统(102变)ρ=4．2％。因此，采用方案一可以从根本上降低中性点位移电压。但无论线路换相还是加补偿电容都要增加设备投资。

3．2 调整装置的补偿度，避开谐振补偿

由前面分析可知，当过补偿50％时可将中性点位移电压U₀降低到正常运行时的不对称电压U_bd，那么过补偿太多会不会影响补偿效果呢?对此，传统的观点认为补偿度不应超过5％，而实际上补偿效果应综合补偿度和残流两方面考虑。对于66kV系统只要残流不超过10A，可适当加大补偿度，在这方面鞍钢与鞍山供电局和辽阳供电局的同行均有共识。

欠补偿也可以减少中性点位移电压，但容易发生长线路跳闸或线路检修时系统谐振，因此，最好不采用欠补偿方式。

3．3 增大阻尼电阻尺值

当谐振补偿时：，可见增大R值可以降低谐振峰值电压，也就是可以减小中性点位移电压。

增大电阻后，在系统发生接地时，补偿电流流过电阻，使电阻两端压降加大，有可能击穿短接电阻的接触器线圈和触点，例如：R=500Ω时，I=20A，则U_r=10000V。因此，需要对阻尼电阻和接触器进行更新或技术改造，把原来阻尼电阻由一个接触器控制改为由多级接触器分段控制或提高接触器额定电压。这样即可减小阻尼电阻上的压降又可根据不同电网参数的要求投切相应的阻尼电阻，增加了装置的适应性和灵活性。

4 结束语

综上分析，为了更好地解决消弧线圈投入电网后三相电压不对称度增大现象，解决发电机定子产生虚幻接地报警现象，前面提出的解决方案中，方案一是最直接最根本的办法，但实际操作起来对于企业电网来说由于资金和设备等方面原因困难较大。方案二是一种间接方法，需要在补偿与残流两个条件限制下，求出一组相对平衡的数据，实用性强，灵活性差，是目前普遍采用的方法。方案三是最有前景的解决办法，它可以适应各种电网参数条件，具有很强的适应性和灵活性，但目前因产品开发尚未实施。鞍钢采用了第二方案。

通过对阻尼电阻、接触器的技术改造及智能型控制器的更新换代，目前鞍钢营口鲅鱼圈新厂区66kV消弧线圈运行情况非常好，可以说解决了上述问题。但对于间歇性接地故障问题有待于今后解决。

参 考 文 献：

[1]   何一浩，王树民．TSC动态无功补偿技术．北京：中国电力出版社．2004．

[2]   田力普．配电网智能化消弧技术．北京：中国电力出版社．2002．