自動跟蹤補償消弧線圈脫諧度問題的探討

1、自動跟蹤補償消弧線圈脫諧度問題的探討陳 銳（廣東省電力試驗研究所，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)標準中對脫諧度的要求，提出不能以傳統(tǒng)的無自

4、動跟蹤補償?shù)南【€圈必須過補償來要求自動跟蹤補償消弧線圈。作者同時分析了脫諧度對預調(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)下的運行建議。關(guān)鍵詞：消弧線圈；脫諧度；中性點接地；預調(diào)式；隨調(diào)式0 引言近年來配電網(wǎng)中性點接地技術(shù)在國內(nèi)有著較廣泛的發(fā)展，以原有無自動跟蹤補償功能的消弧線圈為基礎(chǔ)發(fā)展的自動跟蹤補償消弧線圈成套裝置有效地改進了消弧線圈，更好地體現(xiàn)了諧振接地方式的優(yōu)點，在我國配網(wǎng)中應(yīng)用越來越廣泛。同時，出現(xiàn)的各種類型的自動跟蹤補償消弧線圈也有著完全不同的原理及控制方式?？墒悄壳坝行┙滩?、運行規(guī)程和思維還停留在對傳統(tǒng)無自動跟蹤補償?shù)南【€圈的認識上，如必須采用過補償方式，

5、這對自動跟蹤補償?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)欠補償運行，以及不同類型的消弧線圈在脫諧度的設(shè)置及特點有何不同？都給運行維護人員帶來了許多困擾。本文對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償電流。當時，為過補償；當時，為全補償；當時，為欠補償。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，經(jīng)消弧線圈補償后流過接地點的全電流，是影響消弧補償效果的重要指標。由于消弧線圈能補償系統(tǒng)單相接地電容電流的工頻分量，并降低故障點熄弧后恢復電壓上升的速度

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，恢復電壓上升越緩慢。因此就減少殘流、避免恢復電壓上升過快來講，越小越好。但是，由于老式不可自動調(diào)節(jié)的消弧線圈無防止諧振的措施，則不宜工作在全補償狀態(tài)，因為在此狀態(tài)運行時，電網(wǎng)不對稱電壓很有可能會在中性點造成較大的位移電壓，甚至造成串聯(lián)諧振，影響電網(wǎng)正常運行。因此，又必須綜合考慮確定適當?shù)拿撝C度。所以對于消弧線圈的脫諧度必須有以下兩點原則：一方面需滿足殘流對消弧效果的影響，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 標準對脫諧度設(shè)定的要求按照最新頒布的DL/T10572

7、007自動跟蹤補償消弧線圈成套裝置技術(shù)條件中對脫諧度設(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)能實現(xiàn)系統(tǒng)需要的各種補償運行方式。一般以過補償為宜?！备鶕?jù)以上的規(guī)定，有以下幾點：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)不同運行要求的需要。由于自動跟蹤補償?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行該項設(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)能實現(xiàn)系統(tǒng)需要的各種補償運行方式；從此點已經(jīng)可以看出，自動跟蹤調(diào)節(jié)的消弧線圈應(yīng)具有可以運行在各種補償方式下的能力，

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

9、統(tǒng)電容對應(yīng)的電感，同時為防止產(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，其特點為使用可控硅等電力電子器件，無級調(diào)節(jié)，速度較快，在發(fā)生接地時才立即調(diào)整至對應(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差異較大，脫諧度對其影響也不相同，分析如下：3.1、脫諧度設(shè)定的含義不同由于預調(diào)式普遍存在檔位的特點，對應(yīng)的檔位即對應(yīng)著固定的補償電流，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)定時通常只能要求脫諧度的絕對值范圍或只能選擇過補償或欠補償。如此時系統(tǒng)電容電流為30A，設(shè)定的脫諧度范圍為10以內(nèi)，此時所在的檔位對應(yīng)的補償電

10、流為32A，則此時的脫諧度為：預調(diào)式在保證過補償?shù)那闆r下，通常選擇是測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，則有可能選擇欠補償?shù)牡鸵粨鯔n位。隨調(diào)式的特點是可輸出無檔位和無級差的電流，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)定的脫諧度進行補償。如設(shè)置脫諧度為過補償5%時，此時電容電流為30A，則在發(fā)生單相金屬性接地時消弧線圈將補償。3.2防止諧振措施與脫諧度的關(guān)系不同預調(diào)式由于采用預調(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位移電壓避免超標的重要因素。從公式可以看出，要使中性點位移電壓不超標（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影響脫諧度，阻尼電阻值會影響阻尼率。一般的重點是放在了阻尼電阻的計算上，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)進行分析計算，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)常進行計算校核。只有準確合適的值才能令預調(diào)式消弧線圈工作在欠補償、全補償、過補償?shù)娜N狀態(tài)下。隨調(diào)式在系統(tǒng)正常時為關(guān)斷可控硅，其狀態(tài)是遠離諧振點的，只有發(fā)生故障時才令可控硅導通，所以其無需配置阻尼電阻，相對來說簡單許多。3.3對判斷接地結(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償狀態(tài)，否則，

12、系統(tǒng)從接地故障時的消弧線圈與系統(tǒng)對地電容的并聯(lián)諧振狀態(tài)轉(zhuǎn)變到消弧線圈與系統(tǒng)對地電容的串聯(lián)諧振狀態(tài)，會產(chǎn)生危險的諧振過電壓。所以任何自動跟蹤補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。預調(diào)式的措施為在中性點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)中性點電壓不能快速衰減降低至返回電壓以下時，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“被動式”判斷，無法可靠地避免串聯(lián)諧振。所以預調(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、動態(tài)調(diào)節(jié)、可帶負荷調(diào)節(jié)的特點來設(shè)計，通常為在判斷中性點電壓變化后會主動施加判據(jù)來驗證，簡單來說即可以實現(xiàn)“主動式”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，列表于表1，并結(jié)合分析，提出了對不同類型的消弧線圈在各種狀態(tài)下的運行建議，見表2。表1 脫諧度對預調(diào)式與隨調(diào)式消弧線圈影響的比較表項目預調(diào)式隨調(diào)式設(shè)定的含義無法對脫諧度設(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)，需計算阻尼電阻值與脫諧度無關(guān)，無需阻尼電阻對判斷接地結(jié)束的措施與脫諧度有關(guān)，被動式與脫諧度無關(guān)，主動式表2 不同類型的消弧線圈在各種狀態(tài)下的運

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