變電所設計中接地變消弧線圈及自動補償裝置

變電所設計中接地變、消弧線圈及自動補償裝置的原理和選擇簡介：本文分析了10kV中性點不接地系統(tǒng)的特點，以及系統(tǒng)對地電容電流超標的危害，給出了電容電流的計算方法，對傳統(tǒng)消弧線圈接地系統(tǒng)在運行中存在的問題進行了簡要分析，重點闡述了自動跟蹤消弧線圈成套裝置的工作原理和性能特點，以及有關技術參數(shù)的選擇和配置。１問題提出隨著城市建設發(fā)展的需要和供電負荷的增加，許多地方正在城區(qū)建設110/10kV終端變電所，一次側(cè)采用電壓110kV進線，隨著城網(wǎng)改造中桿線下地，城區(qū)10kV出線絕大多數(shù)為架空電纜出線，10kV配電網(wǎng)絡中單相接地電容電流將急劇增加，根據(jù)國家原電力工業(yè)部《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》規(guī)定，3—66KV系統(tǒng)的單相接地故障電容電流超過10A時，應采用消弧線圈接地方式。一般的110/10kV變電所，其變壓器低壓側(cè)為△接線，系統(tǒng)低壓側(cè)無中性點引出，因此，在變電所設計中要考慮10kV接地變、消弧線圈和自動補償裝置的設置。２10kV中性點不接地系統(tǒng)的特點

選擇電網(wǎng)中性點接地方式是一個要考慮許多因素的問題，它與電壓等級、單相接地短路電流數(shù)值、過電壓水平、保護配置等有關。并直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的安全運行以及對通信線路的干擾。10kV中性點不接地系統(tǒng)(小電流接地系統(tǒng))具有如下特點：當一相發(fā)生金屬性接地故障時，接地相對地電位為零，其它兩相對地電位比接地前升高√3倍，一般情況下，當發(fā)生單相金屬性接地故障時，流過故障點的短路電流僅為全部線路接地電容電流之和其值并不大，發(fā)出接地信號，值班人員一般在2小時內(nèi)選擇和排除接地故障，保證連續(xù)不間斷供電。3系統(tǒng)對地電容電流超標的危害

實踐表明中性點不接地系統(tǒng)(小電流接地系統(tǒng))也存在許多問題，隨著電纜出線增多，10kV配電網(wǎng)絡中單相接地電容電流將急劇增加，當系統(tǒng)電容電流大于10A后，將帶來一系列危害，具體表現(xiàn)如下：

3.1當發(fā)生間歇弧光接地時，可能引起高達3.5倍相電壓(見參考文獻1)的弧光過電壓，引起多處絕緣薄弱的地方放電擊穿和設備瞬間損壞，使小電流供電系統(tǒng)的可靠性這一優(yōu)點大受影響。

3.2配電網(wǎng)的鐵磁諧振過電壓現(xiàn)象比較普遍，時常發(fā)生電壓互感器燒毀事故和熔斷器的頻繁熔斷，嚴重威脅著配電網(wǎng)的安全可靠性。

3.3當有人誤觸帶電部位時，由于受到大電流的燒灼，加重了對觸電人員的傷害，甚至傷亡。

3.4當配電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，電弧不能自滅，很可能破壞周圍的絕緣，發(fā)展成相間短路，造成停電或損壞設備的事故；因小動物造成單相接地而引起相間故障致使停電的事故也時有發(fā)生。

3.5配電網(wǎng)對地電容電流增大后，對架空線路來說，樹線矛盾比較突出，尤其是雷雨季節(jié)，因單相接地引起的短路跳閘事故占很大比例。

4單相接地電容電流的計算

4.1空載電纜電容電流的計算方法有以下兩種：（1）根據(jù)單相對地電容，計算電容電流(見參考文獻2)。

Ic=√3×UP×ω×C×103

(4-1)式中:UP━電網(wǎng)線電壓(kV)

C━單相對地電容(F)它一般電纜單位迎電容戒為高200-40去0pF/顏m等左右（可查電墾纜廠家樣本）朱。扶薪懂（唐2釣）徹懷根據(jù)經(jīng)驗公式譯，計算電容電壺流柏(籌見參考文膠獻約3)慎碎。為戴

Ic=0型.1×U研P批×L

尊翻扛設塘(4-2)膏式縣中嚷:U杜P殃━刊電網(wǎng)線電婆壓購(吹kV)肢懸

L神━業(yè)電纜長茂度答(鋸km)燈

4.蕉2帆尊架空線電容電膊流的計算有以男下兩種：止腔求（道1斥）槳挽根據(jù)單相對地抖電耍容沫,痰計算電容電墊流貢(彎見參考文跳獻司2哨)恥。渴鈴

Ic洗=毅√拾3×U溝P哲×對ω叛×C×10底3禾見底

(4刮-3)遺式植中敏:U破P題━吐電網(wǎng)線電硬壓擊(它kV)積摘

C鬼━議單相對地電軟容虹(升F)吸一般架空線單院位電容棋為遇5-6pF穴/廣m架。材辛接（妖2捕）省脅根據(jù)經(jīng)驗公鵲式睬,僚計算電容電干流膊(蜜見參考文績獻校3馳)看。愈難

Ic=宰(2.7~3透.3)×U房P乏×L×10乘-3籍黨速

(4-攏4)刮式慢中譯:U遭P姥━勾電網(wǎng)線電筐壓姐(瞞kV)選錢L奴━踐架空線長塌度散(港km)毫

2.督7勁━廁系數(shù)，適用于牙無架空地線的停線路罪

3.回3瞎━尋系數(shù)，適用于螞有架空地線的盟線路邪掠晌同桿雙回架空修線電容電探流好(棒見參考文誕獻趁3)眠墓：直Ic姻2坑=習（刮1.3~1.坦6桐）桶Ic賀丈（毀1.3喂-庸對宮應鄭10K摘V婆線山路酒,1.6遭-板對今應挑35K蹄V奴線帳路庫,

Ic嚇-兆單回線路電容伍電流）滴

4.哄3御鞏變電所增加電層容電流的計萍算邊(貪見參考文掙獻份3)辟額定電壓荒（甚K雨V旅）映6李10喚35嗚增大率睬（抗%掙）稍18手16而13毫猶脹通破過第4-恒2掃和夠4-劉4祖比較得出電纜鬼線路的接地電指容電流是同等盲長度架空線路店的叮3券7煎倍左右，所以世在城區(qū)變電站爹中，由于電纜臨線路的日益增驢多，配電系統(tǒng)尼的單相接地電謝容電流值是相深當可觀的，又對由于接地電流而和正常時的相爪電壓相移差鏟90顏°栗，在接地電流簡過零時加在弧擔隙兩端的電壓蟻為最大值，造犁成故障點的電腥弧不易熄滅，窯常常形成熄滅叢和重燃交替的籌間隙性和穩(wěn)定稿性電弧，間隙絕性弧光接地能眨導致危險的過哭電壓，而穩(wěn)定暗性弧光接地會徹發(fā)展成相間短丟路，危及電網(wǎng)樹的安全運行。圈

5銳喇傳統(tǒng)消弧線圈障存在的問題右皇抵當證3著—典66K街V陪系統(tǒng)的單相接淚地故障電容電往流超過捎10A呼時，應采用消姜弧線圈接地方衫式，通過計算食電網(wǎng)當前脫諧唇度藏（硬ε僅=(I乳L歇-I目C坦)/I智C些·100陰%傲）與設定值的莖比較，決定是瓜否調(diào)節(jié)消弧圈延的分接頭，過適去選用的傳統(tǒng)牙消弧線圈必須瘋停電調(diào)節(jié)檔位毛，在運行中暴拌露出許多問題韻和隱患，具體嬸表現(xiàn)如下禮：乓兆鞏

5.1季調(diào)由于傳統(tǒng)消弧承線圈沒有自動蠟測量系統(tǒng)，不蠻能實時測量電性網(wǎng)對地電容電砍流和位移電壓岡，當電網(wǎng)運行飽方式或電網(wǎng)參滾數(shù)變化后靠人纖工估算電容電屯流，誤差很大栽，不能及時有據(jù)效地控制殘流餃和抑制弧光過避電壓，不易達沾到最佳補償。奧

5.貼2尺樹傳統(tǒng)消弧線圈查按電壓等級的彎不同、電網(wǎng)對該地電容電流大密小的不同，采加用的調(diào)節(jié)級數(shù)咸也不同，一般伐分五級或九級蝕，級數(shù)少、級纏差電流大，補股償精度很低。拾勒

5.3秤箏調(diào)諧需要停電都、退出消弧線方圈，失去了消腔弧補償?shù)倪B續(xù)廉性，響應速度向太慢，隱患較加大，只能適應丟正常線路的投創(chuàng)切。如果遇到刮系統(tǒng)異?；蚴绿}故情況下，如店系統(tǒng)故障低周寇低壓減載切除惡線路等，來不顏及進行調(diào)整，讓易造成失控。垃若此時正碰上厭電網(wǎng)單相接地度，殘流大，正際需要補償而跟絨不上，容易產(chǎn)宜生過電壓而損饑壞電力系統(tǒng)絕爛緣薄弱的電器券設備，引起事鴉故擴大、雪上巾加霜。恥哲

5.褲4啦由于消弧線圈苗抑制過電壓的傻效果與脫諧度儀大小相關，實趨踐表明：只有寺脫諧度不超諒過?！?吃%尚時，才能把過渡電壓的水平限斧制狐在叼2.造6距倍的相電壓以岔下夾(無見參考文標獻懲1較)凝，傳統(tǒng)消弧線磨圈則很難做到辣這一點。暢

5.郊5反運行中的消弧大線圈不少容量靠不足，只能長饑期在欠補償下散運行。傳統(tǒng)消辱弧線圈大多數(shù)幻沒有阻尼電阻扔，其與電網(wǎng)對驗地電容構(gòu)成串確聯(lián)諧振回路，刷欠補償時遇電蹦網(wǎng)斷線故障易壩進入全補償狀慚態(tài)（即電壓諧例振狀態(tài)），這沸種過電壓對電惹力系統(tǒng)絕緣所把表現(xiàn)的危害性鉤比由電弧接地闖過電壓所產(chǎn)生攏的危害更大。是既要控制殘流朗量小，易于熄穴??；又要控制淋脫諧度保證位案移電壓掙（錘U0=0.8膨U遙/兼√們d裙2絹+振ε騾2旁(限見參考文輔獻糟3狠）不超標，這斯對矛盾很難解區(qū)決。鑒于上述語因素，只好采砍用過補償方式鳥運行，補償方除式不靈活，脫供諧度一般達識到綿15侍%機—轟25防%布，甚至更大，稱這樣消弧線圈撤抑制弧光過電哨壓效果很差，前幾乎與不裝消趴弧線圈一樣。部

5.催6塘單相接地時，奧由于補償方式墻、殘流大小不壞明確，用于選蓄擇接地回路的誰微機選線裝置魂更加難以工作歪。此時不能根艇據(jù)殘流大小和鹽方向或采用及材時改變補償方濤式或調(diào)檔變更畏殘流的方法來信準確選線。該抬裝置只能依靠查含量極低的高勇次諧波（小鑼于固5暢%腰）的大小和方僚向來判別，準宗確率很低，這棕也是過去小電響流選線裝置存響在的問題之一禿。康

5.敵7吉疊為了提高我國未電網(wǎng)技術和裝高備水平，國家拌正在大力推行臘電網(wǎng)通訊自動蝴化和變電站綜途合自動化的科啟技方針，實現(xiàn)淋四遙（遙信、材遙測、遙調(diào)、蠻遙控），進而裳實現(xiàn)無人值班妹，傳統(tǒng)消弧線害圈根本不具備團這個條件。脫6草尾自動跟蹤消弧付線圈補償技術策呀針根據(jù)供配電網(wǎng)攤小電流接地系英統(tǒng)對地電容電稱流超標所產(chǎn)生航的影響和投運問傳統(tǒng)消弧線圈險存在問題的分魄析，應采用自耀動跟蹤消弧線掌圈補償技術和閣配套的單相接房地微機選線技陳術怨。挨次泰興供電局采懇用的接地變?yōu)榈干虾Ｋ荚措姎馑斡邢薰旧a(chǎn)喝的花DKS循C吉系列的，消弧用線圈為該廠生匪產(chǎn)舒的杠XHD龍C覆系列的，自動培調(diào)諧和選線裝搏置為該廠生產(chǎn)顆的抵XH寄K鳴系列，全套裝驚置包括：中性專點隔離開扛關畜G拐、霜Z歡型接地變壓卻器詢B論（系統(tǒng)有中性根點可不用）、趨有載調(diào)節(jié)消弧兄線靈圈們L震、中性點氧化喚鋅避雷壩器奪MO籍A稱、中性點電壓錢互感國器痕P含T俊、中性點電流濃互感過器坊C擾T笨、阻尼限壓電才阻本箱慮R跪和自動調(diào)諧和腸選線裝息置配XHK-I食I熄。該項技術的聲設備組成示意紹圖見附圖。坐

6.1驚補接地變壓器分隸止接地變壓器的收作用是在系統(tǒng)爆為寒△日型接線茅或打Y慘型接線中性點鏈無法引出時，常引出中性點用岡于加接消弧線耽圈，該變壓器菌采煌用嫁Z跌型接線（或稱泄曲折型接線）授，與普通變壓鑰器的區(qū)別是每伙相線圈分別繞潮在兩個磁柱上朱，這樣連接的牧好處是零序磁飄通可沿磁柱流礎通，而普通變重壓器的零序磁降通是沿著漏磁郊磁路流通，所昂以寬Z賢型接地變壓器葉的零序阻抗很炊小豆（壤1繁0澡Ω盞左右），而普佛通變壓器要大綠得多。因此規(guī)暴程規(guī)定，用普導通變壓器帶消氏弧線圈時，施其容量不得超末過變壓器容量黃的辦20廢%嫁，某而登Z旬型變壓器則可屢?guī)?0%悄友～燈100籃%泄容量的消弧線靈圈，接地變除匆可帶消弧圈外叉，也可帶二次播負載，可代替鼓所用變，從而聲節(jié)省投資費用務。勉

6.仙2宇御有載調(diào)節(jié)消弧替線圈陪掉散（霜1乓）頃它消弧線圈的調(diào)罩流方式：一般莊分咳為茅3企種，即：調(diào)鐵您芯氣隙方式、抖調(diào)鐵芯勵磁方遣式和調(diào)匝式消精弧線圈。目前糾在系統(tǒng)中投運筑的消弧線圈多繼為調(diào)匝式，它榮是將繞組按不巴同的匝數(shù)，抽飲出若干個分接閣頭，將原來的璃無勵磁分接開墾關改為有載分蠅接開關進行切螞換，改變接入地的匝數(shù)，從而籮改變電感量，廢消弧線圈的調(diào)躍流范圍為額定折電流賴的盒3矛0神～扛100爺%踏，相鄰分頭間寇的電流數(shù)按等要差級數(shù)排列，他分頭數(shù)按相鄰英分頭間電流差鉆小于搖5A澇來確定。為了介減少殘流，增然加了分頭數(shù)，祖根據(jù)容量不同處，目前甲有闖9傷檔惡—飲1輩4蒼檔，因而工作煎可靠，可保證舌安全運行。消加弧線圈還外附冬一個電壓互感蠶器和一個電流顛互感器。止認央（撐2蘭）執(zhí)壟消弧線圈的補建償方式：一般旨分為過補、欠掀補、最小殘趴流慧3袋種方式可供選除擇。別

a.允夫欠補：指運行說中線圈電感電敬流廣I破L遮小于系統(tǒng)電容義電卵流冬I疏C吉的運行方式。刻當服0正＜慮I路C柄-I綿L經(jīng)≤松I康d竟，膽（哨I窗d百為消弧線圈相耗鄰檔位間的級堪差電流），即厭當殘流為容性習且殘流兇值墳≤塊級差電流時，稠消弧線圈不進檢行調(diào)檔。若對大地電容發(fā)生變數(shù)化不滿足上述談條件時，則消燈弧線圈將向上文或向下調(diào)節(jié)分光頭，直至重新布滿足上述條件口為止。善

b.押被過補：指運行喬中電容電挽流首I殲C宰小于電感電為流席I薄L叼的運行方式。陪當犁I黎C腔-I善L穿＜狼0慘，幕且弊│她I鳥C然-I段L脂│泊≤叉I批d屆，即在殘流為俱感性且殘流銹值或≤龜級差電流時，前消弧線圈不進藥行調(diào)檔。若對縣地電容發(fā)生變筑化不滿足上述恨條件時，則消昂弧線圈的分接扯頭將進行調(diào)節(jié)單，直至重新滿芒足上述條件為厚止。穩(wěn)

c.白鍵最小殘流：駝在誼│需I市C兆-I明L優(yōu)確│烘≤得1/2I被d怠時，消弧線圈匪不進行調(diào)節(jié)；狼當對地電容變宗化，上述條件肚不滿足時進行纏調(diào)節(jié)，直至滿鉆足上述條件。昆在這種運行方響式下，接地殘管流可能為容性嶺，也可能為感妹性，有時甚至素為零（即全補京），但由于加邁裝了阻尼電阻頸，中性點電壓蜓不會超合過奉15形%端相電壓。末

6.區(qū)3憑擔限壓阻尼電阻客箱哥在自動跟帥蹤消弧線圈中仁，因調(diào)節(jié)精度玉高，殘流較小綁，接近諧振（辰全補）點運行滲。為防止產(chǎn)生匪諧振過電壓及股適應各種運行塑方式，在消弧辱線圈接地回路示應串接阻尼電組阻箱。這樣在狐運行中，即使反處于全補狀態(tài)饅，因電阻的阻隆尼作用，避免料產(chǎn)生諧振，而窮且中性點電壓薄不會超單過涼15金%袖相電壓，滿足骨規(guī)程要求，使谷消弧線圈可以龜運行于過補、寄全補或欠補任中一種方式。阻粒尼電阻可選用妨片狀電阻，根倡據(jù)容量選用不逢同的阻值。當勁系統(tǒng)發(fā)生單相捉接地時，中性患點流過很大的鈴電流，這時必悔須將阻尼電阻必采用電壓、電拐流雙重保護短御接。鮮

6.秘4響津調(diào)諧和選線裝風置慎漂巾自動調(diào)諧和選斯線裝置是整套起技術的關鍵部模分，所有的計濁算和控制由它善來實現(xiàn)，控制互器實時測量出程系統(tǒng)對地的電經(jīng)容電流，由此虜計算出電網(wǎng)當火前的脫諧際度途ε屆，當脫諧度偏唯差超出預定范少圍時，通過控大制電路接口驅(qū)背動有載開關調(diào)賢整消弧線圈分泥接頭，直至脫匹諧度和殘流在撈預定范圍內(nèi)為跟止。系統(tǒng)發(fā)生妄單相接地時，扇將系驗統(tǒng)滾P磚T太二次開口三角緩處的零序電壓宰及各回路零序肥電流采集下來警進行分析處理海，通過視在功心率、零序阻抗涌變化、諧波變艇化、五次諧波過等選線算法來盲進行選線。句

6.運5濫殿隔離開關、電霸壓互感器撤廈揚隔離開關安裝敲消弧線圈前，恐用于投切消弧纖線圈，由于消?；【€圈內(nèi)的電劈壓互感器不滿負足測量精度，泄需另設中性點憐電壓互感器測帖量中性點電壓仰。駁

7林菜自動跟蹤消弧不線圈補償技術漿的性能和特點典耍

7.1劉煩該裝置在正常愈運行中每伴隔伯3稱S猾（秒）對系統(tǒng)穴電容電流、殘耕流進行測量計尚算，根據(jù)測量勝結(jié)果控制消弧瓜線圈升降檔，給使殘流（脫諧蘭度）保持在最租小，測量時不惕需進行調(diào)檔試曲探，具有響應厲速度快、有載艱開關壽命長、抓跟蹤準確的優(yōu)學點。頓

7.袖2技撇過補、欠補、版最小殘痛流棵3暫種運行方式任暈選，可在現(xiàn)場別根據(jù)需要隨時羨設定變更。鄉(xiāng)

7.物3志桶在最小殘流方忠式下運行，可泡使補償后的接可地殘最流讀≤赤3仙%祥額定電流（即翻消弧線圈最大罰電流）。飲羨稿7.4襖艇消弧線圈串聯(lián)蚊電阻方式，可蓬限制全補時中橫性點位移電壓西＜控15帽%斑相電壓，避免側(cè)諧振，滿足了莖運行規(guī)程要求僻。禮攜

7.5把分根據(jù)企業(yè)電網(wǎng)爺?shù)碾妷汉腿萘砍返燃?，依照測港出的系統(tǒng)電容倦電流等具體參懂數(shù)，可選用合基適型號規(guī)格的訴成套裝置，該羊技術適應面大忙。糖

7.注6曲蠢該技術包括的秋微機選線保護艇裝置采用特殊喜的多種算法，極可快速準確顯尤示單相接地線厭路蠢。戶屑

8.肝擊接地變壓器、存消弧線圈容量濟和額定電流的砌確定育

8.育1濟閘根據(jù)架空線或壯電纜參數(shù)計算坑公式計算電容遇電摩流瞇Ic臨

8.蒸2廉云消弧線圈容量湖的確恥定做(纖見參考文脹獻西3)戚叫

Q=須K×Ic×U唱P像/?！淌?

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(8-1輝)麻式腔中滋:K紙遙—音佩系數(shù)，過補償溪取鍵1.35參Q晶寫—勒季消弧線圈容量渴，重kVA柴

8條.3競項消弧線圈容量吃及額定電流的港選擇須紹武根據(jù)最大電容數(shù)電蠻流怨I夾c互，確定相應的門消弧線圈容量蝴及額定電流，饒使最大補償電鳴感電流滿足要蟻求。甜

8.凳4認棗接地變壓器容陳量選擇押舒蝦接地變除可帶詞消弧圈外，兼商作所用午變引.汪式中承：拴Q打絡—戶鉛消弧線圈容量變，難kVA墳掠S黑譯—膏山所變?nèi)萘抗`kVA約期失Ф選哭—亂訂功率因素角漏，調(diào)°疾

S萍J鋸充—蒙麗接地變?nèi)萘刻?，脖kVA燈訊炒例如替某舌110k向V稻變電所，二臺啟主變責，百