變電站10kV消弧線圈接地調(diào)節(jié)方式及故障處理

1、 變電站 10kV消弧線圈接地調(diào)節(jié)方式及故障處理 隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,變電站 10kV 出線增多以及電纜的廣泛使用.系統(tǒng)發(fā)生單相接地引起的電容電流隨之增大。新頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 ：10kV系統(tǒng)(含架空線路1單相接地故障電流大于l0A而又需要在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)應(yīng)采用消弧線圈接地方式。因此在變電站安裝消弧線圈能減小故障點(diǎn)的殘余電流。抑制間歇性弧光過(guò)電壓及諧振過(guò)電壓。對(duì)保證系統(tǒng)安全供電起到顯著的作用。一、變電站中性點(diǎn)接地方式的比較1.1中性點(diǎn)不接地方式該中性點(diǎn)接地方式比較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便在接地電容電流較小的條件下。系統(tǒng) 發(fā)生單相接地時(shí)的接地。電弧瞬間熄滅。系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行2h。供電可 靠性相對(duì)較高。故世界各地

2、不少中壓 電網(wǎng)仍在采用不過(guò)在許多情況。中性 點(diǎn)不接地僅為一種過(guò)渡方式。隨著電 網(wǎng)的發(fā)展。當(dāng)接地電容電流接近或達(dá)到某一臨界值(一般為10A)時(shí)，往往會(huì)因間歇電弧接地過(guò)電，接地電弧無(wú)法自動(dòng)熄滅。容易發(fā)展成兩相短路跳 閘，導(dǎo)致事故范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。1.2中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式該方式的優(yōu)點(diǎn)是：容易檢出單相接地故障線路。永久接地時(shí)切除速度快。在消除間歇電弧過(guò)電壓、防止諧振過(guò) 電壓等方面有優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)在于跳閘率高。斷路器作負(fù)擔(dān)重。瞬時(shí)性接地也跳閘。易造成用戶短時(shí)停電。供電可 靠性不高。另外，短路電流沖擊對(duì)電 纜絕緣造成的損傷較大。對(duì)電子通信 設(shè)備的電磁干擾也比較嚴(yán)重。若故障 不能及時(shí)跳開 電弧有可能連帶燒毀同

3、一電纜溝里的其他相鄰電纜。從而擴(kuò)大事故，造成火災(zāi)。13 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)。由于消弧線圈產(chǎn)生 的感性電流補(bǔ)償了故障點(diǎn)的電容電流。使故障點(diǎn)的殘流變小。從而達(dá)到自然熄 弧，防止事故擴(kuò)大甚至消除事故的目的 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明。消弧線圈對(duì)抑制間隙性 弧光過(guò)電壓和鐵磁諧振過(guò)電壓。降低線路的事故跳閘率 。減少人身傷亡及設(shè)備的損壞都有明顯的作用。 綜上所述，變電站理想的中性點(diǎn)接地方式是：采用快速動(dòng)作的消弧線圈作 為接地設(shè)備。對(duì)瞬時(shí)性單相接故障，能快速補(bǔ)償，正確識(shí)別故障消除并迅速退 出補(bǔ)償。對(duì)非瞬時(shí)性單相接地故障，系統(tǒng)在消弧線圈補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)在很短的時(shí)間 (遠(yuǎn)小于10s)內(nèi)能正確判斷接地線路，將故

4、障線路切除從而提高配電網(wǎng)的供電可靠性。二.消弧線圈調(diào)節(jié)補(bǔ)償方式及特點(diǎn) 消弧線圈的調(diào)節(jié)方式可分為調(diào)匝式、調(diào)容式、調(diào)節(jié)短路阻抗式等。從 補(bǔ)償方式上分，有欠補(bǔ)償、過(guò)補(bǔ)償以及全補(bǔ)償其中調(diào)節(jié)方式又可分為預(yù)調(diào) 式及隨調(diào)式預(yù)調(diào)式的消弧線圈在正常運(yùn)行時(shí)其電感量在最佳補(bǔ)償值。即在諧振點(diǎn)附近運(yùn)行，殘流和調(diào)諧度都控制在允許范圍內(nèi)隨調(diào)式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈在正常運(yùn)行時(shí)工作在遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)的位置。這樣巾性點(diǎn)位移電很低。不需要串入阻尼電阻器來(lái)限制串聯(lián)諧振引起的位移電壓的幅值 。2.1 消弧線圈調(diào)節(jié)方式種類及特點(diǎn)2.1.1調(diào)匝式調(diào)匝式消弧線圈工作原理。有載調(diào)匝式 消弧線圈是一帶鐵心的電感線圈。設(shè)有多檔位分接頭，通過(guò)有載開關(guān)分接頭的

5、位置。實(shí)現(xiàn)改變消弧線圈的電感量。消弧線圈接在變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)上，當(dāng)系統(tǒng)發(fā) 生單相接地時(shí)。消弧線圈提供的感性電流與系統(tǒng)的電容電流相位相反。流過(guò)接地點(diǎn)的殘流即為電感電流與電容電流的差值調(diào)整電感電流，就可以使接地殘流達(dá)到最小值。從而消除接地過(guò)電壓。消弧線 圈采用預(yù)補(bǔ)償方式。即在系統(tǒng)發(fā)生單相接地前，消弧線圈已處于最佳 補(bǔ)償狀態(tài)調(diào)匝式消弧線圈裝置補(bǔ)償 效果最佳。補(bǔ)償速度快，無(wú)諧波，對(duì)瞬時(shí)性單相接地故障具有快速補(bǔ)償能力，減少了系統(tǒng)由瞬時(shí)性單相接地障發(fā)展成永久接地故障的幾率。 一般采用變壓器的有載調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)或真空開關(guān)實(shí)現(xiàn)分接頭的調(diào)節(jié)。電感值調(diào)節(jié)范圍比較小，輸出補(bǔ)償電流有最小值的限制。只能達(dá)到額定值的12

6、13，且不能連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)由于調(diào)節(jié)分節(jié)頭的時(shí)間較長(zhǎng)。只能采用 預(yù)調(diào)的工作方式。為防止電網(wǎng)正常運(yùn)行的串聯(lián)諧振。必須加上阻尼電阻。由于設(shè)備帶有轉(zhuǎn)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因而 日常維護(hù)工作量較大。2.1.2調(diào)容式調(diào)主要是消弧線圈的二次側(cè)并聯(lián)若干組可控硅 (或真空開關(guān))通斷的電容器。用來(lái)調(diào)節(jié)二次側(cè)電容的容抗值。 根據(jù)阻抗折算原理。調(diào)節(jié)二次側(cè)容抗值。即可以達(dá)到改變一次側(cè)電感電流的要求。電容器組的合理組合可使級(jí)差 電流做得比較小，輸出范圍有所增加。調(diào)節(jié)速度也提高了不少，可以采用隨調(diào)的控制方式。不用阻尼電阻。但是級(jí)差電流越小，開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)和數(shù)量就越多，需要綜合平衡特別需要注意的是 ，在用可控硅投切電容器組的情況下

7、?？煽毓璧墓r比較惡劣，對(duì)可控硅 的安全運(yùn)行不利。2.1.3 高短路阻抗變壓器式把高短路阻抗變壓的一次繞組作為作繞組接入10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)。二次繞組作為控制繞組南2個(gè)反向并接的可控硅短路。可控硅的導(dǎo)通角由控制器控制 調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角在 0至 180。之間變化，使可控硅的等效阻抗在 至 0之間變化，則輸出的補(bǔ)償電流就可在 0至額定值之間得到連續(xù)無(wú)極調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈遠(yuǎn)離補(bǔ)償工作點(diǎn)，旦發(fā)生單相接地故障，立即將 其調(diào)節(jié)到補(bǔ)償工作點(diǎn)：而當(dāng)接地故障解除時(shí),又立即將其調(diào)節(jié)到遠(yuǎn)離補(bǔ)償工作點(diǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)消弧線圈處于遠(yuǎn)離與電網(wǎng)電容發(fā)生諧振的狀態(tài)。因此可確保不會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振。不需設(shè)置 阻尼電阻，

8、即隨調(diào)試消弧線圈，該種消弧線圈的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快：接地殘流小：伏安特性在 0110額定電壓范圍內(nèi)保持較好的線性度 ：輸出補(bǔ)償電流在 0100額定電流范圍內(nèi)可連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)但是對(duì)可控硅的工作狀態(tài)要求較高.若二次回路發(fā)生故障。不能實(shí)現(xiàn)隨調(diào)，有可能導(dǎo)致接地殘流 過(guò)大。2.1.4調(diào)氣隙式將電感線圈的鐵心制成帶有氣隙的型式。利用氣隙長(zhǎng)度的改變實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁阻抗的改變一般采用步進(jìn)電機(jī)利用轉(zhuǎn)動(dòng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)氣隙的調(diào)節(jié)。該型產(chǎn)品具有與調(diào)匝式一樣的缺點(diǎn)。而且其裝置更為復(fù)雜，較易損壞。調(diào)節(jié)過(guò)程噪音大，調(diào) 節(jié)速度慢。與調(diào)匝式不同的是，其輸出的電流可以連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但仍然有一個(gè)最小補(bǔ)償電流的限制。2.1.5 直流偏磁式對(duì)電感

9、線圈的鐵心注入直流磁通，通過(guò)改變直電流的大小改變鐵心的磁飽 和程度，從而改變磁阻抗，直流電流通過(guò)可控硅來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于采用可控硅技術(shù)。調(diào)節(jié)速度大大提高，可以采用隨調(diào)的控制方式，補(bǔ)償電流可以連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)但仍有最小值的限制，且裝置比較復(fù)。諧波要采取特別的措施加以解決 。2.2消弧線圈補(bǔ)償方式種類及特點(diǎn)消弧線圈共有過(guò)補(bǔ)、欠補(bǔ)、全補(bǔ)償3種運(yùn)行方式。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，消弧線圈一般均運(yùn)行于過(guò)補(bǔ)償方式下這主要是考慮到當(dāng)系統(tǒng)切除線路時(shí)，不會(huì)運(yùn) 行在諧振狀態(tài)。2.2.1欠補(bǔ)償指系統(tǒng)電容電流大于線圈電感電流 的運(yùn)行方式，即 Ic-Il>0。在欠補(bǔ)方式下，顯示器的“殘流”顯示符號(hào)為“+”。表示殘流為容性。2.2.

10、2 過(guò)補(bǔ)償指系統(tǒng)電容電流，f小于電感電流 ，L的運(yùn)行方式。即Ic-Il <0。過(guò)補(bǔ)方式下，顯示器“殘 流”顯示符號(hào)為“-”即殘流為感性。 在滿足 Ic-Il <0，其中|Ic-Il|Id。其中Id為級(jí)差電流。即在殘流為感性，且殘流值級(jí)差電流時(shí)，消弧 線圈不進(jìn)行調(diào)檔操作。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地電容變化。不能滿足上述條件時(shí)，則消 弧線圈自動(dòng)向上或下調(diào)節(jié)分頭。直至重新滿足上述條件。在過(guò)補(bǔ)償方式運(yùn)行時(shí)，接地殘流值將不大于級(jí)差電流Id。2.2.3全補(bǔ)償此時(shí)系統(tǒng)的電容電流與消弧線圈補(bǔ)償?shù)碾姼须娏飨嗟取Ｓ捎谧枘?電阻的作用，系統(tǒng)可以在此方式下運(yùn)行。但此時(shí)中性點(diǎn)電壓偏高。故一般不選擇此種方式。目前，實(shí)際運(yùn)行中

11、一般對(duì)脫諧度不作要求，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，要求經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后的接地殘余電流不大于3-5A。三. 常見(jiàn)的故障原因及處理方法 運(yùn)行中的消弧線圈設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的安全至關(guān)重要。當(dāng)10KV系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接地點(diǎn)的殘留過(guò)大，甚至發(fā)展成為相間故障，從而導(dǎo)致鼓掌范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。因?yàn)榱私庀【€圈的常見(jiàn)故障及其處理有助于專業(yè)檢修維護(hù)人員快速開展故障搶修，確保設(shè)備安全。一下就有消弧線圈設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中易發(fā)生的集中故障及原因、處理方法結(jié)合事例進(jìn)行分析。3.1 消弧線圈投運(yùn)/未投運(yùn) 10kV系統(tǒng)消弧線圈中性點(diǎn)電流小于設(shè)定的門檻值（一般在20-50mA）或者中性點(diǎn)一次電壓小于3.5V。處理辦法：觀察中性點(diǎn)電流、電壓情況，

12、消弧中性點(diǎn)一次電壓大于3.5V，自檢報(bào)投運(yùn)。檢查中性點(diǎn)一次電壓是否大于3.5V。檢查中性點(diǎn)電流門檻值是否被重新正定。 調(diào)容式消弧線圈，檢查調(diào)容箱內(nèi)電容是否有衰減情況，同時(shí)減小阻尼電阻的阻值。調(diào)匝式消弧線圈只需將阻尼電阻的阻值減小即可。3.2消弧線圈調(diào)擋失敗 控制器發(fā)出調(diào)擋命令后，未檢測(cè)到相應(yīng)的變檔信息。處理辦法：一次設(shè)備的檢測(cè)：調(diào)容式消弧線圈檢測(cè)電容箱內(nèi)是否有故障，包括電容是否損壞、真空開關(guān)是否故障。調(diào)匝式消弧線圈檢測(cè)有載開關(guān)是否故障（包括有載電機(jī)和航空插頭以及檔位分接頭）。連接設(shè)備的監(jiān)測(cè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括繼電器以及相關(guān)器件是否故障，連線是否接通。3.3中性點(diǎn)位移過(guò)限母線PT開口三角電壓超過(guò)15%

13、U額（當(dāng)中性點(diǎn)電壓超過(guò)15%U相 時(shí)該信號(hào)輸出，發(fā)生接地時(shí)該信號(hào)有輸出）。處理辦法：若發(fā)生接地時(shí)，該信號(hào)輸出為正常，無(wú)需處理；若未發(fā)生接地，則需檢查中性點(diǎn)電壓為何太高。應(yīng)當(dāng)首先查看系統(tǒng)三項(xiàng)符合有沒(méi)有因?yàn)槠渌蛟斐蓢?yán)重不平衡，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，檢查母線電壓互感器一次測(cè)中性點(diǎn)是否連接有消除諧振的設(shè)備接地。如果有，應(yīng)去除，因?yàn)橄【€圈的街頭已經(jīng)改變了系統(tǒng)電感參數(shù)，起到防止鐵磁諧振的作用。3.4檔位到底和檔位到頂消弧線圈運(yùn)行在最低檔或最高擋。處理辦法：調(diào)容式消弧線圈在最低檔時(shí)補(bǔ)償電流最大，最高當(dāng)時(shí)補(bǔ)償電流最小。調(diào)匝式消弧線圈在最低檔時(shí)補(bǔ)償電流最小，最高當(dāng)時(shí)補(bǔ)償電流最大。此時(shí)注意觀察，必要時(shí)可以相

14、應(yīng)改變一檔（接地時(shí)嚴(yán)禁操作），因?yàn)轭A(yù)調(diào)諧裝置在偏離諧振點(diǎn)太原的檔位無(wú)法保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，也無(wú)法正常跟蹤補(bǔ)償。如果容量不適的報(bào)警同時(shí)出現(xiàn)，檢測(cè)系統(tǒng)電容電流，確定是否消弧線圈的容量不適合系統(tǒng)要求。3.5裝置故障控制器出現(xiàn)故障，主機(jī)與觸發(fā)控制板之間的通信異常，觸發(fā)異常等。處理辦法：檢查電源是否故障，以及控制器內(nèi)部半間是否故障。斷開控制器電源，檢查觸發(fā)控制板是否插牢，板表面是否有異?，F(xiàn)象。檢查同步信號(hào)回路、控制柜可控回路。3.6消弧線圈殘流超標(biāo)（補(bǔ)償失?。埩舸笥谠O(shè)定值時(shí)，檢查是否與容量不適同時(shí)出現(xiàn)，以此確定消弧線圈容量是否已經(jīng)不適合當(dāng)前系統(tǒng)的要求。3.7母線電壓異常母線電壓二次值小于10V（此時(shí)裝置將停止系統(tǒng)電容電流的測(cè)量）。處理辦法。檢查母線PT電壓以及連接線，確定是否因?yàn)镻T異