10KV电网新型自动调谐消弧线圈及控制装置

第３０卷　］　７　武掼水利电力大学湖北成宁电力设备厂　卫　刘益慧　陈维贤　尹忠东　（武汉４３００７２）　（成宁４３７１００）　【摘蔓】为更有效地补偿ｌＯ　ｋＶ配网单相接地客性电流．研　制出一种新型自动调谐消弧线圈及控制装置＝谈消弧线圈结　线圈两端的电压为零｝当电网发生单相接地故障时，出现幅　值为相电压的零序电压．它在ｚ型变压器上的电抗压降为零　构紧凑．控制是活，响应速度快；采用自耦直流助磁方式；控　舶装置可保证单相捶地故障情况下自动准确调谐。对１Ｏ／　￣，３　ｋＶ，１　５０　ｋＶＡ样机现场试运行和实刹结果表明，该自　动调谐装置性能可靠，补偿效果令＾满意。　【关键词】可控消弧线圈　捶地电流补偿　自动控制　我国的１０　ｋＶ配网为中性点不接地系统。经验表明ｔ采　用谐振接地方式可显著提高系统运行的可靠性和安全性。近　年来．自动调谐补偿技术的研究和应用得到了广髭的重视和　加强。目前，自动调谐补偿装置主要为调气隙和直流助磁两　种形式。本文所研究的自动调谐消弧线圈属直流助磁类型，　由于采用了自耦直流励磁等技术，具有结构简单、伏安特性　线性度好、谐波小、噪声低、无需单独的大电流直流助醋电源　等显著优点　另外．将接地变压器与消弧线圈台二为一，做成　五柱形式，使得整个装置结构紧凑。　１消弧线圈结构及原理　消弧线圈结构原理如图１所示。中间三柱铁心与其上的　线圈组成ｚ型接地变压器，它的三相引出头Ａ、Ｂ、Ｃ与电阿　联接．中性点ｎ与两侧绕组（消弧线圈）连接　两边柱Ｅ绕有　上、下带抽头的对称绕组，不同铁心上、Ｆ两个绕组交丑连接　后并联至接地变压器中性点ｎ和地Ｇ之间，构成可调消弧　线圈。可控硅Ｔ　、Ｔ　分别接在左右阿个抽头，续流二极管Ｄ　则横跨在左右交丑绕组的中间。　圉１消弧线■结构原理　电阿正常运行期间．三相对称ＱＥ序）电压加至接地变压　器Ａ、Ｂ、Ｃ三端，在中间三柱铁心中形成ＪＥ序磁通＋在铁心　上、下轭交＿｝［处合成为零，通过接地变压器中性点加在消弧　７０——　（忽略漏抗），因而零序分量全部加在消弧线圈的两端　消弧线圈上零序电压所产生的零序磁通由两边柱和中　间三柱铁心构成回路，该磁通在ｚ型变压器上、下串联绕组　感应的电势之和为零　在零序电压作用下，消弧线圈可控硅　Ｔ］、Ｔ　承受正弦电压，在电压的一个工频周期内，轮流触发　导通Ｔ］和Ｔ。，可在消弧线圈回路中形成直流控制电流。改　变Ｔ］、Ｔ。触发导通角便可调节控制电流的大小，从而达到改　变两边铁心的磁饱和度．平滑调节消弧线圈容量和自动朴偿　单相接地电流的目的　２消弧线圈特性　２．１伏安特性：对ｌｏ／￣／３　ｋＶ，１５０　ｋＶＡ五柱可控消弧线　圈样机的伏安特性进行了实测，结果如图２所示．图中上方　的数据为可控硅导通角，圆点为实测点。可见，随着可控硅导　通角的增加．消弧线圈容量相应增大，电感减小　在导通角等　于１２０。左右消弧线圈达到额定容量。在一定导通角Ｆ，测得　的伏安特性近似线性。　２．２谐波特性：对消弧线圈在不同容量下，输出电流的谐波　进行了数值计算．分析结果不难看出．消弧线圈各次谐波电　流的大小随容量而变，在额定和５０　额定痞量下，各次谐波　含量最小；三次谐波则在ｉ／４和３／４额定容量附近达到最大　值的７　左右｝而现有同类装置的三次谐波含量最大值达　ｌ５　以上；适当调整消弧线圈铁心电磁参数可进一步减小谐　波；电磁参数调整后的各次谐波含量将不超过４．５　３参数自动测量和控制原理　３．１对地电容测量方法：忽略线路和消弧线圈的电导，经消　弧线圈接地电阿的中性点位移电压ｕ　由下式确定　ｕ　一　ｇ　￣而ＰＣｌｒ　（１）　式中【乙　中性点不对待电压；　Ｃ　一线路三相对地电容之和　Ｌ——消弧圈电感　通过改变直流控制电流大小使消弧线圈电感分别为厶、Ｌ　，　收稿Ｅｌ期：１９９７—０３—１０　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３０卷　ｉ０　ｋＶ电网新型自动调谐消弧线圈及控制装置　１　９９７年第９期　坎曲线（略），接地电流　达２２．８　Ａ（两组电容器投入）。可以　看出，ｉ　中存在明显的五次谐波电流，这是由于互感器等非　＞　线性元件所引起的。　怔　４．２接地电流自动补偿：投入消弧线圈后．对带有一组和两　组电容后的线路单相接地电流分另　进行了自动补偿试验。首　先通过自动控制装置测量三相线路的对地容抗　，然后．投　入单相接地开关，用光线示波器测录接地前后的暂态全过　程。投入一组电容情况下，重复做了４次接地试验，从中可看　出，接地后产生了ｉ　和　的暂态过程。一开始时．ｉ，数值较　大．并有一十直流暂态分量．消弧线圈电流ｉ　很快上升．约　经５十工频周期，暂态过程基本消失，达到稳定状态。示波曲　输出电醺有艘值（＾　田２消弧线■伏安特性　可得到如下对应的两十方程　Ｕ　ｎｌ　。　Ｃ＝一（Ｉ／￣Ｌ】）　（２）　Ｕ．．“Ｃ　“　一ｕＪＣｘ（—１／ｒｏ／￣）　（３）　联解式（２、３），得　ｃ：＝　＝　（４）　式中ｈ、　——消弧线圈中的电流。　取式（４）中ｕ　和　为消弧线圈零励磁状态下的测量　值．由于＾　≈０　Ｕ－Ｕ…故式（４）可简化为　，Ｌ２　…　于是，只镉在消弧线圈空载（直流控制电流为零）下，测得其　端电压ｕ…再增加激礁测得一组Ｕ｜ｚ、，　ｚ（远离谐振点），代　入式（５），便能准确地计算出Ｃ：　控制装置自动选择并测量ＵＩｚ值，使之不超过相电压的　１５％。控翩系统不断地采集不同激磁状态下的Ｕ｜和　值，　井在此过程中，根据计算结果通过查表方式，找出对应补偿　电流的触发导通角，送至相应的数据存贮器暂存。　３．２自动补偿　电网单相接地瞬间．控翩系统立即启动Ｔ　、　Ｔ：工作．使消弧线圈的输出电流对应最近一次所测量的电　容值，从而工作在全补偿状态　接地电弧熄灭，系统恢复正常　运行时．控制系统关闫１可控硅Ｔ　、Ｔ。，返回测量电网电容参　数状态。　４现场试验及分析　对所研制的１Ｏ／　３　ｋＶ，１５ｏ　ｋＶＡ新型自动调谐消弧　线圈样机，在威宁电力局的１１０　ｋＶ温皋变电所内进行了现　场试验。由于１０　ｋＶ用户线路太短，单相接地电流只有８Ａ　左右，故在试验时，临时并接了两组余弦电容器。投入一组　时，总的电容电流增至约１８　ＡＩ当两组全部投入时，接地电　流增至２２　Ａ左右。选择ａ相线路作为接地相．接地通过１０　ｋＶ断路器进行，借助于电流互感器测录接地电流ｉ，和通过　消弧线圈电流　。与此同时，利用电压互感器测录ｂ相对地　电压矾和开三角零序电压“　。　４．１单相接地电流：未接消弧线圈和ａ相接地后的稳态示　线表明，接地残漉极小（电流表读数为３　Ａ），其中的基波电　流几乎完全被补偿掉．只剩下高额谐波分量　此外，容抗的自　动测量值是比较稳定的，最小为３４２．９　ｎ，最大为３４４．８　ｎ。　投入两组电容器时，测到的电容电流达２１　Ａ．通过控铜装置　自动测量的对地电容为五≈３Ｏ５　ｎ，示波图中的电流ｉ　曲线　与投入一组电容时的情况相仿，残漉稳态值也等于３　Ａ。由　以上试验可以认为，消弧线圈的补偿作用是满意的。　４．３弧光接地试验：为了观察弧光接地后的灭弧过程，将接　地开关通过一段很细的保险熔丝接至母线上。台闸后，较大　的起始接地电流使熔丝熔断，消弧线圈的自动补偿作用应使　电弧迅速熄灭。图３为一组电容器投入的示波曲线．可　看　出．由于　的快速补偿作用．接地处仅仅产生一十短暂的脉　冲电流，电弧迅即熄灭，紧接着消弧线圈中的电流ｉ　和零序　电压　回复到零值状杰　　Ｉｌ　　｛十　＿——卜—Ｈ　十—Ｈ　田３　光接地示波曲线　５结论　５－１新型自动调谐消弧线圈具有结构紧凑、可靠性高、响应　速度快、谐渡小、伏安特性娥性度好等显著优点。　５·２现场试验表明，消弧线圈自动测量线路对地窖抗参数　正确可靠，发生单相接地约经５十工频周期，残漉达到稳态　值，在接地电流为２２　Ａ时，残流有效值不超过３　Ａ．其基波　分量几乎被完全补偿掉，飘下的主要为高频分量。　５－３弧光接地时，由于消弧线圈的快速补偿作用，残流中其　产生个起始的脉冲电流，随即电弧迅速熄灭．试验结果令　人满意。　目前，这种新型自动调谐消弧线圈成套装置已通过了电　力部门的产品技术鉴定。并已申请国家专利．专利申请号为　９６２３７９２７．１。　（青任编辑畚蝇）　７】一