自動調(diào)諧消弧線圈的工作原理-

1、自動調(diào)諧消弧線圈的工作原理為適應(yīng)供電系統(tǒng)的實(shí)際需要,20世紀(jì)90年代末,采用我國自行研制ZTJD型自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈系統(tǒng),其自動跟蹤監(jiān)測技術(shù)達(dá)到先進(jìn)水平,運(yùn)行證明其效果良好。ZTJD型自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈系統(tǒng)的構(gòu)成該系統(tǒng)在總結(jié)老式消弧線圈運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,獨(dú)立開發(fā)成功的高新技術(shù)產(chǎn)品,由下列幾個部分組成見圖1。(1接地變壓器消弧線圈必須通過中性點(diǎn)接入系統(tǒng),對無中性點(diǎn)的角形結(jié)線的電源(如610kV系統(tǒng)需配置接地變壓器,目前有油浸式或干式兩種型式,有如下的功能:1提供有效的中性點(diǎn),接地變壓器的特點(diǎn)是零序阻抗很小,單相接地時,零序電壓在接地變上的壓降很小,95%的電壓加到消弧線圈上,具有相當(dāng)好的補(bǔ)償

2、能力,這種變壓器高壓側(cè)繞組由兩段組成,并分別位于不同相的心柱上,如圖2所示,鐵心柱上的磁勢為零,匝數(shù)n1=n2。2接地變的二次可代站用變使用,節(jié)省投資。3能調(diào)整電網(wǎng)的不對稱電壓,滿足自動調(diào)諧的需要。(2電動式消弧線圈目前有油浸式或干式兩種型式。調(diào)分頭開關(guān)同樣也有兩種型式,對油浸式消弧線圈配油浸式有載開關(guān)(915檔,對干式消弧線圈可配空氣式有載開關(guān)和真空式有載開關(guān)(919檔。有載開關(guān)使用在消弧線圈上,以預(yù)調(diào)方式工作是很輕松的,幾乎在空載狀態(tài)下切換,因此工作很可靠。這種消弧線圈的電流調(diào)節(jié)范圍比較寬,一般能達(dá)到1:4(如2080A。消弧線圈的二次線圈增多,不但供測量,而且滿足二次阻尼和注入信號的要求

3、。(3微機(jī)控制部分ZTJD型接地補(bǔ)償裝置之所以能夠達(dá)到自動跟蹤和自動調(diào)諧的目的,主要靠微機(jī)控制器來實(shí)現(xiàn)。主要完成在線檢測位移電壓、電容電流等參數(shù),根據(jù)測量參數(shù)分析判斷,如需調(diào)整,發(fā)出指令進(jìn)行調(diào)整,并有顯示、報警、遠(yuǎn)送等功能。(4阻尼電阻及其控制部分調(diào)匝式自動調(diào)諧消弧線圈系統(tǒng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)在全補(bǔ)償狀態(tài)或很小脫諧度下運(yùn)行,關(guān)鍵是在消弧線圈回路串人大功率的阻尼電阻只,以提高電網(wǎng)的阻尼率使諧振點(diǎn)的位移電壓降到15%相電壓以下,所以不必?fù)?dān)心諧振時會發(fā)生調(diào)諧過電壓,阻尼電阻在電網(wǎng)正常運(yùn)行時串入,防止串聯(lián)諧振,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時,快速將其短接以免影響消弧線圈的輸出電流。(5中性點(diǎn)專用電壓互感器和非線性電阻在6

4、10kV電纜網(wǎng)絡(luò),其中性點(diǎn)不對稱電壓很低,為提高測量的精度,采用特制的高壓電壓互感器,其二次電壓為200V,以提高檢測的靈敏度。為增強(qiáng)對消弧線圈系統(tǒng)內(nèi)過電壓的抑制,在中性點(diǎn)上增設(shè)了特殊設(shè)計的內(nèi)過電壓保護(hù)器,與消弧線圈并聯(lián)接地,這種接地方式既保留了消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),當(dāng)過電壓時又發(fā)揮小電阻接地限制過電壓的優(yōu)點(diǎn)。有載開關(guān)調(diào)匝式自動調(diào)諧式消弧線圈系統(tǒng)的特點(diǎn)與老式消弧線圈系統(tǒng)相比,妥善地解決了自動跟蹤自動調(diào)諧問題、調(diào)諧內(nèi)過電壓問題、內(nèi)過電壓高的問題以及容量系列少、調(diào)流范圍窄等問題。(1為能實(shí)現(xiàn)自動跟蹤自動調(diào)諧的工作方式,手動調(diào)匝式消弧線圈必須改成自動的,將手動開關(guān)更換為有載開關(guān),這樣一方面捉高了開

5、關(guān)調(diào)節(jié)的可靠性,同時為實(shí)現(xiàn)自動控制打下了基礎(chǔ),因?yàn)橛休d開關(guān)可以在主控制室自動控制遠(yuǎn)方操作,如再配上微機(jī)自動控制器,就可實(shí)現(xiàn)消弧線圈的自動跟蹤和自動調(diào)諧。(2比較有效地解決了調(diào)諧過電壓問題,老式消弧線圈系統(tǒng)由于自身結(jié)構(gòu)上的限制,當(dāng)消弧線圈的感抗與系統(tǒng)對地的容抗相等時,即產(chǎn)生調(diào)諧過電壓,其值的高低與系統(tǒng)對地不對稱電壓的高低、電網(wǎng)的阻尼率的高低以及消弧線圈的脫諧度大小有關(guān),如下式(附1式中ubd電網(wǎng)對地的不對稱電壓;v消弧線圈的整定脫諧度;d電網(wǎng)對地的阻尼率:uNB中性點(diǎn)對地的位移電壓。從上述可知,如電網(wǎng)對地的不對稱電壓比較高、阻尼率比較小、消弧線圈的阻抗與電網(wǎng)對地的容抗相等即V=0時,位移電壓uN

6、B比較高,可達(dá)到不對稱電壓的2550倍,造成三相電壓的嚴(yán)重不對稱,影響設(shè)備的安全運(yùn)行,其波形如圖3所示,因此老式消弧線圈規(guī)程明確規(guī)定在過補(bǔ)點(diǎn)運(yùn)行圖中的A點(diǎn),使中性點(diǎn)對地電壓保持在相電壓的15%以下,嚴(yán)禁在全補(bǔ)狀態(tài)B點(diǎn)運(yùn)行,防止調(diào)諧過電壓的出現(xiàn),其脫諧度不大于10%,實(shí)際在調(diào)諧時很難達(dá)到這一要求,一方面離調(diào)諧點(diǎn)比較近,容易出現(xiàn)電壓;另一方面如電網(wǎng)對地不對稱,電壓比較高時這一要求很難達(dá)到,因此實(shí)際調(diào)諧中V達(dá)到20%30%,甚至達(dá)到40%,這樣消弧線圈系統(tǒng)殘流就比較大,影響消弧線圈效果。為提高消弧線圈的滅弧效果和防止調(diào)諧過電壓的發(fā)生,從提高電網(wǎng)的阻尼率著手,從(1式可知,增加d,UNB即下降,為此我

7、們在消弧線圈中人為地加入阻尼電阻,即增大電網(wǎng)的阻尼率使UNB下降到規(guī)程允許的15%相電壓以下,這樣即實(shí)現(xiàn)了殘流最小的工作方式,又使諧振點(diǎn)的電壓降到允許的數(shù)值,如圖3中的曲線2。實(shí)施方法如圖4所示:R1為一次阻尼方式,R2為二次阻尼,根據(jù)電網(wǎng)的參數(shù)可單獨(dú)用R1或R2,也可同時使用。阻尼電阻的確定要根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)來選定,可用下式來表示(附2式中R需要增加的阻尼電阻值,L消弧線圈最小分頭電流的阻抗,URB中性點(diǎn)位移電壓的允許值,15%相電壓:ubd中性點(diǎn)不對稱電壓值;P消弧線圈的阻尼率,一般為2%3%。(3抑制內(nèi)過電壓的效果比較好。從理論上來講,中性點(diǎn)不接地的35kV及以下中壓配電網(wǎng),內(nèi)過電壓不至于造

8、成設(shè)備的損壞,所以從設(shè)計上就沒有采取限制,內(nèi)過電壓以及傳遞過電壓等在配電網(wǎng)上時有發(fā)生,嚴(yán)重地威脅著配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。鐵磁諧振過電壓激發(fā)起間歇性弧光過電壓,使PT保險熔斷,燒毀PT,甚至發(fā)展成“火燒連營”事故,電容電流較大的地方,由單相接地電弧不能熄滅,引起弧光過電壓波及的面比較大,往往造成大面積停電事故。從多次事故分析和現(xiàn)場錄到的事故波形圖分析可知:由于一次事故激發(fā)起幾種內(nèi)過電壓時,由于波形疊加造成的設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿造成事故。因此中壓電網(wǎng)采取一些必要的限制內(nèi)過電壓措施勢在必行。我們在開發(fā)研制自動跟蹤自動調(diào)諧式消弧線圈時,從兩個方面來限制內(nèi)過電壓:一方面從改變參數(shù)人手,中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)易發(fā)生串聯(lián)諧振過電壓,因?yàn)楫?dāng)容抗XC與感抗XL相等時,即發(fā)生鐵磁諧振過電壓,那么在中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)接入消弧