消弧线圈成套装置在热电厂35KV系统中的应用.doc

1、消弧线圈成套装置在热电厂 35KV 系统中的应用摘要:本文介绍了电容电流和消弧线圈容量的计算方法，我厂 35KV系统电容电流的现状及危害，阐述了消弧线圈成套装置的作用及工作原理，以及对继电保护的影响。通过消弧线圈成套装置在热电厂的应用，提高了热电厂 35KV系统的安全可靠性，具有较高的社会经济效益。 关键字:消弧线圈；电容电流；单相接地；接地变 1 引言 热电厂 35KV系统为小电流接地系统，中性点不接地。系统运行方式为单母线分段运行。随着企业的不断发展，作为企业动力能源保障的电力网络也在不断扩容，对电力系统的安全稳定可靠运行也提出了更高的要求。在发展过程中，35KV 系统新建的线路主要以线缆

2、为主，原来建设的架空线路也逐渐改造为占地面积小、受环境影响小、施工检修方便的电缆线路，但同时也出现了 35KV系统电容电流增大、发生单相接地时接地电容电流不已熄灭、产生弧光过电压、事故扩大等情况。2008 年 7月、2013年 10月，热电厂 35KV系统线路因单相接地引起的弧光过电压、电容电流过大燃弧等导致 35KV多条线路接地、短路故障，严重影响了企业电网的安全和企业正常的生产。本文针对上述情况，提出了解决方案并实施，即增加消弧线圈成套装置，取得了良好的效果。 2 35KV 系统电缆接地电容电流现状及危害 2.1 热电厂 35KV系统状况及接地电容电流计算 建厂初期，热电厂出线较少且为架空

3、线，电容电流较小，故 35KV系统接线方式选择为中性点不接地系统。 随着公司的不断发展，热电厂历经 I、II、III 期建设，35KV 系统线路不断增加，新建线路大部分为电缆线路，原来的架空线路也逐渐改为电缆出线，到目前为止，热电厂 35KV系统出线电缆线路统计如下： 序号 线路名称 路径 型式 导线型号 长度(M) 1 电南 I 厂东站-南变 电缆 YJV-35 3*240 950 2 电东 II 电厂-厂东站 电缆 YJV-26/35 3*240 1850 3 电铝 I 电厂-81 站 电缆 YJLV-35 3*300 690 4 电铝 II 电厂-81 站 电缆 YJLV-35 3*30

4、0 730 5 1#主变 母线-1#主变 电缆 YJLV-35 3*300 10 6 1#主变 母线-1#主变 电缆 YJLV-35 3*300 10 7 1#主变 母线-1#主变 电缆 YJLV-35 3*300 10 8 电南 III 电厂-南变 电缆 YJV-35 3*240 2850 9 电铝 III 电厂-286 站 电缆 GGZJV-26/35 3*240 1580 10 电东 I线 电厂-厂东站 电缆 ZRA-YJV-26/35 3*240 2250 11 电铝 IV 电厂-286 站 电缆 GGZJV-26/35 3*240 1580 11 电北 I 电厂- 厂北站 电缆 YJ

5、V 3*300 3100 12 02#主变 母线-02#主变 电缆 YJV 3*240 64 13 35KVI、II 合计 5130 14 35KVIII、IV 合计 9854 表 1热电厂 35KV系统出线电缆线路统计表 表 2交联聚乙烯绝缘电缆接地电容电流的平均值 由此可见：35KV 系统 I、II 段电缆长度为 5.13KM，III、IV 电缆线路长度为 9.854KM，根据表 1交联聚乙烯绝缘电缆接地电容电流估算表，电缆截面积均按 300计算，35KV 系统变电站按增加 13%电容电流计算，故总的电容电流为： 35KVI/II 段：IPE=（1+0.13）3.985.13 =23.1A

6、 35KVIII/IV 段：IPE=（1+0.13）3.989.854 =44.3A 2.2 单相接地电容电流过大的危害 中性点不接地系统的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在以下几个方面： （1）当 35KV系统出现单相接地时，电弧不能自动熄灭，燃弧会破坏周围的绝缘，特别是非故障相的绝缘及相邻电缆会被击穿，使事故扩大。 （2）当发生间歇弧光接地时，可能引起高达 3.5倍相电压的弧光过电压，引起多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏。 （3）电气系统的谐振过电压现象比较普遍，时常发生电压互感器烧坏事故和熔断器的频繁熔断，严重威胁电气系统的安全性和可靠性。 由此可见，随着企业的不断发展

7、，35KV 不接地系统单相接地电流急剧增加，已超出允许的电容电流值，需采取一定的措施来减小电容电流带来的危害。 3 消弧线圈成套装置的作用 根据电力行业标准 DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合中规定，3-10KV 架空线路构成的系统和所有 35KV、66KV 电网，当单相接地故障电流大于 10A，中性点应装设消弧线圈，3-10KV 电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于 30A时，中性点应装设消弧线圈。 消弧线圈成套装置的作用： （1）利用消弧线圈产生的感性电流补偿小电流接地系统发生单相接地的电容电流，减少故障点的接地电流值； （2）减缓电弧熄灭时故障点恢复电压的上

8、升速度； （3）降低铁磁谐振发生的概率； （4）减小故障点的接地电流值，使电弧快速熄灭，从而减小接地故障扩大概率； （5）降低系统雷击跳闸率； （6）发生单相接地时进行接地选线，从而判断出故障线路，缩短故障处理时间。 4 补偿方式及补偿容量的选择 消弧线圈需在系统中性点安装，我厂现有的系统为中性点不接地系统，系统的变压器中性点没有引出线，另外在现有的变压器上安装消弧线圈成套装置所有场地、施工工期、对系统的影响等因素的影响考虑，决定加装专用接地变压器，制造出中性点，并装设消弧线圈。 根据我国电力行业标准 DL/T620-1997，消弧线圈的容量应根据电网5-10 年的发展规划确定，并按下式计算：

9、 W=KIcUn/1.732（K 一般取 1.35） （1） 根据我国电网发展现状，按照过补偿方式实际推荐： W=(1.5-2)IcUn/1.732（2） 式中： W 消弧线圈的容量，kVA； Ic 电容电流，A； Un系统标称电压，kV； K 补偿系数，过补偿一般取 1.35。 根据电缆长度计算出电容电容电流后，根据消弧线线圈计算容量选择消弧线圈成套装置。我厂设计在 35KVI、II 段装一台，35KVIII、IV 段装一台。根据上式（2） ，K 取 1.5计算： W1=1.523.135/1.732 =700 W2=1.544.335/1.732 =1342 根据以上计算结果，考虑到企业未

10、来发展可能增加容量，选择两台消弧线圈的容量分别为 1100KVA,1500KVA，消弧线圈的分接头分别为 15档，15 档，接地变的容量分别为 1100 KVA,1500 KVA。 5 消弧线圈成套装置的工作原理 XHK-ZP+型消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置示意图如下，其中 1TM 和 2TM 为接地变压器，1LF 和 2LF 为有载消弧线圈，1ZR 和2ZR 为并联中电阻，1R 和 2R 为等效阻尼电阻， 1QS 和 2QS 为单极隔离开关，1TV 和 2TV 为中性点电压互感器，1TA 和 2TA 为中性点电流互感器，控制器装配在 PK 屏内。 图 1消弧线圈自动调谐及接地选线成套装

11、置示意图 消弧线圈的自动调谐是靠自动装置按电网电容的变化来改变消弧线圈的电感，使单相接地电容电流得到电感电流的有效补偿。一般在单相接地发生之前，即在正常运行状态下预先调节消弧线圈电感，使其与电网对地电容形成串联谐振。 电网的脱谐度有以下式决定： V=(Ic-IL)/Ic=(XL-XC)/XL （3） 消弧线圈对应某一分接头的电抗是已知的，但 XC未知。我们可以改变一下分接头位置，测出对应分接头 T1和 T2位置的中性点电压 Un1和Un2以及他们之间的相角差 ，或者测量消弧线圈中电流 I01和 I02以及相应的相角差，然后就可以根据已知的电抗和三个测量值计算出电网实际 Xd和 V。 测量中性点

12、电压但忽略电网中损耗时，对应分接头 T1和 T2位置的Un1和 Un2有以下关系： Un1=UOL1/(L1-1/C)= UO/(XL1XC)/ XL1= UO/(IC-IL1)/ IC （4） Un2=UOL2/(L2-1/C)= UO/(IC-IL2)/ IC（5） 由式（4） 、 （5）可得 IC=(IL2- IL1Un1/Un2)/(1- Un1/Un2)(其中IL1，IL2 为消弧线圈在分接头 1和 2时消弧线圈的电流) 从上式中可明显看出，测得两次中性点电压后，电网三相对地总电容及电网脱谐度就可以求得。在正常的运行状态下，消弧线圈与调节的步骤可以概括为： （1）改变分接头一个档位；

13、 （2）测量分接头改变前后中性点电压； （3）计算电网三相对地总电容并随之计算当前档位对应的电网脱谐度； （4）根据脱谐度偏离设定标准值 V0的程度决定是否调节。 控制器以脱谐度和残流作为是否需要调节消弧线圈补偿电流的判断依据。投运前先将脱谐度和接地残流设定为某一个范围，当系统的脱谐度或残流超出此范围，控制器发出指令，调整消弧线圈的档位，使调整后的脱谐度及残流满足要求。 正常情况下，1#、2#消弧线圈单独运行；当系统运行方式发生改变时，母线并列运行时，两套消弧线圈的调节根据母联开关的合微情况设定以 1#消弧线圈为主，2#消弧线圈为辅进行调节。 6 结束语 随着城市规划及发展要求，对电力供应提出

14、了越来越高的要求，电力电缆的应用越来越普及，随之带来的电容电流的增加对电网影响也应引起足够的重视。本文介绍消弧线圈成套装置在热电厂的应用，对此现象的认识和解决方案的实现，对同行业具有较好的借鉴意义。 参考文献 1DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合M.北京：中国电力出版社，1997. 2王崇林.中性点接地方式与消弧线圈M.徐州：中国矿业大学出版社，1999:9-37. 3周恭礼,张庆斌.马兰矿电容电流治理方法的研究J.山西焦煤科技,2011,10:25-26. 【作者简介】：武洪涛（1982） ，男，山东临朐人，工程师，工学学士，上海交通大学在读工程硕士，主要从事电气工程及其自动化及相关专业的技术应用，