1、1自动调谐装置在限制弧光接地过电压和铁磁谐振过电压中的应用【摘要】针对 10KV 系统普遍采用高压电缆作为送电线路，易产生较高的内部过电压，造成设备的损坏，影响电网的安全运行，提出采用自动调谐补偿装置，中性点接入消弧线圈，对于由于电压互感器铁芯饱和和引起的铁磁谐振过电压具有很好的限制作用，以彻底地解决此类问题。 【关键词】弧光接地过电压 铁磁谐振过电压 自动调谐补偿装置 随着胜利油田电网的升压改造，10KV 系统开始应用，10KV 系统普遍采用高压电缆作为送电线路，设备由于采用紧凑型全封闭式开关设备及氧化锌避雷器，系统电容电流较以前大大增加，单相接地故障时，也更容易产生较高的内部过电压，造成设
2、备的损坏，影响电网的安全运行。因此为尽可能地防止谐振过电压的发生，有必要对谐振过电压产生的原因进行分析，并探讨采用有效的防范措施进行预防。 在中低压电网中最常见的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压则分属于工频过电压和谐振过电压。弧光接地过电压产生的原因是当中性点采用不接地方式运行时，如果发生单相弧光接地故障且由于随着中低压电网的扩大，出线回路数增多，线路增长和中低压电网的扩大对地电容电流亦大幅度增加的原因造成弧光电流过大而不能自行熄灭，从而造成稳定的弧光接地短路和产生弧光过电压。该弧光过电压会长时间地加在系2统的绝缘上，并使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，从而发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。
3、铁磁谐振过电压产生的原因主要是采用中性点不接地方式运行的系统中仅电压互感器的一次侧中性点是接地的，同时由于电压互感器铁芯容易饱和的因素，当系统进行合闸充电操作或发生接地故障等现象时会引起系统元件参数出现不利的组合，从而引起铁磁谐振并产生铁磁谐振过电压。如果接地故障所产生的弧光为间歇性的则容易发生间歇性电弧并在电容和电压互感器之间引起多次放电，从而发生烧毁电压互感器和熔丝熔断的事故，使得系统失去电压互感器电源。因此有必要采用新的办法限制弧光接地过电压和铁磁谐振过电压对系统的影响。 目前，35kV 及以下配电网，绝大部分采用中性点不接地方式运行。为有效地限制过电压的危害，可以通过改善系统中性点的方
4、式入手解决问题。一方面在系统中性点集中接入了感性的消弧线圈，大大减少了发生单相接地故障是接地电容电流的数值，从而有效地促使电弧熄灭；另一方面，在系统中性点接入的消弧线圈的感抗较小（百欧级） ，而电压互感器的励磁感抗较大（千欧甚至兆欧级） ，则不容易满足 L=1/C 的条件，同时有了消弧线圈后，电容对小感抗放电，保护了电压互感器。目前自动调谐接地补偿装置主要是由五大部分组成：接地变压器、电动式消弧线圈、微机控制部分、阻尼电阻部分、中性点专用互感器和非线性电阻。 由于变电站内主变压器 10KV 侧绕组为开口三角形接法，无中性点引出，因此有必要引入接地变压器引出中性点，消弧线圈接入中性点。消3弧线圈
5、电流通过有载开关调节并实现远方自动控制，自动调谐接地补偿装置能够实现全补偿运行或很小的脱谐度，主要是由于在消弧线圈的一次回路中串入了大功率的阻尼电阻，降低中性点谐振过电压的幅值使之达到相电压的 5%10%。因为如果当系统的电容电流与消弧线圈工作电流相等时，即在谐振时中性点电压限制在允许值以下，这样就可实现全补偿方式，这是残流为最小的最佳工作方式。接地时残流很小，不会引起弧光过电压。所以，可在消弧线圈的一次回路中串入大功率的阻尼电阻，增大阻尼率的措施来达到。消弧线圈的脱谐率与电压及电网的阻尼率有关，当电网形成后其不对称电压基本是个固定值，消弧线圈为保证在单相接地时有效地抑制弧光过电压的产生，要求
6、脱谐率达到5%以内，那么只有改变阻尼率，才能改变位移电压，因此应当在消弧线圈回路串入电阻，保证阻尼率，控制中性点位移电压。 在低压电网中由于中性点不对称电压很小，为提高测量精度采用特制的中性点专用互感器，提高检测灵敏度；非线性电阻的采用对欠补偿下的断线过电压和传递过电压都有明显的抑制作用。消弧线圈接入系统必须要有电源中性点，在其中性点上接入消弧线圈，当发生单相接地时，流过变压器的三相同方向的零序磁通，经过油箱壁绝缘油及空气等介质形成闭合的回路，在油箱铁心等处产生附加的损耗，这种损耗是不均匀的，必然要形成局部过热，影响变压器的正常运行和使用寿命。所以接入此类接地变压器的消弧线圈的容量不应超过变压
7、器容量的 20%；为满足消弧线圈接地补偿的需要，同时也满足动力与照明混合负载的需要，可采用 Z 型接线的变压器即 ZN，yn11 连接的变压器。由于变压器高压侧采4用 Z 型接线，每相绕组由两段组成，并分别位于不同相的铁心柱上，两段线圈反极性相连，零序阻抗非常小。空载损耗低；变压器容量可以 100%被利用；并能够调节电网的不对称电压。由此可见，Z 型接线的变压器作为接地变压器是一种比较好的选择。 目前新型消弧线圈大部分采用有载调匝式调节方式，调节分接头数一般均大于 9，加宽了调流范围，以便能够达到最小的脱谐度；配有有载开关并可以远方电动或自动操作；有载开关在预调方式下工作，即正常调谐是在系统不
8、接地状态下切换，安全可靠。消弧线圈调谐是由微机控制器自动控制的，调谐时消弧线圈不须退出运行，克服了老式线圈的一些缺点。自动调谐接地补偿装置正常运行采用过补偿方式，消弧线圈接地回路串接阻尼电阻，以限制中性点电压；保证脱谐度及中性点的位移电压在限制范围内（脱谐度控制在 5%，消弧线圈的位移电压不大于相电压的 15%，故障点残流不大于 5A 为宜） ；控制部分采用微机控制自动消谐装置进行自动补偿；能自动检测电网对地电容参数的变化，自动和手动调整消弧线圈的分接头，使其运行在最佳的工作点，保证残流能降低到可靠熄弧的程度 因此，采用自动调谐补偿装置，中性点接入消弧线圈，对于由于电压互感器铁芯饱和和引起的铁磁谐振过电压具有很好的限制作用，能够彻底地解决此类问题。由于它是自动控制，并能实现远方遥控、遥信、遥测和遥调以适应无人值班变电站的需要。
