消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置在高桥石化炼油区域1#110kV站内的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置在高桥石化炼油区域1#110kV站内的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】 随着国民经济的发展和供电系统的不断完善,对于电力系统的安全运行及供电可考性的要求越来越高,而中性点接地方式的选择会直接影响电力系统的安全运行及供电可靠性。由于我国6kV配电系统中大多采用中性点不接地运行,在单相接地故障时中性点不接地系统中的故障电流随线路长度增加和额定电压提高而增大,这使电弧接地故障难以自动消除,而间歇电弧接地会在系统中引起过电压,导致非故障相绝缘损坏,继而发展成为两相短路故障。为了解决这一问题,全国电网普遍采取在中性点装设消弧线圈。上海高桥石化炼油区域内6kV系统也为中性点不接地系统,也存在同样的问题,我们今天来探讨一下装设消弧线圈的必要性及具体实施方式。
【关键词】 消弧线圈中性点脱谐度选线
上海高桥石化炼油区域内6kV系统采用的是中性点不接地方式运行,这种接地方式有一个好处,即运行中可允许单相接地故障存在一段时间,当故障为电缆接地等设备发生永久性故障时,要求运行人员一般可在两小时内将故障线路切除,这样,即使在发生单相接地的系统中仍可带故障运行,所以供电可靠性较高。
在中性点不接地系统中,当系统中没有任何故障时,平衡三相系统的中性点电位等于地电位,三相对地电压相等且均为相电压,而当单相接地时,接地相的电位等于地的电位,非故障相的对地电位升至系统线电压,即非故障相的绝缘将受到的正常电压。实际中使用的电缆及电机电器的导电部分都存在对地分布电容,当发生单相接地故障时,故障点接地电容电流。从公式中可以看出,电容电流与电容成正比关系,对地电容越大则电容电流也越大。而对于电缆线路来说,电容与电缆长度成正比,高桥石化炼油区域1#110kv站配出回路均为电缆配出回路,接地电容电流相当大,接地电弧不能自行熄灭还会出现电弧接地过电压。电弧接地过电压持续时间长,影响面大,对线路绝缘薄弱点威胁很大。单相接地故障存在时间一长,往往会发展成为两相短路故障。中性点不接地系统中还容易发生电磁式电压互感器引起的铁磁谐振,这会损坏电压互感器或熔断其熔断器。
为解决上述问题就需要降低故障时故障点的对地电容电流,一般做法是在中性点装设消弧线圈。当发生接地故障时,由于消弧线圈产生的感性电流可以补偿故障点的电容电流,从而使故障点的残流变小,达到自然熄弧的目的,防止事故扩大的目的。此外,单相接地故障发生后,运行人员要在两小时内排除故障,这需要配套相应的选线装置,给运行人员试拉回路提供一定的依据,并对快速找出故障点起到很大的帮助作用。
我们以上海高桥石化炼油区域1#110kV站为例,来说明消弧线圈自动消谐及接地选线成套设备的在高桥石化炼油区域的应用。
高桥石化炼油区域1#110kV站6kV系统有四段母线,均为中性点不接地系统,且四段母线的配出回路均为电缆配出回路,每段母线下配出回路电缆较长,对地分布电容较大,正常运行时的电容电流均在10-12A左右,为此我们在每段母线上增加一套消弧线圈自动消谐及接地选线的成套设备,我们选用的设备为思源电气的XHK-II-ZP型消弧线圈自动消谐及接地选线成套设备。该设备的接线图如图1:
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,控制器装配在消弧线圈控制屏中。
这套装置中的有载消弧线圈是带铁心的消弧线圈,设有11档分接头,可通过电动机来调整分接头的位置从而改变消弧线圈的电感量。消弧线圈接在接地变压器的中性点上,当系统发生单相接地时,流过消弧线圈的感性电流与流入接地点的容性电流相位相反,接地通道中的残流即为电感电流与电容电流的差值。调整电感电流,就可以使接地残流达到最小值,从而消除接地过电压。
一般来说,我们选用消弧线圈补偿均采用预补偿,且消弧线圈通常不在全补偿状态下运行,而是处于一定的脱谐状态,用脱谐度V来标示:
v>0,为欠补偿,v
此装置中还设有阻尼电阻箱,阻尼电阻是用来限制谐振过电压,保护整套装置安全有效运行的一个重要组成部分:
=);
其中,,,R为阻尼电抗
增加阻尼电阻的目的是当系统发生谐振时,保证中性点的位移电压小于15%相电压,维持系统的正常运行,防止谐振过电压。当系统发生单相接地时,中性点流过很大的电流,此时必须将阻尼电阻短接,达到保护阻尼电阻的目的。当系统发生单相接地时,中性点电压升高,中性点电流增大,当大于设定值时,可控硅自动触发导通,迅速将阻尼电阻短接,当单相接地消失后,可控硅在过零时自动关断,恢复正常运行。
消谐装置自动调谐时,是以设置在控制器中的脱谐度及残流为标准,当系统的脱谐度,残流超出此范围,控制器发出指令,控制电机来调整消弧线圈的有载开关,使调整后的脱谐度及残流满足要求。目前运行中的四套消弧线圈脱谐度的设置值为2%～25%,残流的设置值为1A～5A。
发生单相接地故障时,我们目前用试拉回路的方法找到故障线路,对于连续生产型的石化企业,试拉回路对生产的影响性很大,若配有选线功能,为运行人员试拉回路提供一定的依据,对快速找到故障点起到很大的帮助作用,XHK-II-ZP+消弧线圈自动调谐及选线成套装置采用并联中电阻选线方法,在接地时短时投入并联电阻,投入时间不超过1秒,向接地点注入有功分量,使接地线路的电流幅值与相位都有很明显的变化,区别于其他正常线路。通过并联电阻,增加了零序电流的有功分量,采用独特的DK选线法使选线准确率确实达到100%。DK选线方法克服了残流增量法接地后调整消弧线圈以及对高阻接地选线不准的缺点,能够正确对金属接地、高阻接地和母线接地进行准确选线,对极性难以判断的出线也可以正确选线,选线准确性达到100%。调匝式消弧线圈并联中电阻选线方式,综合了调匝式消弧线圈补偿速度快和电阻接地选线两种方式的优点,既保持了电阻接地可以准确选线的优点,又可以减少接地点残流,预调式补偿方式的消弧线圈还限制弧光接地过电压,确保对瞬时性接地进行有效补偿和对于永久性接地故障准确选线,必要时可以跳闸。我们实际运行中对于选线后回路跳闸设置中,设置为不跳闸。
设备现场试验结果表明:在各种线路接地试验中,并联中电阻选线能够显著增加故障线路零序电流,选线全部正确,相对其它同时参加试验的选线装置,该装置的选线性能远为优越。并联电阻投运时,对系统无冲击,并能进一步降低中性点电压,不会影响设备安全运行。
装置具有以下特点:
(1)接地补偿速度快,能够在10μs内对单相接地故障进行补偿,大大降低了由瞬时性接地故障发展成永久故障的几率。
(2)装置具有完善的安全机制,一次设备采用调匝式消弧线圈,在单相接地发生时或者在系统出现故障(如CT、VT断线或者电源失电)时对消弧线圈有载开关进行闭锁,其补偿感性电流不需要二次设备来维持,不会产生谐波,系统运行可靠性高。
(3)控制器内置选线功能,每套最多可做到48路出线接地选线功能。采用并联中电阻技术,实现快速补偿和准确选线的完美组合。
(4)可以实现多台消弧线圈的联机运行。
(5)采用大屏幕汉字LCD显示屏,菜单图形化界面,配有汉字打印机,装置设有RS-232/RS-422/RS-485串行接口,可作为一个子站与各种综合自动化系统连接,实现无人值班站的远方监控。
(6)控制器内置故障录波功能,能记录接地故障前、接地故障初始时段、接地故障消失时段、接地故障消失后时段,零序电压和补偿电流的波形。整个装置具有记录200次接地故障波形的能力。
(7)装置具有强大的统计功能,能够存储500次接地信息,并能将一年中的接地信息按故障持续时间、接地中性点电压、接地线路号等进行统计,并按照报表的形式打印,便于对系统故障进行统计分析。
高桥石化炼油区域1#110kV站于2007年11月开始使用思源电气的XHK-II-ZP+消弧线圈自动调谐及接地选线成套装置,至今为止一直处于安全运行状态,根据实际系统运行情况,可自动调节有载消弧线圈分接头使之处于最佳工作状态,能有效补偿电容电流。因在该套设备投入运行期间系统内还未发生过单相接地故障,选线的正确性还有待实践的检验。
参考文献:
[1]赵智大.《电力系统中性点接地问题》.北京工业出版社;
[2]李福寿.《中性点非有效接地电网的运行》.水利电力出版社;
[3]《XHZ-II-ZP型消弧线圈并联中电阻接地装置现场资料汇编》.上海思源电气.