供電系統(tǒng)消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)優(yōu)化研究摘要：從理論和實(shí)際運(yùn)行情況分析配電網(wǎng)中消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)行方式，并針對(duì)消弧線圈接地技術(shù)的特點(diǎn)，提出消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)的優(yōu)化方案。關(guān)鍵字：配電網(wǎng)消弧線圈自動(dòng)補(bǔ)償目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、緒論1\o"CurrentDocument"二、我國(guó)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式發(fā)展及現(xiàn)狀2三、宣恩縣配電網(wǎng)接地方式簡(jiǎn)介23.1配電網(wǎng)線路簡(jiǎn)介2\o"CurrentDocument"3.2配電網(wǎng)接地方式簡(jiǎn)介3\o"CurrentDocument"四、本課題主要研究?jī)?nèi)容3\o"CurrentDocument"五、消弧線圈發(fā)展過程.4\o"CurrentDocument"六、消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用特征.4\o"CurrentDocument"七、消弧線圈接地補(bǔ)償6八、消弧線圈接地系統(tǒng)的技術(shù)分析錯(cuò)誤!未定義書簽。九、消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)化探究錯(cuò)誤!未定義書簽。十、總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)：錯(cuò)誤!未定義書簽。一、緒論世界各國(guó)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，各個(gè)國(guó)家或一個(gè)國(guó)家的不同城市都不盡相同，主要是根據(jù)自己本地區(qū)配電系統(tǒng)的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，以及配電網(wǎng)的發(fā)展形式來確定，即使是同一個(gè)城市的同電壓等級(jí)中，也有可能并存有多種中性點(diǎn)接地方式。我國(guó)關(guān)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的規(guī)定：三相交流電網(wǎng)中性點(diǎn)與大地間電氣連接的方式稱為中性點(diǎn)接地方式，也可稱為電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式。中性點(diǎn)接地方式有4類9種:⑴高電阻、中電阻和低電阻接地；⑵高電抗、中電抗和小電抗接地；（3）不接地和消弧線圈接地；（4）直接接地。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DI-11620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》第3.1.2條規(guī)定:3kV一10kV不直接連接發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)和35kV，66kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地故障電容電流不超過下列數(shù)值時(shí)，應(yīng)采用不接地方式;當(dāng)超過下列數(shù)值又需在接地故障條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用消弧線圈接地方:（1）3kV一10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV，66kV系統(tǒng)，10A；（2）3kV一10kV非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)電壓為：①3kV和6kV時(shí)，30A；②10kV時(shí)，20A；③3kV一10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，30A。同時(shí)第3.1.4條規(guī)定:6kV一35kV主要由電纜線路構(gòu)成的送、配電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較大時(shí)，可采用低電阻接地方式。但應(yīng)考慮供電可靠性要求、故障時(shí)瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對(duì)電氣設(shè)備的影響、對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)要求以及本地的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等。二、我國(guó)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式發(fā)展及現(xiàn)狀我國(guó)自1949年以來、城市配電網(wǎng)（上海除外）一般沿用前蘇聯(lián)的規(guī)定，采用中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。在配電網(wǎng)發(fā)展初期，中性點(diǎn)在采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地是符合我國(guó)當(dāng)時(shí)國(guó)情的，對(duì)保證配電系統(tǒng)供電的可靠性發(fā)揮了重要作用。但近年來，隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，城市配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變化很大，在配電線路中電纜所占的比重越來越大，有些城市配電網(wǎng)的電容電流已經(jīng)達(dá)到數(shù)百安培，中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式逐漸暴露出一些無法克服的問題。為了解決中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式的種種弊端，我國(guó)有些城市已先后將部分配電網(wǎng)中性點(diǎn)改為經(jīng)小電阻接地的運(yùn)行方式。例如上海23kV電纜網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，已有近80年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；深圳10kV配電網(wǎng)由于電纜不斷增加，從1995年開始實(shí)施配電網(wǎng)中性點(diǎn)改為經(jīng)小電阻接地;廣州市區(qū)10kV配電網(wǎng)（以電纜為主）中性點(diǎn)也有部分地區(qū)改為經(jīng)小電阻接地的運(yùn)行方式;；1996年蘇州市新加坡工業(yè)園區(qū)在20kV電纜配電網(wǎng)中正式采用中性點(diǎn)小電阻接地方式；北京地區(qū)中壓配電網(wǎng)在50年代時(shí)期，城市電網(wǎng)改造統(tǒng)一升壓為10kV，中性點(diǎn)為不接地或經(jīng)消弧線圈接地，在1959年前后，還將東城變電站和北城變電站兩個(gè)地區(qū)10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)，改為經(jīng)消弧線圈和電阻并聯(lián)接地的運(yùn)行方式。三、宣恩縣配電網(wǎng)接地方式簡(jiǎn)介3.1配電網(wǎng)線路簡(jiǎn)介截止2012年10月，宣恩電網(wǎng)上網(wǎng)電站共27座；總裝機(jī)容量42.36MW，皆為水電。所有裝機(jī)中地調(diào)直接調(diào)度電廠1座，裝機(jī)容量10MW，其余為縣調(diào)直接調(diào)度。恩施電網(wǎng)整體接入500kV系統(tǒng)運(yùn)行后，宣恩電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了極大變化。宣恩電網(wǎng)已形成以110KV網(wǎng)絡(luò)為中心聯(lián)恩施電網(wǎng)，以35KV網(wǎng)絡(luò)為骨架聯(lián)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以10KV網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)輻射用戶的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)宣恩電網(wǎng)現(xiàn)有110KV變電站一座，變電容量60兆伏安，110KV線路兩條，分別與220KV旗峰壩變電站和景豐電站相聯(lián)形成環(huán)網(wǎng)；現(xiàn)有35KV變電站7座，變電總?cè)萘?6.2MVA，35KV輸電線路11條，總長(zhǎng)270千米，10KV開關(guān)站5座；10KV間隔41回，35KV間隔13回。截止2012年底，宣恩電網(wǎng)變電站情況見表1.表1宣恩電網(wǎng)變電站情況地址銘牌總?cè)萘浚ㄇХ玻┳儔浩髋_(tái)數(shù)（臺(tái)）電壓等級(jí)第一臺(tái)變壓器投運(yùn)日期蓮花壩變電站600002110KV2004.43.2配電網(wǎng)接地方式簡(jiǎn)介在配電網(wǎng)發(fā)展的初期，由于配電線路絕大部分采用架空裸導(dǎo)線供電，對(duì)地的電容電流不大，所以35kV配電系統(tǒng)采取中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式運(yùn)行。10kV配電系統(tǒng)采取不接地方式運(yùn)行。但近些年隨著配電網(wǎng)的高速發(fā)展，電纜線路的所占比重越來越大，使線路電容電流的數(shù)值大幅度增加。據(jù)2009年對(duì)部分變電站電容電流的實(shí)地測(cè)量，蓮花壩變電站為了滿足過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行要求只能在每臺(tái)主變的中性點(diǎn)采用兩臺(tái)2200kVA的消弧線圈。但在非正常運(yùn)行方式時(shí)（一臺(tái)變壓器帶35kV兩條母線）會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)償問題，此時(shí)如果發(fā)生斷線故障會(huì)產(chǎn)生很高的斷線過電壓，威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。針對(duì)此種情況在2012年宣恩電力公司就開展了消弧線圈接地方式的研究，經(jīng)過幾年的調(diào)查研究，決定首先在10kV配電系統(tǒng)采用消弧線圈接地方式運(yùn)行。并于1994年宣恩電力公司下發(fā)了對(duì)境內(nèi)變電站（電壓等級(jí)220kV/35/10）的35kV和10kV配電系統(tǒng)采用消弧線圈接地運(yùn)行方式。同時(shí)對(duì)此供電區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷側(cè)變電站進(jìn)行了消弧線圈接地方式的改造。然后在境內(nèi)35kV和10kV系統(tǒng)陸續(xù)進(jìn)行了消弧線圈接地方式的改造。四、本課題主要研究?jī)?nèi)容供電系統(tǒng)消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的綜合性問題，它不僅涉及到電網(wǎng)本身運(yùn)行的安全可靠性、過電壓及絕緣水平，而且對(duì)通訊干擾、灰身和電氣設(shè)備的安全也有重要影響。因此，它是目前宣恩電網(wǎng)的供電部門需要研究、解決的重要運(yùn)行問題之一。宣恩電網(wǎng)應(yīng)從本地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，充分考慮本地區(qū)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電可靠性、繼電保護(hù)的技術(shù)要求、電氣設(shè)備的絕緣水平、人身安全、對(duì)通訊的影響及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等方面的綜合因素，參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和其他地區(qū)成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，找出適合宣恩地區(qū)配電網(wǎng)供電系統(tǒng)消弧線圈接地補(bǔ)償系統(tǒng)優(yōu)化方式。五、消弧線圈發(fā)展過程消弧線圈早期采用人工調(diào)匝式固定補(bǔ)償?shù)南【€圈，稱為固定補(bǔ)償系統(tǒng)。固定補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是：將消弧線圈整定在過補(bǔ)償狀態(tài)，其過補(bǔ)程度的大小取決于電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)不使中性點(diǎn)位移電壓超過相電壓的15%，之所以采用過補(bǔ)償是為了避免電網(wǎng)切除部分線路時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的串聯(lián)諧振過電壓。因?yàn)槿缯ㄔ谇费a(bǔ)償狀態(tài)，切除線路將造成消弧線圈電容電流減少，可能出現(xiàn)全補(bǔ)償或接近全補(bǔ)償?shù)那闆r。但是這種裝置運(yùn)行在過補(bǔ)償狀態(tài)當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生了事故跳閘或重合等參數(shù)變化時(shí)脫諧度無法控制，以致往往運(yùn)行在不允許的脫諧度下，造成中性點(diǎn)過電壓，三相電壓對(duì)稱遭到破壞。可見固定補(bǔ)償方式很難適應(yīng)變動(dòng)比較頻繁的電網(wǎng)，這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網(wǎng)電容電流自動(dòng)調(diào)諧的裝置，這類裝置又分為兩種，一種稱之為隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)。隨動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是：自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化，隨時(shí)調(diào)整消弧線圈，使其保持在諧振點(diǎn)上，在消弧線圈中串一電阻，增加電網(wǎng)阻尼率，將諧振過電壓限制在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，控制系統(tǒng)將電阻短接掉，達(dá)到最佳補(bǔ)償效果，該系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高壓調(diào)整。另一種稱之為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系統(tǒng)的工作方式是：在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)整消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，徹底避免串聯(lián)諧振過電壓和各種諧振過電壓產(chǎn)生的可能性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，瞬間調(diào)整消弧線圈到最佳狀態(tài)，使接地電弧自動(dòng)熄滅。這種系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)整，從根本上避免了串聯(lián)諧振產(chǎn)生的可能性，通過適當(dāng)?shù)目刂?，該系統(tǒng)是唯一可能使電網(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置繼續(xù)使用的系統(tǒng)。中國(guó)主要產(chǎn)品有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)南【€圈國(guó)內(nèi)主要有五種產(chǎn)品，分別是調(diào)氣隙式，調(diào)匝式，調(diào)容式，高短路阻抗變壓器式和偏磁式。六、消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用特征對(duì)于我國(guó)城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的要求在《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》、《3?220KV交流電力工程過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》中做出了詳細(xì)的規(guī)定。對(duì)中性點(diǎn)接地方式的分析表明：⑴配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式應(yīng)在確保人身安全和設(shè)備安全的要求下,視不同電壓等級(jí)采用不同種接地方式。⑵自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈以快速、準(zhǔn)確的對(duì)電容電流進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，最大程度確保最小殘流，避免人工調(diào)諧的煩瑣和誤差。在消弧線圈串聯(lián)電阻接地的原理上討論消弧線圈并聯(lián)電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)非線性電阻接地的方案。消弧線圈接地系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，中性點(diǎn)的長(zhǎng)時(shí)間電壓位移不應(yīng)超過額定相電壓的15%。消弧線圈接地系統(tǒng)故障點(diǎn)的殘余電流,對(duì)未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)單相接地故障電流超過30A的3?10KV系統(tǒng)和20KV及以上系統(tǒng),分別不宜超過10A和5A。必要時(shí)可將系統(tǒng)分區(qū)運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行電消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償運(yùn)行方式。如消弧線圈容量不足，允許短時(shí)期以欠補(bǔ)償方式運(yùn)行，但脫諧度不宜超過10%。1消弧線圈工作原理消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，故障點(diǎn)流過電容電流，消弧線圈提供電感電流進(jìn)行補(bǔ)償，使故障點(diǎn)電流降至10A以下，有利于防止弧光過零后重燃，達(dá)到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現(xiàn)的幾率，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時(shí)，不僅可以有效的減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時(shí)也最大限度的減小了故障點(diǎn)熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。所謂正確調(diào)諧，即電感電流接地或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調(diào)諧程度V=(IC-IL)/IC。當(dāng)V=0時(shí)，稱為全補(bǔ)償，當(dāng)V>0時(shí)為欠補(bǔ)償,V<0時(shí)為過補(bǔ)償。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對(duì)值越小越好，最好是處于全補(bǔ)償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點(diǎn)上。但是在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網(wǎng)，當(dāng)消弧線圈處于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下其中性點(diǎn)位移電壓是未補(bǔ)償電網(wǎng)的10~25倍，這就是通常所說的串聯(lián)諧振過電壓。除此之外，電網(wǎng)的各種操作(如大電機(jī)的投入，斷路器的非同期合閘等)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，所以電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，或發(fā)生單相接地故障以外的其它故障時(shí)，小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當(dāng)電網(wǎng)未發(fā)生單相接地故障時(shí)，希望消弧線圈運(yùn)行在遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)。運(yùn)行在完全狀態(tài)下的消弧線圈一般都會(huì)投入阻尼電阻來抑制諧振過電壓，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，有良好的收效。2、消弧線圈接地方式的特征在多種接地方式中，絕大多數(shù)電力系統(tǒng)專家一致贊同采用消弧線圈接地方式其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)消弧線圈接地后，能使故障點(diǎn)的電流減小，降低了恢復(fù)電壓速度，減小了弧光接地過電壓，有利于電弧熄滅，避免了單相瞬時(shí)接地故障的跳閘，提高了可靠性。由于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地減小了接地點(diǎn)的電流，也就減輕了設(shè)備的損壞程度，抑制了電弧的擴(kuò)散范圍。電網(wǎng)單相接地后仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間(規(guī)程允許2小時(shí))，保留充足的時(shí)間對(duì)故障線路進(jìn)行檢修。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地可以徹底消除PT引起的鐵磁諧振。消弧線圈電感Lx與電壓互感器勵(lì)磁電感Lp相比，要小得多,差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在零序回路中,Lx與Lp是并聯(lián)的。所以Lp幾乎被Lx短接,Lp因飽和引起的三相不平衡;也不會(huì)產(chǎn)生過電壓。經(jīng)消弧線圈接地減小了接地電流，從而創(chuàng)造了配電網(wǎng)電磁兼容環(huán)境。輸電線路電磁場(chǎng)對(duì)通信與信號(hào)系統(tǒng)的干擾問題是相當(dāng)重要的，每一條交流線路的周圍空間都建立了交變電磁場(chǎng),而交變電磁場(chǎng)又在鄰近的導(dǎo)體回路中感應(yīng)出電壓，當(dāng)這種回路是位于高壓輸電線路附近的通信線路或信號(hào)系統(tǒng)時(shí)，感應(yīng)出來的電壓就可能造成嚴(yán)重的干擾，甚至危及工作人員的安全或引起信號(hào)裝置的誤操作。消弧線圈接地方式，因消弧線圈的接入，改變了系統(tǒng)參數(shù)，使綜合零序阻抗變得很大，從而不可能引起音頻的干擾。即使架空線路斷線，落到低壓線或電話線上也不能造成人身傷害。發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電流的分布和故障點(diǎn)無關(guān),而取決于消弧線圈的安裝地點(diǎn)及其相對(duì)位置，可以設(shè)法調(diào)節(jié)接地電流的分布，使電磁感應(yīng)得以相互抵消。但在系統(tǒng)發(fā)生諧振時(shí)，通信將受到干擾，消弧線圈調(diào)整系統(tǒng)需要設(shè)法消除這種狀態(tài)。經(jīng)消弧線圈接地對(duì)人身安全影響較小。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，穩(wěn)態(tài)接地電流小，故障點(diǎn)的接觸電壓和跨步電壓低，不會(huì)影響人身安全。七、消弧線圈接地補(bǔ)償我國(guó)6~10kv配電網(wǎng)的電流變壓器都是三角結(jié)線，無中性點(diǎn)引出，如利用普通的三相芯式結(jié)構(gòu)的配電變壓器將高壓中性點(diǎn)引出，在其中性點(diǎn)上接入消弧線圈，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過變壓器的三相同方向的零序磁通，經(jīng)過油箱壁絕緣油及空氣等