110kV变电站 XDTC550/35型调容式自动跟踪补偿消弧线圈故障分析及改造措施

110kV变电站 XDTC550/35型调容式自动跟踪补偿消弧线圈故障分析及改造措施

杨兴红 王健 田金生

华北石油电力分公司南部供电工区 河北任丘 062552

摘要：消弧线圈是电力系统中重要的接地补偿设备，其补偿效果的好坏直接影响到电网的安全可靠运行和经济效益。留路110kV变电站于2018年更换的XDTC550/35型调容式自动跟踪补偿消弧线圈，运行三年后，陆续出现装置调档频繁、控制板 、交流接触器、高压开关管易损坏等问题，影响了设备的安全运行，降低了服务质量。通过对XDTC550/35型调容式自动跟踪补偿消弧线圈出现的故障现象进行分析，我们对消弧线圈控制器进行了改造。改造后的控制器，并列、分列操作灵活、方便，设备安全运行系数增高。经过一段时间的试运行，证明该消弧线圈控制器改造后，减少了线路接地故障造成的危害，提高了供电质量，减少了损耗，保证电网安全可靠运行。

关键词：110kV变电站；消弧线圈；自动跟踪补偿；故障分析 改造措施

引言

留路110kV变电站是华北油田电网的一级要害部位, 是油田电网河间地区的枢纽变电站，担负着采油三厂生产生活的供电任务，站内共有35kV出线5条，分别向河一站、河三站、肃一站、肃二站、留十七站、等五个35kV级变电站供电，供电范围覆盖华北油田公司河间基地大部分地区，在整个油田电网中占据着重要地位，年供电量达3亿kWh。保证设备的安全运行，优质高效地完成油田电网的供电任务，是每一个变电运行值班人员的工作目标。消弧线圈是电力系统中重要的接地补偿设备，其补偿效果的好坏直接影响到电网的安全可靠运行和经济效益。我站2018年更换的XDTC550/35型调容式自动跟踪补偿消弧线圈，运行三年后，装置陆续出现问题，影响安全运行，降低了服务质量，通过对故障现象进行分析，我们查找原因总结经验，提出了改进方法。

1故障现象

通过三年的监视运行,我们发现该消弧线圈存在着以下几个方面的问题 ：

1.1 消弧线圈装置调档运行过于频繁。

1.2 消弧线圈的控制板时常烧坏。

1.3 消弧线圈装置内的交流接触器时常烧损。

1.4 消弧线圈装置内的高压开关管发生燃烧着火。

2故障原因分析

针对消弧线圈存在的以上问题，我们对各类故障发生的情况从以下方面进行了分析、总结：

2.1系统运行方式的变化：并列运行或分列运行。

2.2 两种运行方式下出线负荷分配情况

通过分析我们发现：当母线并列运行时，两套装置共同承担两段母线的跟踪补偿任务，此时两套装置同时发生调档，导致两套装置均不能做出准确判断。当母线分列运行时，各母线上的消弧线圈装置独自承担本母线的跟踪补偿任务，这样两台消弧线圈不能有效地经济运行，常常出现负荷分配不均匀的现象：一台消弧线圈过载运行，而另一台消弧线圈负载较小，于是造成消弧线圈频繁调档、补偿量不合理且事故率较高。另外，运行方式的改变，消弧线圈的运行状况并没有发生较大的改变，不能达到补偿量随着负荷的变化而变化的目的。

由上得出结论：该消弧线圈的控制装置无法准确地判断系统运行方式，依据当前运行方式随之进行有效、合理的调档运行，不能使消弧线圈随时处于经济、合理的运行状态。

3理论依据

3.1消弧线圈工作原理

在小电流接地系统中，一相接地，故障点有接地电容电流流过，其值等于系统正常时一相对地电容电流的3倍。接地电容电流通过接地点并产生电弧。电弧与非故障相相连将造成弧光短路；间歇性电弧还将引起系统过电压，并使设备绝缘薄弱处击穿，造成事故。在35kV系统中加装消弧线圈就可以限制接地点的电流，降低接地故障的危害。

当系统正常时，消弧线圈经电阻R接地，线路各相对地电容大小相等，相位相差120°。当电网发生单相接地时，利用消弧线圈提供的电感电流与接地电容电流同时流过接地点，且相位差180°相互抵消，从而使接地点的补偿电流较未补偿前的对地电容电流大为降低。。接地电容电流减小，达到熄灭电弧的目的，并降低过电压的数值，减少事故。同时电压互感器开口三角处继电器动作，其接点闭合，短接电阻R，防止烧坏电阻，保护系统稳定。当开口处的电压大于20伏时，发出接地信号，控制器报警、调档。

3.2 调容式自动跟踪补偿消弧线圈工作方式

自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，消弧线圈本身提供的感性电流不变，通过投切二次电容，也就是通过控制器自动（或手动）调档（0－15），改变电容的大小，使一次消弧线圈提供的感性电流变化，去补偿线路接地时接地点的电容电流。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果。如果档位适当，就能使接地电流合理地得到补偿，采用自动跟踪补偿的消弧线圈，可以将电容电流补偿到残流很小，使瞬时性接地故障自动消除而不影响供电。

4采取措施

经过分析研究，我们结合厂家原有设计，在消弧线圈控制回路加装一组控制开关K，如图接线：

该开关与2＃控制器相连，通过对该开关的控制，使两台消弧线圈二次控制回路随一次的并、分列而变化。正常情况，两台消弧线圈分列运行，两个控制器也分列运行，二次开关放在分列位置；运行方式改变，两台消弧线圈并列运行时，两个控制器也并列运行，二次开关放在并列位置。也就是说两台消弧线圈一次并列运行二次也必须并列运行。二次并列后两台控制器就会按要求调档。若一次并列二次不并列，两个控制器都调档，二者都不受对方限制，都频繁调档，造成前面提到的种种不良后果。

当母线分列运行时，各母线上的消弧线圈独自承担本母线的跟踪补偿任务，当母线并列运行时，两套装置共同承担两段母线的跟踪补偿任务，为保证两套装置负荷平衡及避免抢负荷，使其采用下述方法进行调节：主机（2＃控制器）在检测系统对地电容变化后不经延时，立即进行调节操作每次调节一档，调档完成后，主机将变为备机。备机（1＃控制器）在检测到系统对地电容变化后，不立即调节，而是延时30秒，在延时时间内主机进行调节后，备机不进行调节，此时，备机将转变为主机以此循环调节其档位差可保证不大于1档。采用这种方式，两台装置不必进行通讯联系省出了通讯口，提高效率，避免主副机频繁调档及因此造成的设备烧毁事故。

总结

改进后的控制器并列、分列操作灵活、方便，安全系数大幅提高。经过一段时间的试运行，消弧线圈上述故障明显减少，确保了消弧线圈的正常运行，减少了线路接地故障造成的危害，使电网运行的安全性和可靠性大幅度提高，设备故障率显著降低，节省了大量的维护费用和检修费用，取得了较大的经济效益和社会效益。

通过本次改造活动，我们的设备管理能力得到增强，提高了分析问题、解决问题的能力，增强了责任心，也使我们充分认识到自身工作的价值，认识到作为一名普通的一线工人，通过自己尽职尽责、细致勤奋的工作，为我厂节约、增效做出的巨大贡献。

参考文献

[1]江苏省电力工业局南通供电局编，《变电运行培训教材》（修订版），水利电力出版社出版，1990.

[2]江苏省电力工业局编，《变电运行技能培训教材：110kV变电所》，中国电力出版社，1995.

[3]全国电力工人技术教育供电委员会，《变电运行岗位技能培训教材》，中国电力出版社，1997.

[4]张全元主编，《变电运行现场技术问答》，中国电力出版社，2003.