消弧线圈档位设置不合理导致35kV线路送电异常分析

  消弧线圈档位设置不合理导致35kV线路送电异常分析

戚杰

惠州电力勘察设计院有限公司 516001

【摘要】某变电站采用手动调匝式消弧线圈，由于新投运35kV线路导致电网参数发生变化，线路合闸充电时发生母线接地告警。手动调匝式消弧线圈无法进行自动调谐，而常规电网电容电流测试需在全站停电条件下进行，在运变电站不具备实施条件。本文通过一起消弧线圈接地系统送电异常实例分析，对消弧线圈档位进行核算，提出消弧线圈档位调整建议，为运行人员消除故障提供参考。

【关键词】虚幻接地、消弧线圈档位、中性点位移电压、接地

0引言

手动调匝式消弧线圈由于无在线实时监测电网电容电流的设备，无法根据电网电容电流的变化进行自动调节。当变电站规模增大，运行方式发生变化时，有可能因为消弧线圈档位的不合理导致虚幻接地故障。本文通过一起消弧线圈接地系统35kV线路送电异常实例，分析故障原因，并通过计算论证消弧线圈的最佳档位，为运行人员消除故障提供参考。

1故障经过

某变电站35kV侧采用经消弧线圈接地系统，2台主变共用1台消弧线圈。由于周边铸造厂扩建生产线，从本站扩建1回35kV电缆线路，以满足用户用电需求。在对该线路合闸充电时，变电站35kV母线出现电压不平衡，并发接地报警信号，退出线路则接地告警消失，母线电压正常。线路投运前后三相对地电压数据见表１。

表1 投运前后35kV母线电压

2故障分析

2.1电容电流核算

根据《电力工程设计手册》，电网中的单相接地电容电流由电力线路和电力设备两部分电容电流组成。变电站电力设备增加的接地电容电流百分数见表2。

表2 变电站增加的接地电容电流值

电缆线路的单相接地电容电流按下式计算：

（1）

架空线路单相接地电容电流按以下计算，无架空地线单回路

    （2）

有架空地线单回路

     （3）

式中，UN—系统标称电压，kV；l—线路长度，km；IC—对地电容电流，A，C—每相对地电容，μF。

              通过收集电网GIS台账数据，某变电站35kV线路参数见表3。考虑架空地线对单相接地电容电流的影响。按照公式（1）~（3）计算某变电站35kV线路单相接地电容电流值，计算结果见表4。

表3某变电站35kV线路参数

表4 某变电站35kV线路单相接地电容电流

2.2故障原因推断

投运前已进行摇绝缘，并进行直流耐压试验，确认泄漏电流值符合要求，可排除因电缆绝缘问题导致接地告警。

分析消弧线圈投运后母线电压实测值（见表1），投入消弧线圈后，三相电压不平衡度增加。中性点位移电压幅值的升高，将导致三相对地电压出现严重的不平衡[1]，当消弧线圈投入运行后，补偿电网在正常运行情况下，消弧线圈的电感与电网的三相对地电容构成电压谐振回路，如图1所示。当接近谐振条件时回路中电流增大，消弧线圈上电压也即中性点位移电压增大。在运消弧线圈实测参数见表5，目前处于第5档，对应电感电流18.8A,依据表5电容电流核算结果，某变电站35kV线路单相接地电容电流值为18.3A，接近全补偿状态。综上所述，可推断由于新建35kV线路投运，消弧线圈装置在原有档位运行会导致虚幻接地，引发接地告警。

图1 电压谐振等值回路

表5在运消弧线圈实测参数

3消弧线圈合理档位分析

3.1中性点位移电压、故障点残流

根据《导体和电器选择设计技术规定》要求，中性点经消弧线圈接地的电网，应满足中性点位移电压不应超过额定相电压的15%。另根据相关文献资料[2]，接地电弧补偿后的故障点残流一般控制在5A以下，便于接地电弧的瞬间熄灭。

中性点位移电压可按下式计算：

（4）

式中，U0—中性点位移电压，kV；Ubd—0.8%相电压，kV；d—阻尼率，

—脱谐度。根据公式（4）计算消弧线圈接地系统参数结果见表6。

表6消弧线圈接地系统参数计算结果表

3.2消弧线圈档位合理性分析

对表6的消弧线圈接地系统参数分析如下：

1)消弧线圈位于第5档：35kV多业线投入时，由于单回电容较大，中性点位移电压

偏移百分比达到16.24%，超过规范要求的15%，现场运行异常，保护装置报接地告警信号。

2)消弧线圈位于第6档：为解决35kV多业线投入后，中性点位移电压偏移过大问

题，按照消弧线圈正常运行时应偏离谐振点的原则，将消弧线圈调至第6档，中性点位移电压偏移由16.24%降至7.21%，残流2.05A小于5A，接地电弧可在瞬间熄灭。

3)消弧线圈位于第7、8、9档：调至第7档后，中性点位移电压偏移百分比降至

4.13%，残流3.57A较第6档上升，但仍满足灭弧要求，当调整至第8、9档时，残流进一步上升至5.46、7.05A，不利于故障时灭弧。

综合分析，35kV多业线投入后，建议将消弧线圈档位由第5档位调整至第6或7档，此时中性点位移电压偏移百分比小于15%，且故障点残流较为合理。

4结论

        对于手动调匝式消弧线圈接地系统，由于不能进行自动调谐，当电网参数发生变化时，会引起由消弧线圈档位设置不合理导致的虚幻接地故障，本文通过计算分析得出的消弧线圈的档位调整建议，可为运行人员消除故障提供参考。

参考文献

[1]李福寿.消弧线圈自动调谐技术讲义[Z].上海思源电气股份有限公司,2002.

[2]要焕年，曹梅.电力系统谐振接地[M].2版.北京：中国电力出版社，2009.

[3]中国电力工程顾问集团有限公司，中国能源建设集团规划设计有限公司.电力工程设计手册：变电站设计[M].北京：中国电力出版社，2019.