(2)比较有效地解决了调谐过电压问题,老式消弧线圈系统由于自身结构上的限制,当消弧线圈的感抗与系统对地的容抗相等时,即产生调谐过电压,其值的高低与系统对地不对称电压的高低、电网的阻尼率的高低以及消弧线圈的脱谐度大小有关,如下式(附1)
式中 ubd——电网对地的不对称电压;
v——消弧线圈的整定脱谐度;
d——电网对地的阻尼率:
uNB——中性点对地的位移电压。
从上述可知,如电网对地的不对称电压比较高、阻尼率比较小、消弧线圈的阻抗与电网对地的容抗相等即V=0时,位移电压uNB比较高,可达到不对称电压的25~50倍,造成三相电压的严重不对称,影响设备的安全运行,其波形如图3所示,因此老式消弧线圈规程明确规定在过补点运行图中的A点,使中性点对地电压保持在相电压的15%以下,严禁在全补状态B点运行,防止调谐过电压的出现,其脱谐度不大于10%,实际在调谐时很难达到这一要求,一方面离调谐点比较近,容易出现电压;另一方面如电网对地不对称,电压比较高时这一要求很难达到,因此实际调谐中V达到20%~30%,甚至达到40%,这样消弧线圈系统残流就比较大,影响消弧线圈效果。为提高消弧线圈的灭弧效果和防止调谐过电压的发生,从提高电网的阻尼率着手,从(1)式可知,增加d,UNB即下降,为此我们在消弧线圈中人为地加入阻尼电阻,即增大电网的阻尼率使UNB下降到规程允许的15%相电压以下,这样即实现了残流最小的工作方式,又使谐振点的电压降到允许的数值,如图3中的曲线2。实施方法如图4所示:R1为一次阻尼方式,R2为二次阻尼,根据电网的参数可单独用R1或R2,也可同时使用。阻尼电阻的确定要根据电网参数来选定,可用下式来表示(附2)
式中 R——需要增加的阻尼电阻值,
ωL——消弧线圈最小分头电流的阻抗,
URB——中性点位移电压的允许值,15%相电压:
ubd——中性点不对称电压值;
P——消弧线圈的阻尼率,一般为2%~3%。
(3)抑制内过电压的效果比较好。从理论上来讲,中性点不接地的35kV及以下中压配电网,内过电压不至于造成设备的损坏,所以从设计上就没有采取限制,内过电压以及传递过电压等在配电网上时有发生,严重地威胁着配电网的安全运行。铁磁谐振过电压激发起间歇性弧光过电压,使PT保险熔断,烧毁PT,甚至发展成“火烧连营”事故,电容电流较大的地方,由单相接地电弧不能熄灭,引起弧光过电压波及的面比较大,往往造成大面积停电事故。从多次事故分析和现场录到的事故波形图分析可知:由于一次事故激发起几种内过电压时,由于波形叠加造成的设备的薄弱环节被击穿造成事故。因此中压电网采取一些必要的限制内过电压措施势在必行。我们在开发研制自动跟踪自动调谐式消弧线圈时,从两个方面来限制内过电压:一方面从改变参数人手,中性点不接地电网易发生串联谐振过电压,因为当容抗XC与感抗XL相等时,即发生铁磁谐振过电压,那么在中性点不接地的电网接入消弧线圈,破坏产生谐振的条件;另一方面在中性点上增设内过电压保护器,进一步加强对内过电压的保护,如图5所示。这种具有非线性电阻性质的内过电压保护器在正常运行时不起作用,是消弧线圈接地系统,当系统出现内过电压时,中性点就成为小电阻接地系统,把过电压的能量释放了。
这种接地方式既发挥了消弧线圈接地的优点,又发挥了小电阻接地的优点。
(4)采用多种在线测量电容电流的方法,以适应不同电网的需要。自动跟踪自动调谐式的消弧线圈系统测量电容电流的方法尤为重要。只要测量准确,才能保证调谐的准确,但是由于配电网的情况不一样,很难用一种方法来适合不同的配电网,所以研究多种的测量方法,适应配电网的不同情况,才能保证调谐的准确性。
(5)功能完善的微机控制器满足电网自动化的要求并作为成套装置的核心。
(6)考虑到微电子技术使用到强电方面的控制,设置了独立的手动部分,也就是微机处在异常状态时,用切换开关打到手动位置,这样消弧线圈正常运行,只不过不能自动跟踪,不会影响系统的补偿。
(7)阻尼电阻是解决调谐过电压的有效措施,它的可靠性如何直接影响到整套装置的可靠问题,为此,我公司为提高阻尼部分工作的可靠性,采取了如下措施:
1)阻尼电阻在正常时,接入运行,当电网接地时利用真空接触器快速将其短接,为保证可靠短接,采用零序电压和零序电流双套短接措施,而且操作电源一套为直流,另一套为交流,防止短按时保险器熔断。
2)电阻结构上采用连续缠绕,减少接点,而且为提高测量精度采用无感电阻。
3)热容量大,且耐压水平较高(达到20000V)。
实际应用存在的问题及措施
该系统依然存在些小的问题:①消弧线圈投入运行后,原有的零序保护继电器很难发挥作用,对系统进行了完善,在该系统加装了LH谐波方向型单相接地保护装置,使该系统不仅可以限制单相接地故障电流在5A以下,而且还可以准确地判断出故障线路。②阻尼电阻箱在出厂时,为双电源真空开关控制回路,在正常情况下,防止串联谐振;当系统发生接地时,快速将其短接,以避免影响消弧线圈出力,假如真空开关没有动作则需多加几道措施,一方面增加一组真空开关以备用;另一方面,增加一组大容量晶闸管,既保证了快速投入/切断,又增加了一套后备保护。③该系统在运行过程中是相对独立的,其实际的调谐过程以及发生单相接地时的状态很难掌握,为了便于了解,我们要求厂家在原来的基础上,就软件、硬件做出些改动,要求在单相接地发生的前后30ms内,对该过程进行录波,利用DSP数字信号处理技术综合分析接地暂态及稳态信号,便于正确了解事故类型,为安全运行提供决策依据。