【正文】 計算結(jié)果Ic＞10A，按規(guī)程規(guī)定必須裝設(shè)消弧線圈， (5)消弧線圈容量： W＝＝35/31/2＝(kVA) 故選用XDJ550kVA/35kV型消弧線圈兩臺。消弧線圈的投入運(yùn)行臺數(shù)、整定值視35kV配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況而定。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的接線問題 三峽陳家沖220kV變電所(以下簡稱陳變)是三峽施工供電系統(tǒng)的總降壓變電所，其主變壓器有三個電壓等級：220/110/35kV，即高、中、低壓三個繞組。因陳變接入的220kV和110kV電網(wǎng)中變電所主變接線組別均為Yo型，故陳變主變壓器220kV和110kV兩個繞組相應(yīng)選定為Yo/Yo，接線，如第三繞組(低壓繞組)仍選擇Yo型接線組別，三次諧波電流只能通過主變鐵芯、空氣和外殼等構(gòu)成回路，產(chǎn)生一個較小的三次諧波磁通，它會使鐵軛夾件和油箱等鐵磁物體產(chǎn)生附加的鐵損耗，降低變壓器效率并引起局部過熱。因此，低壓繞組(35kV)不能選擇Y接線。選擇Δ接線時，很小的三次諧波磁通就要在Δ繞組內(nèi)產(chǎn)生一個三次諧波電流，它所產(chǎn)生的三次諧波磁通就要抵消原來鐵芯中的三次諧波磁通，從而使鐵芯中的合成磁通基本呈正弦波，附加損耗問題也隨之消失。這是較大和大容量(大于1800kVA)必須考慮的問題，陳變主變?nèi)萘繛?3000kVA必須考慮這一問題，因而陳變主變第三繞組采用Δ接線。 主變第三繞組即低壓35kV繞組采用(接線組別后，又帶來了35kV側(cè)無中性點(diǎn)的問題，以致經(jīng)消弧線圈接地的中性點(diǎn)接線無法引接。為此，陳變設(shè)計時，在35kVI、Ⅱ段母線上分別設(shè)置了一臺S91250kVA/35kV、Yo/Δ接線組別的專用接地變壓器，中性點(diǎn)接地的接線見圖1。圖1 經(jīng)消弧線圈接地的接線方式2 消弧線圈作用原理及其調(diào)整 消弧線圈的作用原理 為了闡明消弧線圈的作用及其調(diào)整方法，首先計算單相接地時流過故障點(diǎn)的電容電流(見圖2)。K斷開可看出，流過故障點(diǎn)的電流是電容C1和C2分別在uAC、uBC作用下的電容電流。設(shè)C1＝C2＝C3＝C0電源角頻率為w，則可寫出：IC=3wC0uxg(1)圖2 消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接線 即故障點(diǎn)流過的電容電流恰好是在相電壓uxg作用下流過三相電容電流之和。如K合上，接入消弧線圈Lp，還將有流過Lp的電感電流。為確定故障點(diǎn)電感電流和電容電流互相抵消后的殘流I0，可畫等值電路如圖3。 把電感電流補(bǔ)償電容電流的百分?jǐn)?shù)稱為消弧線圈的補(bǔ)償度(或調(diào)諧度)。圖3 計算殘流等值電路K＝IL/Ic＝(uxg/wLp)/3wC0uxg=l/w2Lp3C0=w02/w2(2)式中w0=1/(3COLp)1/2——電路中的自振角頻率用u=l一k＝(Ic—IL)/Ic＝lw02/w2表示脫諧度 當(dāng)K〈1，U〉0，則IL〈Ic，殘流I0為容性電流，為欠補(bǔ)償。 當(dāng)K〉1，u〈0，則IL〉Ic，殘流I0為感性電流，為過補(bǔ)償。 K＝1，u＝0，則IL=IC，殘流I0為電阻性電流，為全補(bǔ)償。 全補(bǔ)償時，電路處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，根據(jù)附圖3可得：I0=[Ia2+(Icu)2]1/2(3)式中Ia＝gpuxg，Ic=3C0uxg，由此可見，只要脫諧度不大，殘流就大大降低，單相接地電弧就容易熄滅。 消弧線圈脫諧度合理整定范圍 由圖2作等值電路可進(jìn)一步推出(過程從略)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的中性點(diǎn)位移電壓u0的大小為：u0=Kc/(u2+d2)1/2(4)式中Kc＝(cl十a(chǎn)2c2十a(chǎn)c3)/c1+c2+c3)其中a=cos2π+sin2π/3)為補(bǔ)償電網(wǎng)的不對稱度，% d=(3g0+gp)/3wc0(設(shè)g1=g2=g3=g0)為補(bǔ)償電網(wǎng)的阻尼率，典型值為5%。 由(3)式可看出，消弧線圈的脫諧度不能太大，太大時殘流增大，且進(jìn)一步計算(略)表明，脫諧度太大時故障點(diǎn)恢復(fù)電壓增長速度太快，消弧線圈就起不到消滅單相接地電弧的作用。脫諧度愈小，殘流愈小，故障點(diǎn)恢復(fù)電壓速度減小，電弧容易熄滅。但由(4)式可看出，脫諧度也不能太小，當(dāng)u→0時，接近并聯(lián)諧振狀態(tài)，正常運(yùn)行時的中性點(diǎn)將發(fā)生很大偏移。規(guī)程規(guī)定中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中性點(diǎn)位移電壓不應(yīng)超過15%的相電壓。 由前面的定性分析可得出這樣一個結(jié)論，即脫諧度有一個比較合理的整定范圍。經(jīng)推算和實際運(yùn)行經(jīng)驗證明脫諧度的整定范圍不宜超過177。30%，這也是一般設(shè)計手冊上的推薦整定范圍。 三峽35kV配電網(wǎng)絡(luò)消弧線圈的整定值 目前三峽施工供電系統(tǒng)35kV配電網(wǎng)絡(luò)接地電容電流由架空線路、電纜線路和變電站附加接地電容電流三部分組成即： (1)架空線路：，則 IC1=35103＝ (2)電纜線路：，均為185截面，則有兩種計算值： I′C2=＝35＝ I″C2=(185電纜每公里電容電流)＝第一種計算值偏小，第二種值偏大，這里取其平均值，則： IC2=(I′C1+I″C2)/2＝(+)/2＝ (3)變電站附加影響： IC3=(IC1+IC2)＝(+)＝理論計算，目前整個35kV配電網(wǎng)絡(luò)電容電流值為： IC=IC1+IC2+IC3=++＝ 由計算結(jié)果可知IC〉10A，應(yīng)將中性點(diǎn)接地用的消弧線圈整定后投運(yùn)一臺。但整定值需綜合考慮，并進(jìn)行必要的測試。根據(jù)三峽供電局實測。按照這一實測值，結(jié)合消弧線圈各分接頭對應(yīng)的脫諧度，將計算的中性點(diǎn)位移電壓值及其占相電壓百分?jǐn)?shù)、實測的中性點(diǎn)位移值及其占相電壓百分?jǐn)?shù)等列表如下。 從表可看出，消弧線圈整定在5三檔較為合適，都可使中性點(diǎn)位移電壓控制在15%相電壓以內(nèi)，脫諧度也不算大。整定在第4檔時，中性點(diǎn)位移電壓〈10%相電壓，脫諧度〈30%，殘流也小，是最合適的，故建議整定在第4檔。3 35kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)設(shè)備進(jìn)一步完善措施 2003年三峽左岸電廠將發(fā)電，與之配套的廠用電備用電源一左岸永久變電所(又稱壇子嶺變電所以下簡稱壇變)將在2002年底按永久規(guī)模完建，根據(jù)長江委規(guī)劃壇變將有兩回35kV電纜線路至陳變(或其中一回經(jīng)船閘35kV變電所，再至陳變)長約14km，將新增電容電流：ICZ=1(3514+14)/2=。加之增設(shè)的架空線路和目前的架空線路及電纜線路，總的接地電容電流將達(dá)到85A左右。需要的消弧線圈容量約2500kVA，是已裝的消弧線圈容量(2550kVA)。故必須更換消弧線圈，加大其容量。隨著消弧線圈容量的增大，與其配套的零序阻抗低，空載阻抗高的DSB800kVA/35kV型兩臺專用接地變壓器也需更換為更大容量(21250kV)的專用接地變壓器。 消弧線圈和專用接地變的更換應(yīng)與壇變至陳變雙回35kV電纜線路同期建設(shè)，以保證廠用電備用電源——壇變有可靠的35kV供電線路，從而真正起到備用電源的作用。為左岸電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障措施。 壇變至陳變雙回35kV電纜線路建成后，因其每一回接地電容電流值都很大約30A，故消弧線圈的整定值將隨該線路投運(yùn)與否作適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整前應(yīng)進(jìn)行必要的測試，以便整定在最合適的檔位上。[作者簡介]劉樂文 三峽開發(fā)總公司建設(shè)部公共工程部 付處長 高工劉茂祥 長江委三峽工程代表局機(jī)電設(shè)代處 付處長 高工湖北宜昌 443133(收稿日期：200001 編輯：李君林)網(wǎng)頁制作：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析1　前言 　　在變電站運(yùn)行值班中，對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)值班員常會遇到一些電壓表輸出不平衡的情況。若我們對這方面認(rèn)識不足，往往會因為查找時間過長而耽誤送電，因電壓不平衡而誤認(rèn)為接地情況者，找不到問題之所在，卻做許多無用功；另一方面也可能因為未能及時找到接地點(diǎn)，而引起擴(kuò)大事故。所以，就這個問題有必要進(jìn)行一些分析探討。 2　一般情況下電壓不平衡的分析 　　，可能是由于保險燒斷而造成，即高壓保險熔斷，熔斷相電壓降低，但不為零。由于PT還會有一定的感應(yīng)電壓，所以其電壓并不為零而其余兩相為正常電壓，其向量角為120。，同時由于斷相造成三相電壓不平衡，故開口三角形處也會產(chǎn)生不平衡電壓，即有零序電壓，例如：C相高壓保險燒斷，矢量合成結(jié)果見圖1，零序電壓大約為33V左右，故能起動接地裝置，發(fā)出接地信號?！　∽冸娬镜蛪罕ｋU熔斷時，與高壓保險之不同在于：一次三相電壓仍平衡，故開口三角形沒有電壓，因而不會發(fā)出接地信號，其它現(xiàn)象均同高壓保險熔斷的情況?！　?如A相)，接地相與大地同電位，兩正常相的對地電壓數(shù)值上升為線電壓，產(chǎn)生嚴(yán)重的中性點(diǎn)位移。中性點(diǎn)位移電壓的方向與接地相電壓在同一直線上，與接地相電壓方向相反，大小相等，如圖2。 圖1　C相斷相時電壓向量圖 圖2　A相接地時電壓向量圖 　　特別值得注意的是我們所說的接地并不單指線路接地，當(dāng)線路拉路檢查后仍未能消除接地故障，則應(yīng)懷疑到本站設(shè)備有接地，例如避雷器、電電壓互感器感器、甚至變壓器接地。由于沒有充分重視接地問題，未按規(guī)程執(zhí)行(接地兩小時仍未消除則要停下主變壓器)，曾使我局長塘變電站主變壓器燒毀。，可歸納中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓表所反映不平衡電壓時的故障區(qū)別如表1。 表1　中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障判別表 故障性質(zhì) 相　　　別 有無接地信號 A B C C相接地 線電壓 線電壓 0 有 C相高壓保險熔斷 相電壓 相電壓 降低很多 有 C相低壓保險熔斷 相電壓 相電壓 降低很多 無 3　4PT電壓不平衡輸出分析 　?。簩⑵湟?、二次中性點(diǎn)由原直接接地改為串聯(lián)一臺JDJ型電電壓互感器感器(T2)的一次繞組接地，通常我們稱為4PT，正確接線如圖3所示。 圖3　4PT正確接線圖 　　此種接線的目的是為了防止系統(tǒng)發(fā)生單相接地或其它原因使電電壓互感器感器鐵芯飽合，引起諧振過電壓，保險易熔斷。在改為徑4PT接地前4個月時間里，10kVPT共燒斷三次，共9根保險；而改接后一直未燒過保險。 　　，電電壓互感器感器二次側(cè)ao，bo，co分別接入相對地絕緣監(jiān)視電壓表，零序電壓斷電器接在t2互感器二次側(cè)X′O間。采用這種接線，正常情況下，T1互感器只反映正序電壓a、b、c，(電壓向量圖見圖4)，三相電壓大小相等，相位差120176。，中性點(diǎn)電位為零，也就是Ux’＝0。而A相金屬性接地時，向量圖如圖5所示，即：Ux’＝Uo＝Ua，此時零序繼電器YJ兩端有電壓，即可發(fā)出接地信號，而b相電壓表反映的數(shù)值應(yīng)為Vb＝Ub＋Ux＝Uab＝Ub，即等于線電壓，C相電壓表Vc＝Uc＋Ux＝Uac＝Uc也等于線電壓。 圖4　正常情況下4PT電壓向量圖 圖5　A相接地時4PT電壓向量圖 4　4PT接線錯誤引起電壓表錯誤反映分析 　　拉堡變改為徑4PT接地后，其接地時所反映的則不同于上述所分析，其三相電壓仍平衡，且為三相相電壓。故障所表現(xiàn)的現(xiàn)象：“10kV接地”光字牌亮，不能復(fù)歸，但10kV三相絕緣監(jiān)視電壓表平衡且均為6kV，值班員測量二次電壓，PT開口三角處為51V，Ua＝20V，Ub＝100V，Uc＝100V，與調(diào)度聯(lián)系拉路檢查，檢查出堡65線路接地。針對這種電壓表不能反映接地情況的怪現(xiàn)象，查找原因，發(fā)現(xiàn)了問題所在：造成這種表計錯誤反映的原因是二次接錯線，如圖6所示。其三相電壓表分別接在互感器二次的ax’，bx’，cx’上，那么正常情況下，中性點(diǎn)x’由于三相電壓平衡而等于零，故三相電壓表為相電壓，向量圖見圖7。而當(dāng)發(fā)生接地時，如A相金屬性接地時，其電壓反映就不正確了，那么B相電壓表為bx’的電壓，因為Ux’＝－Ua，即Vb’＝bx’＝b－x’＝相電壓，Vc’＝cx’＝c－x’＝相電壓，向量圖如圖8。故三相電壓表仍平衡，且均為相電壓，而此時能發(fā)出接地信號，因為接地信號繼電器接在t2線圈上，取代以往接在開口三角形處，而Ux有50V左右的零序電壓，線圈兩端因有電壓而動作，故能發(fā)出接地信號，但卻不能在三相電壓表中反映出來，且接地未消除前接地信號不能復(fù)歸。由此可見，在改為4PT接地時，應(yīng)保證接線準(zhǔn)確無誤，以免造成三相電壓表誤指示。 圖6　4PT錯誤接線圖 圖7　不接地時4PT電壓向量圖 圖8　A相接地時4PT電壓向量圖 5　電電壓互感器感器中性點(diǎn)擊穿保險擊穿后出現(xiàn)的不平衡電壓分析 　　采用三相五柱電電壓互感器感器構(gòu)成絕緣監(jiān)視裝置，如圖9所示。一次系統(tǒng)一相接地時，接于接地相的電電壓互感器感器高壓繞組被短路，對于該相的二次繞組輸出電壓等于零，開口三角繞組有不平衡電壓輸出，接地繼電器XJJ勵磁，絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出一次系統(tǒng)接地信號。一般情況下，這套裝置能準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)一次系統(tǒng)接地故障和判別發(fā)生故障的相別。但是這種絕緣監(jiān)視裝置有時也會發(fā)出錯誤的信號，并會造成一次系統(tǒng)接地假象。例如屯秋變就發(fā)生了這種現(xiàn)象，屯秋變報6kV母線接地，Ua＝，Ub＝0，Uc＝，依次拉開各條出線開關(guān)接地未消除，再將所有出線全部拉開，接地也消除。檢查PT，發(fā)現(xiàn)B相高低壓保險均熔斷。更換好PT保險后，,B相為0，再次檢查保險完好，懷疑變壓器等設(shè)備接地，退出主變運(yùn)行，然后用搖表測絕緣情況：變壓器、PT、站變等均無問題，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，經(jīng)過對PT進(jìn)行仔細(xì)檢查分析，終于找到問題之所在，分析如下：　　從圖9可看出，PT二次接線的特點(diǎn)是：采用B相接地方式，而中性點(diǎn)是經(jīng)地一個擊穿保險JRD接地。從故障經(jīng)過可看出：①第一次電壓不平衡(Ub＝0，而其余兩相并不升高)，既不象接地現(xiàn)象，也不象高壓保險熔斷現(xiàn)象，