自动调谐接地变压器在配电网中的应用

自动调谐接地变压器在配电网中的应用

李贵贞

（国网西宁供电公司青海西宁810003）

摘要：伴随着我国经济的飞速增长，我国国民生产用电与生活用电都大幅增长，这给电网的运行带来了一些新的挑战。在这种情况下，作为我国电力系统重要组成部分的变电站应用自动化技术愈来愈多。自动调谐接地变压器就是其中非常关键的一种自动化设备，它的应用能够有效减少值班员的倒闸操作，降低线路故障发生的几率，增强我国电力系统供电的安全性与可靠性。

关键词：接地调谐变压器；阻尼电阻选择；消弧线圈

目前我国电力系统的配电网设计和建设中基本上应用的都是中性点不接地的运行方式，且其运行时间比较长。采用这种运行方式的配电网中即便出现了单相接地故障，因为设计和运行方式的原因使其依然能够在短时间内不受故障的影响而处于正常运转状态，所以有效的增强了我国电力系统供电安全性与可靠性。

但是随着社会和经济的不断发展，人们生活和生产对电力运输的需求不断提升，我国电力行业无论从数量上还是规模上都实现了快速增长。另外，由于城市电网改造过程中大批量的运用安全性更高的电缆代替了裸露导线，使得变电所系统中形成的接地电容电流值持续增长，这就造成单相接地后通过故障点的电流有增大的趋势，电弧不易熄火就非常容易形成间隙性弧光接地过电压，再加上电磁式电压互感器铁芯饱和，就一定会形成谐振过电压，最终使设备或者线路的绝缘层被击穿形成电力系统故障，开关自动跳闸，电力供应中断，发生停电事故，影响了电力用户的正常用电，不利于我国电力系统的健康发展，同时也无法满足当前无人值班变电所的实际要求。

对于这种状况，在中性点安装设置消弧线圈，消弧线圈能够在配电网出现单相接地故障时形成感性电流用来对故障点的电容电流进行有效补偿，从而有效的降低故障点的残流电流，使形成的电弧自然熄火，最终有力的防止了电力事故的进一步扩大。在无人值班变电所中运用自动调谐接地变压器作为无功补偿设备能够有效的解决这一类问题

一、自动调谐接地变压器的选择

消弧线圈接地系统一定要具备电源中性点，然而当前我国电力系统变电所中主变联结组别基本都是YN以及d11，因此在低电压侧没有中性点，一定要运用接地变压器中供给的人工制造的中性点来连接消弧线圈。接入运用一般的三相芯式结构变压器来引出高压端中性点，那么中性点和消弧线圈进行连接后，会造成单相接地时通过变压器的三相同方向零序磁通状况的出现，这时油箱壁、空气与绝缘油就会构成一个完整的闭合回路，使得电能在油箱内部出现附加的能量消耗，并且这种能量消耗不是均匀发生的，一旦出现必然伴随着局部过热的情况产生，从而对变压器的寿命以及运行状态造成影响。因此我国相关的操作规程内有相关规定，要求这种接地变压器的消弧线圈容量最大不能大于变压器容量的百分之二十。在实际工作中，如果运用YN、D11联结的变压器作为人工中性点的确会有助于改变这种状况，这种联结方式形成的零序磁通能够在二次三角内构成完整的闭合回路，从而使一次组以及二次组的零序磁通更容易的达到平衡状态；然而这种形式形成的联结零序阻抗比较小，会对照明与动力混合负载构成很大的麻烦，并且我国相关操作规程要求其接入的消弧线圈容量必须小于变压器容量的百分之五十，所以这种联结方式不可取。

为了能够达到消弧线圈对于接地补偿的需求，同时还必须能够达到照明和动力混合负载的要求，在当前的无人值班变电所中可以运用Z型联结的方式，即在变压器高压一端运用Z型方式进行线路连接，每相的绕组线路都由两段线路构成，而且这两段线圈处在不同相的铁芯柱上面，这就使得两段线圈产生的零序阻抗特别小，变压器空载时对电能的损耗显著降低，使得其可以最大程度的调整不对称电压。

二、系统消弧线圈的选择

当前我国电力系统中多数无人值班变电所运用的是有载调压式消弧线圈，其档位通常大于9档，这使得其对电流的调节范围可以达到最小的脱谐度，并且在实际工作中它还能够搭配远程开关进行远程操作，降低了工作人员的危险。有载开关的调谐通常是在电力系统未接地情况下开展的，这种情况下电网中性点上的位移电压以及电流是非常小的，这就使得此种状态下进行切换并不具备危险性。消弧线圈调谐是由系统中的微机进行自动调控的，在调谐状态下消弧线圈必须从运行状态下退出，因此，针对目前我国电力系统中无人值班变电所的状况运用自动调谐消弧线圈时，应该在高压端以及低压端分别装设消弧线圈，消弧线圈的容量可以由公式S=K1*K2*Ic*Up计算得出，在考虑到当前我国电力系统中10kV系统应用比较广泛，所以其电流调解范围设定为：25A至50A，补偿电流的工作时间通常为2h。

三、系统阻尼电阻的选择

一般情况下运用过补偿方法时，消弧线圈接地回路需要串联阻尼电阻，以便于更好地对中性点的电压进行限制确保其脱谐度处在百分之五以内，消弧线圈的位移电压必须要小于或者等于相电压的百分之十五，系统中故障点的残流不能超出5A。

四、自动调谐接地变压器补偿设备的组成以及原理分析

4.1自动调谐接地变压器补偿设备的组成原理图

图1自动调谐接地变压器补偿设备的组成原理示意图

4.2自动调谐接地变压器补偿设备的原理分析

在无人变电所工作过程中，微机控制设备能够依据电网参数的变化而自动对消弧线圈进行调整，并且微机控制设备还能够通过对中性点电流、电压以及位移电压的测量和计算，向调控中心发出相应的信号，实现了值班员远程监视、判断以及处理异常情况功能。

五、自动调谐接地变压器的运行管理

（1）在实际应用过程中，工作人员一定要按照电力调度的指令来开展相应的倒闸操作，从而确保消弧线圈使用的安全性。

（2）如果工作人员发现微机对消弧线圈的自动调控失灵，那么应该在取得电力调度工作人员的同意之后，亲自达到现场手动调整消弧线圈，并依据脱谐度以及位移电压来合理选择档位。

（3）消弧线圈设备出现故障时，要立刻停止使用线圈控制设备，这时不向电力系统供给补偿电感电流。

参考文献：

[1]王雄博，刘文里，李祎春，白仕光，李慧，李航.电力变压器绕组漏磁场及涡流损耗的三维数值分析[J].黑龙江电力.2016（02）

[2]曾祥君，陶金，郭璞维，冯凯辉，李健.接地变压器故障仿真分析[J].电力科学与技术学报.2010（03）

[3]李玲，李国庆，王振浩.小电流接地系统Z形接地变压器模型设计[J].吉林电力.2006（03）

[4]刘清泉，马慧卓，张飞飞.基于可靠性和缺陷性分析的变电站直流系统接地处置对策研究[J].河北电力技术.2016（03）