消弧线圈并联小电阻多模块接地系统的分析与应用

消弧线圈并联小电阻多模块接地系统的分析与应用

黄海文

广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000

摘要：通过运用消弧线圈并联小电阻接地的方式，能够快速对接地故障进行有效处理，在高压配网架空线路建设过程，这项应用技术已经逐渐被应用其中。本文首先对不同接地方式做了比较与分析，指出了消弧线圈并联小电阻接地方式的优越之处，之后针对当前消弧线圈并联小电阻多模块接地系统的原理以及相关设备进行概述，同时结合实际工程，分析消弧线圈并联小电阻多模块接地系统的实际应用成效，以供参考。

关键词：消弧线圈；并联小电阻；接地系统；实际应用

1.前言

在电力系统运行过程中，其中性点接地方式对其在安全运行以及电磁环境等具有一定的影响，长久以来，因为高压配电网建设还不够完善，某些省份10KV配电网大量采用中性点不接地的运行方式，这种方式运行维护成本较低，允许电网在单相接地时短时间带故障运行，曾被广泛使用。但是随着目前城乡电网一体化与供电线路电缆化的推进，在电网系统中的容性电流迅速增加，单相接地故障发生后，流经故障点电流增大导致接地电弧难以熄灭，对电压设备和人员的生命财产都带来了不容忽视的安全隐患，因此研究安全可靠的中性点接地方案对电力系统的供电可靠性、继电保护、人员安全、设备安全、绝缘水平、稳定运行十分重要。

2.接地方式现状与存在问题

就当前行业内应用比较广泛的电力系统接地方式而言，主要有三种：即中性点直接接地、中性点经电阻接地以及中性点经消弧线圈接地。其中中性点经消弧线圈或高阻接地系统都成为是小电流接地系统，当前我国大多数变电站采用的主要运行方式为中性点经小电阻或者是经消弧线圈两种接地方式，并且这种应用方式呈现不断上升的趋势应用，另外这两种方式都具有自身相应的特征，能够使用不同形式的电网运行中。

原有的中性点接地方式无法适应当前运用电缆出现为主要的程式配电网的应用要求，关于中性点经小电阻接地方式，其在应用过程中电阻的阻值相对而言比较小，在进行系统单项接地过程中，控制流过接地点电流为100-500A左右，若在运行过程中发生故障现象，流过接地点的电流就会采取相应的零序电流保护程序，及时将存在故障的电路进行切除操作。但其缺点是在发生单相接地故障时，无论是何种性质的故障，均只能切除线路。这就在一定程度上增加了线路跳闸次数，对用户的正常用电有很大的影响。如果用户没有充分的备用电源，供电可靠性将无法保证。中性点经消弧线圈接地方式，由于消弧线圈的感性电流可以抵消接地点流过的电容电流，所以可有效熄灭产生的接地电弧，但是接地点短路，很难判别接地支路，影响供电的可靠性，同时单相接地故障选线难。而中性点接电阻接地方式无法很难判别瞬时性接地和永久性接地，易发生触电。

为切实解决上述出现的各种运行故障，近年相关研究工作人员研究出中性点经消弧线圈并联电阻的接地方式来解决故障问题，这种接地方式将传统小电阻以及消除线圈两种接地方式的优点相结合，相比较于之前应用的小电阻接地方式而言，切实减少因单项接地而产生的跳闸问题，与消弧线圈接地方式相比，能够选择出符合实际的接地线路，同时还能够实现跳闸功能。

表1不同接地方式优缺点对比表

3.多模块接地系统的设计

3.1工作原理

本文所讲的接地方式就是将中性点经消弧线以及中性点经小电阻两者接地方式中的优点相结合，同时还将这两者接地方式中存在的不足之处进行有效弥补，这种接地方式已经逐渐应用与我国部分10kv电力系统中。

该系统需要分别设置消弧线圈模组与并联小电阻模组，为在电力系统正常运行时，成套装置中的并联电阻为断开状态，由控制装置根据消弧线圈回路信号对系统的电容电流进行实时计算并调整补偿输出量。之后对可控电抗器中输出的补偿电流进行有效控制。对于运行过程中产生的瞬时性接地故障，可对其进行电感电流补偿之后，熄灭电弧，这时候接地故障系统就会自动消除故障状态恢复正常，从而避免了小电阻接地方式过程中一发生故障现象就会立刻出现跳闸情况，比较适合应用于线路跳闸比较高的情况。当电力系统发生单相接地故障时，首先由消弧线圈输出补偿电流，如果是瞬时性故障，接地故障消失后，系统自动恢复正常运行；若电力系统发生的单项接地故障为永久性的状态下，可控电抗器补偿时间（一般为10s）后，若还是存在故障问题，才会认为发生永久性接地故障，这时候需要对其进行停电的方式进行处理，成套装置动作时接地时间超过10s之后将高压接触器进行自动闭合，之后将小电阻投入其中进行相应的保护程序，通过利用开关跳闸的方式将存在故障的线路进行切除，投入小电阻之后，可控电抗器就会自动退出补偿程序，将故障线路与正常线路进行隔离，恢复系统正常运行状态，这时候控制装置就会自动断开接触器，之后推出小电阻，关于接地装置工作流程如下图1所示：

图1故障处理流程

3.2设备的接线与布置

关于中性点消弧线圈并连小电阻基地运行系统的成套装置，其主要是由小电阻、高压接触器等部件组合而成，柜体由控制柜、接地变柜、消弧线圈柜等多个部分组成，箱体采用自然风冷散热设计，组合箱体运行维护通道同10kV固定式开关柜一致，箱体前开门安装、检修方便。控制器安装在控制屏内，前门为单开，后门为双开，标准尺寸约为3600mm×2100mm×2260mm（长×宽×高）。系统接线图如图2所示。组合柜立面图如图3所示。

图2：中性点经消弧线圈并联小电阻接地系统接线图及组成

图3组合箱体内部布置尺寸图

3.3主要功能

本套装置所具有的功能如下：

a）自动检测系统电容电流.

b）补偿功能：系统发生单相接地后控制和调节相控消弧线圈的输出补偿电

流，在60mS内补偿到位。

c）识别功能：通过自动识别系统，能够及时分辨出故障现象为永久性还是瞬时性，若为永久性故障，接地后立即投入并联小电阻，快速启动馈线零序保护断开故障线路。

d）人机对话功能：自动控制方式的切换功能/手动控制方式的切换、时间/运行/控制参数的设置、故障信息查询等功能。

e）自检功能：能够自动进行内部故障检测工作。

f）打印功能：装置中设有标准打印口，能够将其中故障信息以及控制器中显示的参数打印出来

g）记忆功能：能够在掉电状态进行信息储存，可以储存500次以上的控制器产生的动作、接地以及故障方面的信息数据，切实保证控制器工作电源或电流断电后参数数据信息不回出现丢失情况。

h）显示功能：通过液晶显示器能够通过其中的菜单显示中文信息功能：装置运行状态、接地消除时间、残留、中性点电流等等。

i）远传功能：装置中有远动接口RS232、RS422/485，波特率可设为1200bps-9600bps，可支持各种类型的标准通讯规约。

j）联机运行功能：能够自动识别装置系统当前运行方式，可实现两台或两台以上的调节方式并联运行。

k）故障录波功能：能够将消弧线圈电流以及端电压变化的波形进行有效几率，录波文件记录时间在接地故障前期、初始阶段、消失前时段、消失后时段零序电压以及电力波形补偿，控制器应具有记录100此以上接地故障波形的能力，同时录波文件还应该满足comtrad格式对文件的要求，另外控制器还要配备进行录波数据传送的端口和软件。

3.4主要技术参数

3.4.1消弧线圈并联小电阻成套装置

1）电压等级：6.3/10/35kV

2）电网频率：48Hz~52Hz（50Hz系统）

3）电容电流测量误差：<2%

3.4.2消弧线圈

1）电压等级：6.3/10/35kV

2）电网频率：48Hz~52Hz（50Hz系统）

3）额定容量：根据电力系统电容电流配置

4）调节方式：调匝式、调容式以及相控式

5）绝缘方式：环氧浇注干式、油浸式

3.4.3小电阻

1）额定电压：

2）额定频率：50Hz

3）额定发热电流：

4）最大通流时间：10S

5）电阻值偏差：±5%（25℃时）

6）工频耐压：

7）温升：额定发热电流（10s）下，不得超过760K

长期运行电流（2h）下，不得超过385K

4.实际应用案例分析

在2013年，我国广东东莞市对部分变电站进行升级改造工程，其主要改造方案就是对其中的自动跟踪消弧线圈系统安装小电阻，安装后切实实现消弧线圈并连小电阻接地形式，主要变压器运用消弧线圈进行接地，能够在10kv线路出现接地故障情况下，在10s内通过消弧线圈对荣性电流进行补偿程序，在超过规定时间后，故障任未消失，由系统判定为产生永久性接地故障，投入并联小电阻，投入时间约为5s，切断线路上永久性接地故障。消弧线圈并联小电阻多模块接地系统在现场投入运行两年多来，使得该变电站10KV线路跳闸率对比前两年降低了75%，并为线路检修带来了极大的方便，提供了该区电网供电可靠性，达到了理想设计效果。

5.结语

综上所述，当前时代社会经济发展需要电力资源作为支柱进行，随着电网发展规模不断扩大化，配网水平也得到了一定的提升，人们对供电方面也有了更严格的要求，本文中所讲的中性点消弧线圈并小电阻接地方式比较实用与电流电流比较大、架空线路以及电缆线路处于混合状态下的程式配电网，同时也可以应用与电容电流小，以架空线路作为主要的农村配电网中，有一定的适用性特征，将小电阻以及消除线圈两种接地方式的优势进行综合，而且还在很大程度上改善消弧线圈接地方式在出现故障时选线准确率低的缺陷，切实减少线路出现跳闸的几率，有效提升供电的安全性和可靠性，降低因设备损坏或停电问题产生的经济损失，是我国未来电网接地方式的必然之路。

参考文献：

[1]黄志方，魏立新，李刚.消弧线圈并联小电阻的灵活接地方式[J].广东电力，2014（6）：64-67.

[2]陈凯红.浅谈消弧线圈并联小电阻智能多模接地系统的运用[J].中国新技术新产品（09）.

[3]盛艳超.消弧线圈接地并联小电阻接地的探讨[J].通讯世界，2016（20）：188-189.

[4]韩静，徐丽杰.中性点经消弧线圈瞬时并联小电阻接地研究[J].高电压技术，2005，31（1）：38-39.

[5]陈维江，蔡国雄，蔡雅萍，等.10kV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地方式[C]//全国电网中性点接地方式与接地技术研讨会论文集.2005.